台灣奈米科技新聞信, Vol. I, No. 3, 11/16/2002
[ Owens Corning 公司獲得美國政府的資助來研發奈米複合泡沫 ] [ 用分子來運轉奈米電腦 ] [ 奈米科技用於雷達覆體 ]
[ 科學家使用掃描穿隧顯微術來在原子的尺度上觀看磁力
] [ 軍方研究人士看上可用在戰鬥車輛的奈米機器智慧型塗料 ]
[ 姆耳定律 (Moore's Law)
的命運成為國際電晶體電路大會 (ISSCC) 的首要議題 ]
[ Small Times
雜誌宣佈年度最佳微小科技的得獎者 ]
[ 高強度的銅紋理 ] [ 奈米材料於氣體偵測的應用 ] [ 科學家揭開無定型材料裡的奈米結構 ] [ 從分子到外太空的混種塑膠奈米材料 ]
[ 所有東西都在上面的超薄晶片 ] [ Imago 公司讓晶片製造商能看得更清晰 ] [ SMIC 小心地步向90奈米的晶片開發 ]
[ 輕觸探針和有機薄膜將可以以 Terabit 的容量儲存數據 ]
[ 奈米電線中的奈米電線 ] [ 科學家在奈米電線上包殼 ] [ 科學家壓造出聚合物的奈米電線 ]
[ 清華大學科學家紡出奈米碳管的紗 ] [ 奈米簇催化物使奈米管勻稱 ]
[ STmicro 公司發表雙功能 DNA分析晶片 ] [ 人體細胞激發小型機器人製造商的靈感 ] [ Nanoco 公司可以供應大量的量子點樣品 ] [ NEC 使用奈米管於DNA 分類的生物晶片中 ] [ 德州大學和DOW化學公司談成奈米藥物科技的生意 ]
[ 科學家測試使用奈米粒子來做早期癌症診測的方法 ]
[ 奈米溝為奈米分子電子開出一條通路 ] [ 美國國家科技標準研究院 (NIST) 揭開了電子間的一個秘密 ]
[ 蓮花效應用來撢去灰塵 ] [ Altair 奈米科技公司贏得一個熱灑奈米粉末的訂單 ]
[ 新的易操作原子力顯微儀提供動態力量操作模式 ] [ 生物材料幾乎使奈米科技充滿生機 ]
[ 國際太空站 (ISS) 的財務危機將會妨礙到它的科學價值 ] [ 奈米科技是現世代的千手觀音 ]
Owens Corning公司獲得美國政府的資助來研發奈米複合泡沫
10/31/2002, NanotechWeb, 美國的Owens Corning公司已經取得美國政府的研究經費, 再未來三年中將有190萬美元. 他們將用此經費來研發一種非常環保的奈米複合泡沫, 以便能應用於結構和保溫的應用上.這種泡沫未來將會革新建築設計, 大大地減少能源的消耗, 並且為輕質結構泡沫材料打開一個大市場. 他們準備以奈米粒子的添加, 新的製程和改變混成的聚合物來達成目標. 因為這將可以使他們能夠更好地控制在泡沫中氣泡的大小和結構, 而能夠增進此新材料的強度, 保溫性和防火性.
10/25/2002, NanotechWeb, 在美國的一群科學家已經開發出一種新的電腦, 不是用電子的流動來運轉, 而是利用分子的運動來運轉. IBM 在加州Almaden 研發中心的Heinrich 和其同僚示範了如何利用一氧化碳分子的階梯流動, 來製造出邏輯閘門, 以便能用來傳遞資訊. 用此方法製造出來的元件, 其大小都僅在幾個奈米的範圍, 比起現存的矽晶為主的元件, 體積上要小上好幾個10的次方.
11/2/2002, NanotechWeb, 在美國的全球航太公司發布其開發超級雷達覆體科技, 可應用於所有的航空器上. 這種雷達器材的覆體將會使用到該公司的 G-Lam 奈米纖維科技和 Nanosil 超級懼水表面處理科技.藉著在關鍵的地方插入矽原子, Nanosil就可以改變一個聚合物表面的化學結構. 這樣就可以改變其電力結構, 然後調節其表面的拒水性. Nanosil 的塗裝可以減少雷達覆體上雨水層的形成. 這種雨水層一形成, 幾乎可以使當今先進的天候雷達系統完全失效. 這種懼水性的表面同時也有抗離子性和抗霧性. G-Lam 是一種輕質的防彈產品. 它是由奈米纖維和其它奈米複合紗所結合而成的. 這種材質還有許多軍事上的用途, 如盔甲, 頭盔, 地面車輛, 直昇機, 防空洞, 燃料箱和行李櫃等等.
