一九八一年，扫瞄穿隧式显微镜（STM）的发明，使得研究人员得以观察物体表面的奈米结构，当年普遍被视为奈米科技元年。（AFP）
奈米技术的应用不断推陈出新，图为二零零五年二月二十三日，NEC电脑的售货员展示一台奈米电脑。（Getty Images）
奈米是什么？
文 ◎ 王敬雅、施存真
一九八一年，扫瞄穿隧式显微镜（STM）的发明，使得研究人员得以观察物体表面的奈米结构，当年普遍被视为奈米科技元年。（AFP）
奈米是“长度”单位，英文是“nanometer”。希腊文中nano是“侏儒”，meter即“公尺”。一奈米等于十亿分之一公尺（10-9米），这个尺度已经远小于细胞的尺寸，以人的红血球为例，尺寸约为六～八微米（10-6米），约为奈米尺度的一千倍大。奈米尺度比较接近病毒的大小，小的病毒七～八奈米，大的则有数百奈米。
10-9米究竟有多小？比如一个氢原子放大109倍，就等于一颗苹果的大小；那一个DNA放大109倍，就等于一只大象的大小；一颗弹珠放大109倍，就等于地球的大小。
要想观察这么微小的粒子，唯一的方法就是用高解析的显微技术。光学显微镜从十七世纪开始发展，到了十八世纪，放大倍率已提高到一千倍，后来受限于光学原理，放大倍率提高至一千六百倍就达到了极限，一般解析度最高不超过零点三微米。因此要观察奈米尺寸的物体，光学显微镜就不适合了。
奈米技术的发展需要使用比光学仪器更高解析的仪器。自从电子显微镜发明后，显微镜的解析度提升到了一至五奈米，已经可观察到病毒，但仍不够精密。直到一九八一年，扫瞄穿隧式显微镜（STM）的发明，使得研究人员得以观察物体表面的奈米结构，当年普遍被视为奈米科技元年。
奈米技术的应用不断推陈出新，图为二零零五年二月二十三日，NEC电脑的售货员展示一台奈米电脑。（Getty Images）
然而，电子显微镜及扫瞄穿隧式显微镜的解析度虽然都比光学显微镜更高，但无法获得微观物体的颜色讯息，仅能观察物体表面轮廓，而操作上也较光学式显微镜更复杂。除了扫瞄穿隧式显微镜之外，奈米技术也常采用原子力显微镜（AFM）作为研究工具，原子力显微镜可扫描三维表面形貌，并可用于生物体。
在奈米尺度下，物质的特性与一般尺度也有所不同。物质缩小到奈米尺度时，表面积所占的比例大增，物质会呈现与宏观尺度有很大差异的物理、化学或生物特性，材料将因产生完全不同的特性而形成特殊功能：如质量变轻、体积缩小、曲度变大、表面积增加；导热度与导电性、磁性也改变；并且会表现出高表面／体积比、高密度堆积以及高结构组合弹性等特性。
奈米是一个全新的研究领域，由于通过将原子或分子组合成新的奈米结构，并以其来设计、制作、组装成新的材料、元件或系统，因此“奈米科技”打破了各个领域的界限，可广泛应用于生活、医疗健康科技、国防军事、电脑资讯、材料、生物、化学等各领域。
文 ◎ 王敬雅、施存真
一九八一年，扫瞄穿隧式显微镜（STM）的发明，使得研究人员得以观察物体表面的奈米结构，当年普遍被视为奈米科技元年。（AFP）
奈米是“长度”单位，英文是“nanometer”。希腊文中nano是“侏儒”，meter即“公尺”。一奈米等于十亿分之一公尺（10-9米），这个尺度已经远小于细胞的尺寸，以人的红血球为例，尺寸约为六～八微米（10-6米），约为奈米尺度的一千倍大。奈米尺度比较接近病毒的大小，小的病毒七～八奈米，大的则有数百奈米。
10-9米究竟有多小？比如一个氢原子放大109倍，就等于一颗苹果的大小；那一个DNA放大109倍，就等于一只大象的大小；一颗弹珠放大109倍，就等于地球的大小。
要想观察这么微小的粒子，唯一的方法就是用高解析的显微技术。光学显微镜从十七世纪开始发展，到了十八世纪，放大倍率已提高到一千倍，后来受限于光学原理，放大倍率提高至一千六百倍就达到了极限，一般解析度最高不超过零点三微米。因此要观察奈米尺寸的物体，光学显微镜就不适合了。
奈米技术的发展需要使用比光学仪器更高解析的仪器。自从电子显微镜发明后，显微镜的解析度提升到了一至五奈米，已经可观察到病毒，但仍不够精密。直到一九八一年，扫瞄穿隧式显微镜（STM）的发明，使得研究人员得以观察物体表面的奈米结构，当年普遍被视为奈米科技元年。
奈米技术的应用不断推陈出新，图为二零零五年二月二十三日，NEC电脑的售货员展示一台奈米电脑。（Getty Images）
然而，电子显微镜及扫瞄穿隧式显微镜的解析度虽然都比光学显微镜更高，但无法获得微观物体的颜色讯息，仅能观察物体表面轮廓，而操作上也较光学式显微镜更复杂。除了扫瞄穿隧式显微镜之外，奈米技术也常采用原子力显微镜（AFM）作为研究工具，原子力显微镜可扫描三维表面形貌，并可用于生物体。
在奈米尺度下，物质的特性与一般尺度也有所不同。物质缩小到奈米尺度时，表面积所占的比例大增，物质会呈现与宏观尺度有很大差异的物理、化学或生物特性，材料将因产生完全不同的特性而形成特殊功能：如质量变轻、体积缩小、曲度变大、表面积增加；导热度与导电性、磁性也改变；并且会表现出高表面／体积比、高密度堆积以及高结构组合弹性等特性。
奈米是一个全新的研究领域，由于通过将原子或分子组合成新的奈米结构，并以其来设计、制作、组装成新的材料、元件或系统，因此“奈米科技”打破了各个领域的界限，可广泛应用于生活、医疗健康科技、国防军事、电脑资讯、材料、生物、化学等各领域。
