Taiwan Nanotechnology Newsletter TNN Vol. 1 No. 4

11/22//2002, Pacific Research Institute, 奈米科技將會對人類社會產生革命性的改變. 此科技將會大大地降低能源的消耗, 提昇預防和治療疾病的能力, 而且也會增進軍事設備和武器的精準度和有效性. 因此科技的威力奇大, 因此也會引來對此科技規範甚或禁止的呼籲. 這裡有一篇PDF檔的報告, 由太平洋研究中心提出對奈米科技未來三種可能規範的檢視, 也就是對軍事上應用的禁止和限制, 以及對非軍事上應用的適度管制, 尤其是民事應用上的研究. 從其他受規範科技過去的經驗, 例如原子能和基因重組科技, 此篇報告認為一套適度的管制, 將研發重點放在民事上, 而且強調一種自我約束以及一種負責任的專家文化, 將會使我們的社會從奈米科技中得到最大的福利, 而且能將其風險降到最低.

奈米科技界應該在政府干涉之前先能自我約束

11/20/2002, Small Times, 根據美國加州一個智庫的報告, 奈米科技要能在最佳的條件下興旺發展, 最好就是在僅有少量政府的干預和監督下, 奈米開發界能夠自我約束. 從過去尖端科技的經驗, 尤其是生物科技上, 可以提供許多經驗來幫助商業界, 研發界, 和政策訂定者如何來認知大眾的恐懼, 而且知道如何來解決此恐懼, 否則這恐懼可能會遏止奈米科技的發展. 尤其是現在是關鍵時期, 在奈米科技的鼓吹者和那些擔心奈米科技對社會和環境會有衝擊者, 尚未有成見和政治立場形成之前, 最好先能開始討論和溝通. 這是田納西大學法學院教授Glenn Harlan Reynolds的意見. 他常常發表有關奈米科技規範和相關法律問題的文章. Rice 大學生物和環境奈米科技研究中心主任Vicki Colvin 同意 Reynolds 的意見, 認為現在各方人士應該開始討論溝通奈米科技的議題, 這對環境上有好處, 而且也可以預先避開奈米科技可能帶來預期外的惡果. 但是她認為法律規範是必然的. 這不是我們要不要的問題. 因此我們最好現在就該思考這個問題.

自我約束很容易被輕視, 但是我可以告訴你它的效果有多大. 其實它就像我們為何要梳頭和修剪草坪的理由一樣. Glenn Harlan Reynolds.

法律規範是必然的. 這不是我們要不要的問題. 因此我們最好現在就該思考這個問題. Vicki Colvin

奈米潛在未來:

美國國家科學基金會報告指出奈米科技和其它高科技的統合將帶來人類歷史的黃金時代

6/2002, 美國國家科學基金會預測許多不同路線的尖端科技的研究和開發, 其中也包括奈米科技, 將會統合來創造出一個黃金時代, 可能成為人類裡歷史上新紀元的轉捩點. 這篇報告的主題是 "統合科技來促進人類的生存", 種共有424頁, 其初稿的PDF檔可以連結 http://www.wtec.org/ConvergingTechnologies/Report/NBIC_pre_publication.pdf 下載. 此報告的焦點集中於整合在奈米, 生物, 資訊科技和認知科學等領域的尖端科技, 它們合在一起就簡稱 NBIC. 這篇報告預測經由未來20年整合NBIC 科技所產生的加乘效應, 將會使下列的能力變成事實:

人腦和機器的直接結合, 這將會轉變工廠裡的工作, 車輛的操控, 甚至會有新的運動和藝術型態產生.
電腦和環境感應器成為每天所穿衣服的一部份, 這將提昇對個人健康和環境危險的警覺性.
人體將會更堅韌更健康, 而且更有精力, 當有需要時, 人體也會較容易修復.
幾乎所有的結構材料將會是特殊功能材料製造出來的, 可以適應環境的變遷, 具有高能源效益, 而且對環境友善.
可以治療身體和精神疾病的新醫療科技, 完全消滅某些殘障的存在, 如麻痺症和瞎眼等.

創投大師 LARRY BLOCK 遺棄生物科技投入奈米科技懷抱

11/18/2002, Small Times, Larry Block 在矽谷雖然不是家戶曉諭的名字, 但是或許他應該會是. 在過去17年裡, 他在生物科技界裡, 可說是最多產, 最成功的創投家. 因為他是生技界早起之鳥, 43 歲的他就已經創造了12家新創的生技公司, 其中有8 家在 Nasdaq 掛牌上市, 而且他也從中賺了一大票錢. 他同時也為許多家已經上市的公司提供種子基金.

但是於去年, Block 就飛離了生物科技光環成就. 他說是因為企業重整的關係, 使得要賣給一些大型的製藥公司新產品已經變得非常困難. 於是他就開始育成一家新成立的公司, Nanosys, 此公司是在玩新興的奈米科技領域的東西. 他的從生物科技的離開可說是非常惹眼, 因為他過去都是以能夠先快速嗅出新的創意, 組出一個夢幻頭腦的啟動團隊, 且將之上市, 再移向另一個目標而成名的.