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11/6/2002, Ohio University, 科學家和工程師製造電視, 收音機,和其它電子器材所使用的電晶體, 全部架構於電子電荷的移動. 然而這些電子還有另一種重要的性質, 那就是磁力的旋轉, 科學家認為可以利用這種性質來開發出更快, 更小而且更有效率的器材. 首先就是要能量度材料的磁力性質, 以便能夠用創造未來的奈米元件. 這項任務一直都被疏忽直到現在. 俄亥俄州大學的物理學家於11/6 詳述了如何使用掃描穿隧顯微術, 來在原子的尺度上量度電磁力. |
10/31/2002, Military & Aerospace, 美國陸軍專家試著要將微機電機器引埋入奈米塗料當中, 使其可以自動偵測和修復戰鬥車輛中的裂縫和腐蝕, 同時也可以使戰鬥車輛隨著操作環境的變化, 而快速地改變其迷彩. 這種奈米機器智慧型塗料的初期產品, 大約在2005年就可以開發出來. 如果研究經費沒有問題的話, 在2005年到2009年之間, 這種智慧塗料久可實際地部署於戰鬥部隊裡.
姆耳定律 (Moore's Law) 的命運成為國際電晶體電路大會 (ISSCC) 的首要議題
EETimes, 11/8/2002, 第50屆最具權威的半導體會議, 國際電晶體電路大會, 將於2/10/2003在舊金山舉行. Intel 榮譽董事長Gordon Moore將對大會演講. 他將針對這個以他名字著稱的經驗定律之過去和未來, 做一番回顧和前瞻. 演講主題是--沒有永遠的指數成長, 但是永遠可以後延. 對認為積體電路容量每年加倍理論將日薄西山的人士, 他將有所回應. 對那些認為積體電路至少還有十年的指數成長的人士, 他也會有所辯駁.
SMALL TIMES 雜誌宣佈2002 年最佳微小科技的人物, 產品和公司, 來肯定他們於奈米科技, 微機電系統和微小系統的成就. 最佳產品得獎者是德州儀器公司的數位光處理科技, Digital Light Processing (DLP), 此科技攻克了家庭劇院的市場, 創造了影像訊號和螢幕間的數位連結, 而使影像更清晰, 更明亮, 而且更富色彩. 有關Digital Light Processing 請參閱其相關網站. 最佳公司是由MEMSIC (Micro Electric Mechanical System Integrated Circuits) 公司獲得. MEMSIC 公司是位於麻州的一家微機電系統和積體電路的公司, 其產品有雙軸熱加速儀表, 見下圖. 其公司被選中的理由是在一個經濟不景氣的年頭, 該公司仍能成功地集資, 推出新產品, 獲得許多新客戶, 並且能以低成本來行銷. 有關MEMSIC 公司, 請參閱其網站. 年度最佳研究人員是由美國哈佛大學的 George Whitesides獲得. 他致力於先進自我組裝, 軟性印刷術和對抗生化製劑的研究工作.
