科學人雜誌
奈米科技

以病毒為師──破解奈米材料的製程難題

2006-11-01 牟中原
從化學合成方法到利用病毒製造奈米結構,奈米材料的製作方式正在全面翻新。
奈米科技裡一個重要的課題,是如何做出排列整齊且有奈米等距(10~100nm)的週期性結構。這種材料在光學、電性與磁性上,都有特別優良的性質。例如光子晶體就是利用均勻的奈米顆粒,模仿原子在固態晶體中的排列,所形成最密堆積的規則結構,此晶體即具有特殊的光子能隙,可應用在許多光電元件上,包括微小化低電流的半導體雷射、低消耗的波導等。傳統上,物理學家及工程師利用蝕刻法來製造這種結構,它是由上而下(top down)的做法。簡單的說,就是利用光蝕刻與機械研磨的方法,將大塊材分割而得到奈米尺度的材料,然而,這種方法在尺寸越小時就越難做到,相對的成本也越高。到了10奈米左右的結構,目前還沒有便宜而可靠的製造方法。材料的本性,是助力也是限制另外一方面,過去10年來,科學家逐漸發展一種由下而上(bottom up)的方法來製造奈米結構。它是先以化學合成方法做出尺寸均勻的奈米粒子,再依賴其本身的布朗運動而自組成(self-assembly),達到大尺寸的週期性排列。如果粒子之間的作用力適當,或是可藉由某些特定分子進一步控制粒子排列的大小與方向,則可得到更豐富的階層式結構,即在奈米與微米兩種尺度都井然有序的...

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# 關鍵字:名家專欄奈米科技
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