奈米科技使得半導體產業可以穩定成長

11/21/2002, EE Times, 奈米科技將會將半導體產業提升到一個相對穩定, 持續成長的境界, 這將取代此產業過去上上下下, 時好時壞的景氣循環. 就像過去姆爾定律所認定電路越來越複雜的趨勢, 使得PC和其衍生產品的成真, 奈米科技將會使得越來越多種類元件隱埋的應用成真, 而且其數量會遠超過PC產業所孕育的.Tredennick 在植入系統研討大會的專題演講裡說, 姆爾定律從來不是產業的驅趕者, 其實它是使夢想成真者, 它可以說是一艘製造波浪的快艇, 微處理器和後續的電腦所創造的PC時代, 在其製造出來波浪的高峰上衝浪. 他認為隱埋的應用將會替代PC成為產業的焦點. 半導體技術的進步將會使晶片上具有感應器和附有動件的啟動器成真, 這就讓我們可以將大自然裡的方法納入整個系統. 理論上到2016年, 我們將可以製造出僅有3個原子厚的閘極氧化物絕緣體, 但是經濟因素會逼我們要去好好利用這好幾百萬個電晶體, 來做點有用的事. 要能做有用的事, 就要將數位系統, 類比系統和微機電系統, 全部整合在一塊單一晶片上. 請同時參見 http://www.newsfactor.com/perl/story/20070.html#story-start

微機電系統:

瑞士的微機電公司在製造飛彈導航器時又獲得新資金的挹注

Colibrys MS7000 系列的加速儀乃是為飛航電子和導航系統設計的微機電感應產品.

11/23/2002, Small Times, Intel 資本公司和其它幾家公司一起投資一千萬美元於一家瑞士的微機電製造商, Colibrys. 此公司目前最快速成長的市場是在航空業和軍事上. 這市場是他們公司30% 營收的來源. 其顧客所買的都是他們的慣性導航系統和加速儀, 這些器具都堅固到可以承受從飛彈發射時而來的衝擊, 但也要敏感到當系統進入正常飛行時還可以達成任務. 慣性感應器可以獲得速度, 距離和方向的資訊, 並且將之傳送到軍方人員或是電腦系統裡, 以致可以將修正的資訊返傳, 使飛彈可以更精確地擊中目標. 有時甚至一個導航電腦也可以被內建入一個飛彈或是炸彈本身.

FLX MICRO 熱衷於 MUSiC 製程的開發

11/22/2002, Small Times, FLX IICRO 發表說他們已經完成了一個微機械製程的首度製造試車, 此製程使用的是一種比一般的矽更強更耐的材質. 這家在俄亥俄州的FLX 公司稱這個新製程為 MUSiC, 也就是多使用者碳化矽雛形開發服務. MUSiC 是將多種晶片的設計集中結合在一單一的基料上, 讓從不同使用者來的度同設計, 可以同時一起被製造出來. 他們使用碳化矽來開發出一套具經濟效益的製程, 碳化矽是一種類似鑽石的材料, 雖然傳統上都認為它是既昂貴又難加工, 但是它卻可以耐高溫和化學腐蝕的環境.

微機電降低成本的關鍵全在於封裝

11/21/2002, Small Times, 德國慕尼黑 Wicht 科技顧問公司的Carsten Bahle, 每當觸及有關重新思考微機電封裝的需要時, 它一點也不會妥協含糊. 他認為微機電產品在商業化上成功的最大絆腳石就是缺乏通用, 簡單, 而且有效的封裝技術. 放諸四海皆同的理由很簡單, 那就是成本. 封裝一個微機電元件一般都占掉總成本的百分之50 到 90, 其平均值是百分之80. 雖然這些微系統越變越小, 但這並不代表其封裝成本也會隨之變少. 反而如果要在這越來越小的尺度上, 維持其高度的精準度, 其成本會越高. 不管如何, 對微機電而言, 在封裝上絕對無法偷工減料的. 他認為過去的封裝方法是錯誤的. 解決的部分方法是將功能整合, 封裝的設計不應該只是針對元件的保護, 它應該和最終元件的功能整合在一起. 封裝應該是有增加價值的製程.

美國和歐洲的微機電產業開始整合

11/21/2002, EE Times, 兩個領先推動微機電系統的組織, MIG 和 Nexus, 他們的商業運作分別是在北美洲和歐洲, 最近宣佈要合夥來促進微機電系統的商業化. MIG 是一個北美洲的貿易協會, 而 Nexus 是一個產業組織, 支援歐洲的微系統活動. 這個跨大西洋的合作中, 預期會有一些合併或是互補性的專案計劃推出. MIG 說他們將會對微機電系統和微系統產業的商業化作一個全球的研究, 其中將包括產業統計數字的追蹤和科技路線圖的開發.