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10/30/2002, Nature, 科學家已經將一個自然的分子機器重新設計, 使其成為全世界最小的可開關馬達. 這個轉動機器就像一個小風扇一樣, 只是它的直徑僅有14奈米. 這個發明使得利用單一分子來製造機器設備的理想網前更進一步. 化學家因為無法從零開始製造出一台分子馬達, 所以他們就從大自然生物細胞的庫房裡取得現成的零件, 如蛋白質. 兩年前, UCLA 的Carlo Montemagno 研究團隊就利用一種移動蛋白質, ATP 合成酵素, 來驅動一個顯微的螺旋槳. 現在他們又發現一種方法來停止以及啟動這個馬達. 他們在這個蛋白質裡面加入一小群化學物, 會從溶液中攫取鋅離子. 當這個蛋白質吸入鋅時, 它就會變形而使旋轉停止. 而重新啟動的開關是一種對鋅離子更敏感的小分子, 它們會將ATP合成酵素裡的鋅離子搶走, 然後就能使分子馬達再度轉動. |
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10/31/2002, Material Update, 見右圖, 一個 F1-ATP 合成酵素的分子模型, 其中有三個可能和鋅離子結合的位址 (圖中紅色處). 但是僅有被圈出的位址才有正確的空間排列來接納鋅離子, 也因而才有可能停止這個酵素的旋轉動作. |
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10/31/2002, Material Update, 有許多生物中的離子管道, 可以逆著一個濃度的梯度流動. 現在這種現象也可以在一個合成的漏斗狀奈米孔隙裡達成. 有兩位科學家, 將電力的震盪轉變成具方向性的運動, 而製造出一種能夠充當離子幫浦的奈米尺度管道. 他們利用一個時間平均強度為零的電力場, 來驅動離子逆著一個濃度梯度爬昇. 在一片聚合物上的奈米孔隙穿孔, 扮演一個相當於防止逆轉的熱力棘輪的角色, 這種熱力元件可以將亂度運動轉變成單向運動. 這種熱力元件曾經被建議來用在分子生物上, 使其成為單向運動的可能模式, 例如向移動蛋白質一樣. 雖然在生物上, 這個方法的可行性還有待確認, 但是在理論上和實際實驗上, 熱力棘輪的機制已經被證實了. |
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10/30/2002, Nature, 材料科學上有一個共同的問題, 就是必須於幾個互相排斥的性質間, 做一個學則性的妥協. 譬如強度和延展性是兩種重要的機械性質, 很少同時出現在同一個材料上面. 目前科學家已經可以生產出一種銅的奈米小晶體, 很明顯地可以魚與熊掌兼得. 一般用於電線和其他日常用品的銅的顯微結構, 都是由粗顆粒晶體, 或是說大約1微米或大於1微米的微晶方陣所組成的. 這使銅具有相對高的張力延展度, 讓它可以被抽拉而不斷, 這是製造電線不可或缺的特性. 然而這導致銅的變形強度或是破壞強度非常低, 小於100 MPa. 相對之下, 新的製程用來縮小銅內部微晶到奈米尺寸所產生出來的奈米結構銅, 或稱奈晶銅, 是可以增強其變形強度, 然而卻會使它變脆. 而且由微晶轉變到奈晶之中, 強度和延展性之間的變化關係是非線性的, 那意味著一個微小的強度增加會導致延展度上極大的降低. 這使得奈米銅的實際應用潛力受到限制, 例如微機電系統和生物醫學元件的植入上的應用. 現有Wang和其同僚所開發出來的熱機械處理技術, 可以解決強度和延展度間, 這種二分法上的矛盾困境. 大家都熟悉, 高強度的奈晶銅乃是可以將粗晶銅, 經過機械變形處理而製成, 例如高壓滾軋法. 現在Wang 發現在液態氮溫度小於77K下滾軋, 這種材料的晶粒大小和分布就可以被最佳化, 來增加其強度. 當然此時的銅也會相對地變脆, 但是如果在將之在470K的溫度退火韌化3分鐘, 使其某些晶粒部分再重新結晶, 就可以顯著地增加其延展性, 而不會過度地降低其強度. |
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11/11/2002, Nanoparticles Conference, 氣體偵測儀器用於工業衛生和安全, 環境監控和製程控制的需求越來越大. 未滿足這個大需求, 現在有許多科學家正在應用奈米工程, 來開發新的偵測器. 近期在奈米材料研發的進展, 提供了一個巨大的機會來改進氣體偵測器的敏感度和選擇度. 尤其是具高表面積奈米粉粒的各種金屬氧化物, 以及新近的一些奈米製造技術, 讓偵測器製造商獲得了一個極大的商機. 這是一篇發表在2002年奈米粉粒研討會上的論文, 是一個PDF 檔案.
10/18/2002, EE Times, 一般人都認為無定型材料是一大堆原子亂七八糟的集合. 這種概念現在可能要被推翻了. 在北卡羅來納大學裡的實驗發現, 這種材料的形成中, 是有其次序的. 在一個針對氯化鋅無定型材料的研究裡, 科學家發現於奈米尺度上, 它們是有一種預期之外的次序. 這個發現可能帶來許多新工程材料的開發機會, 來應用在廣泛的產業上面. Martin 稱這個發現為"不定型材料工程". 以後要開發新的工程材料不再需要靠嚐試錯誤法了, 藉著特別設計的分子來製造材料, 不定型材料工程將可以用來微調大宗材料的性質.
10/28/2002, Small Times, 美國加州的 Hybrid Plastics 公司和許多夥伴合作, 推出許多奧妙的小分子材料, 其應用可以從牙醫到外太空. 其他奈米材料公司大部分都專注於奈米粒子的縮小, 而此公司則專注於材料的分子化學. 他們的產品Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes, 簡稱POSS, 是繼杜邦1965年推出 Kelvar 之後, 第一個新的化學上的物料. POSS 的分子平均三維大小是1.5奈米. 一種新的牙醫接合劑, NanoBond 就是用此公司的技術開發出來的. 傳統的塑膠在太空中老化的特別快, 此公司和 NASA 合作, 在國際太空站上測試 9 種POSS, 為了要尋找塑膠的替代材料. 科學家發現混有POSS的聚合物, 會形成一種類似陶瓷的外殼, 其抵擋輻射撞擊的能力, 比其他的材料要長上至少十倍以上的時間.
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11/6/2002, BBC News, 工程界已經跨越了一個象徵性的障礙, 開發了新方法來製造晶片, 使其裡面的電晶體比人的毛髮要小上一千倍以上, 大約和濾過性病毒的大小一樣. 這個90奈米的寬度一直被視為是一個重要的旅程碑, 因為科學家認為它將是能否製造出原子尺寸電晶體的關鍵. 晶片製造產業的龍頭, Intel 公司, 一直都走在製造全世界最小商用電晶體的前鋒, 這個90奈米的製造技術使得他們在製造大型電腦和行動電話用的半導體上面, 更是如虎添翼. |
10/31/2002, Nanoelectronics, 僅耗12年的研發, Imago 公司現在已經要發表一種工具, 此工具將大大地增進原子結構影像的清晰度. 這就是 Imago 公司的局部電極原子探針, Local Electrode Atom Probe (LEAP). 為了要使LEAP成功, Imago 公司結合了既有的原子影像技術, 時間飛躍質譜儀, 和場離子顯微術. 如此一來, 他們就能對一百萬個原子攝影的時間, 從本來的幾天減少到僅需一個小時. 這也就意味著LEAP是快到可以將之應用到實際的生產環境裡. 而且更重要的是, LEAP需要較少的材料來取得一個影像. 這使得晶片製造商僅在一個小時間就可以知道其製造出來晶片的品質, 而不須像以往一樣, 需要一個禮拜才可得知.
10/28/2002, EE Times, 晶片鑄造的新成員, 中國上海的SMIC, 悄悄地但是腳步確定地, 正在增加需要的工具, 其中包括一台193奈米的掃描器, 來加強其現有130奈米的製程, 同時也在準備要開始踏入90奈米技術的基本開發. Simon Yang, 以前是 Intel 公司的製程工程師, 現在是 SMIC 的科技開發副總經理說, 到今年底他們就可以從歐洲的供應商收到一台先進的印刷掃描器, 這機器將用在130奈米關鍵層上, 同時也要用在明年出要啟動的90奈米的研發.
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11/12/2002, UA News, Science, 請試著想像紀錄在1,540片CD的所有資訊, 將可以儲存在一片CD裡面, 或試著想像一疊154片CD裡的所有資訊, 全部都可被寫入一片1平方英吋的晶片上. 在下一代的數據儲存技術中, 新的探針顯微術科技將可以和有機材料結合. 這種奈米尺度的科技, 將可能會對相關的儲存科技產生一個重大的衝擊. 他認為在很近的未來, 奈米科技的有機薄膜將會是數據儲存的媒體. 這種媒體將會以微機電的探針元件來讀取和寫入數據. 未來的資訊將會在這種便宜的薄膜裡, 以分子團簇的方式被寫入, 讀取和儲存. 目前的光碟雖然每平方英吋可以儲存到500個Megabits, 而硬碟每平方英吋可以儲存到32.6個Gigabits, 但是其中有兩個缺點. 第一, 這是機械式的, 故每次讀取要耗幾個微秒的時間. 第二, 這是非動態存取的記憶體, 動態記憶體可以快上一千倍, 但卻要貴10倍以上. UA的科學家試著要結合便宜的硬碟儲存法和較快速的動態記憶法. 它們是目前第一也是唯一的研發團隊, 在使用脈衝注入於輕觸探針儲存技術上有獲得正面實驗結果的. |
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11/8/2002, PhysicsWeb, 越來越多半導體奈米電線被用來當電子元件, 其中包括有場效應電晶體, 感應器, 偵測器, 和發光二極體等. 至於較複雜的元件, 因為需要一些較新較先進的方法來培養這些奈米電線, 所以稍後才會開發出來. 在哈佛大學的 Lincoln J. Lauhon 和他的同僚, 現在已經合成出一些直徑僅有50奈米大的新奈米電線, 它們的核心是鍺, 而遊戲精的外殼包住. 它們也有的是一種所謂的三層電線, 其三層就是矽晶, 矽氧化物, 和鍺金屬層. 這種核心-外殼和多殼結構體, 可以讓一條半導體電線, 被包裹於一個絕緣的外殼裡. (Lauhon 等人, Nature, 2002 420 57)
11/8/2002/NanotechWeb, 在哈佛大學的科學家, 使用化學真空沉積法 (CVD), 已經可以在矽和鍺所造成的奈米電線外層, 培養出多層的外殼. Charles Lieber 和他的研究團隊, 同時也展示出一種場效應電晶體 (FET), 此電晶體乃是以矽晶為核心, 而其外面則是包覆著多層的矽和鍺的氧化物.
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a. 這是一個鍺-矽晶核-矽鍺氧化物外殼的奈米電線的一張放射電子顯微術 (TEM) 影像. 長好幾微米, 直徑20奈米的鍺的奈米電線先被合成出來, 接著馬上被沉積一層同型的矽晶外殼,本插圖中示出此異質結構體的斷面, 其中矽晶外殼是藍色, 鍺電線是紅色. b. 一個鍺-矽晶核-外殼的奈米電線的高解析度 TEM 影像, 其上可看到矽晶外殼的晶體紋理. c. 利用核心-多層外殼奈米電線的異質結構體製造出來的同軸心閘門高效能奈米電晶體的示意圖. 最外層的鍺殼, 除了和質們電極接觸的地方外, 和內層鍺管是被一薄層的矽氧化物所電力絕緣的. 兩極間的電流量, 對閘門的電壓中的小變化是極度地敏感. |
11/7/2002, Nanotech Web, 一個研究團隊已經能裡用毛細管微模具技術 (MIMIC) 和軟浮雕法, 來從導電性和半導電性的聚合物中, 壓造出奈米電線和奈米點. 這些在瑞典 Linkoping大學的科學家, 皆這又能把這些結構物排置在玻璃和矽晶圓上. 他們利用一種排列的方法, 來修改塑膠太陽電池中介面間的幾何, 以便能增加捕抓太陽光的能力. 將這些幾何的擾亂引入, 他們就能顯著地增加量子效能. 之外, 它們也能用此方法來增強從發光聚合物薄膜的輸出光耦合. 此團隊也從半導電可融性的聚合物, POMeOPT, 使用軟浮雕法來造出奈米電線. 另外他們將此法重複, 並且將壓模轉90度, 就可以造出高10奈米, 278奈米見方的奈米點.
Linkoping
大學研究團隊的奈米點. 此影像乃是原子力顯微鏡觀察到的, 此奈米點高10奈米, 278奈米見方.
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10/24/2002, NanotechWeb, 一個中國的研究團隊已經研發出一種新的方法, 可以用來製造出奈米碳管的長線. 清華大學物理系和清華-Foxconn 奈米研究中心的科學家, 已經可以從一種超級排列方陣的奈米碳管中, 抽出一條30公分長的紗. 紗中的碳管是彼此平行的, 而以凡德瓦耳力結合成束. 用此奈米紗來做燈絲, 在70V下, 曾經發光3個小時. 他們相信此種奈米紗, 經過適當的處理, 應該可以織成許多不同顯微的東西, 以供各種不同的應用.就如同蠶絲對紡織業一樣的果效.目前此團隊正在深入研究如何增強碳管間接點的強度, 並且也在尋找其可能的應用. |
11/1/2002, NanotechWeb, 美國杜克大學和北卡羅來納大學的科學家已經開發出一種方法, 可以製造出尺寸分布更加均勻的奈米碳管. 他們是使用一種相同的分子奈米簇來當作催化劑, 利用化學蒸發沉積法而來培養出這些奈米碳管. 產出單壁奈米碳管的直徑為0.7 到 1.5奈米, 標準誤差為17%. 他們是藉著控制啟動催化劑的大小, 來控制奈米管的直徑的. 能獲得均勻直徑的奈米管是非常重要的, 因為奈米管的尺寸和其電性有關, 例如是金屬導體性或是半導體性. 這些科學家希望他們在後續的研究中, 能做出完全金屬性或是完全半導體性的奈米管, 而不是如目前所產出的奈米管, 都含有大小不一混雜的奈米管. 類似的報導請見 Nanoelectronic Planet. 和 Duke News and Communications.