奈米分子機器:

由不動機器人 (Immobots) 掌控

12/2002-1/2003, MIT Technology Review, 從光學影印機到太空探索器, 注入於這些機器中有自我感覺能力的小自動機器, 可以是許多問題可靠的解決方法. NASA 於12/3/1999, 經過11 個月的太空飛行, 火星極地登陸艇因為其三根著陸腳上的感應器, 送出錯誤的訊號到登陸艇上的控制軟體, 告知其已經著陸, 然而事實上登陸艇仍然在40公尺的空中, 於是重力就讓脆弱的登陸艇撞入火星多岩石的表面, 以如高速撞車的能量毀滅. 同一年 NASA 的深太空一號 (Deep Space One) 也發生一些系統控制的問題, 但是它就能以較聰明熟練的方法處理危機. 這乃是深太空一號有一種東西是火星登陸艇沒有的, 那就是一個可以用來自行思考和處理意外狀況的機上機器人. 這種拯救深太空一號的機器人是現在正在發展的新一代機器人的先驅, 這種新機器人將在太空和地球上產生極大的衝擊. 這種機器人都有一個其母體內部機能的詳圖, 以軟體為基礎的模式存在, 使得它能夠對程式設技師可能沒有預期到的事件, 做出新的適當的反應. 因為很多這種能夠內向思考和自我重新組合的機器人是不會移動的, 所以有一些電腦科學家就稱之為不動機器人, Immobots.

科學家看到了細胞機器在活細胞裡運轉

11/22/2002, Science Daily, 使用先進的影像技術和電腦模擬, 科學家第一次看到了細胞機器在活細胞裡運轉. 這項研究產生了一個細胞機器的新的觀念, 那就是細胞機器是一個動態的蛋白質複合體, 它會在細胞內不停地對其自己建造和再建造, 這和過去那種穩定結構的觀念不一樣. 來自美國國家癌症研究中心的科學家對一種 RNA 聚合酵素I 的細胞機器深入研究, 這種酵素在細胞內會對某一組特定的基因進行解碼. 此聚合酵素中含有超過十個蛋白質的次單元. 藉著分析這些蛋白質次單元到達一個基因, 並且自行組裝成一個功能性蛋白質的複合體所需的時間, 科學家發現這個 RNA 聚合酵素 I 是會不停地從細胞裡的一個蛋白質次單元的大蛋白質庫中, 一直從事組裝和拆裝自己的動作.

奈米材料科技:

水銀上的分子薄膜呈現新的特質

11/14/2002, Brookhaven National Laboratory News, 一組由美國能源部Brookhaven國家實驗室, 哈佛大學, 以色列Bar-Ilan大學的研究團隊, 已經能在液態水銀的表面, 培養出由有機分子構成的超薄薄膜. 此薄膜呈現出一系列新的分子結構, 可能引發奈米科技上的許多創新的應用, 尤其是在奈米尺度內對物質材料的操控. Brookhaven的科學家一直都在研究如何在液體的表面, 來培養出各種不同的分子奈米薄膜, 以便能開發出新的奈米材料. 超薄薄膜對快速進展中的奈米應用上變得越來越重要, 例如越來越快越小的電子和磁力元件, 高級的生物科技薄膜, 和人體內藥物的控制釋放等. 在液面支撐上的薄膜培養, Brookhaven已經累積了20年以上的功力, 可說是這一研究領域的先驅.

一般在固態的支撐上培養薄膜, 薄膜的分子都會和其底下支撐固體的分子互聯. 但是一個沒有次序的液體表面支撐, 就可以對研究材料在超薄狀態下的性質, 提供一個極理想的環境, 不會有固體表面支撐的副作用. 硬脂酸是細胞膜慣有類似臘的成分, 不會和水銀混合, 而會福在其上. Ocko 和他的團隊就是利用硬脂酸來研究其於水銀表面的薄膜結構. 他們發現依著硬脂酸分子的數量不同, 其再水銀表面的薄膜結構和分子排列有如下的四種樣式. 同一主題的報導請見 11/15/2002 Nanotech Web的分子薄膜在水銀表面上的結構改變.

這張示意圖說明薄膜的脂性分子, 當它們被加在液態水銀支撐的表面時是如何重新排列.

膠體的吸引力

11/21/2002, Material Update, 當膠體粒子被懸浮在兩種流體的介面, 然後將之充電, 它們就會感受到一種靜電力量的排斥. 但是在某些狀況下, 它們也可能感受到一種毛細力量的吸引. 最近的研究發現這種吸引力, 其實也是一種靜電力, 這種吸力可以用來控制膠體粒子之間的互相作用.

此圖所示的是在一油水介面間, 由兩個帶電的膠體粒子的存在所引發的靜電等勢線和介面變形. 這個變形使得膠體粒子間產生一個毛細吸引力.

當帶相同電荷的奈米粒子被懸浮, 並且被侷限再一個水和另一個不會混合的媒體的介面之間時, 它們之間的靜電排斥力會使得它們排序, 而形成一個二維的膠體結晶. 雖然這種排序一般僅會在當粒子被侷限於一個有限的介面時, 才有可能發生. 但是在沒有介面侷限時, 也偶有被觀察到, 這意味著在相同電荷的膠體之間, 不僅有排斥力存在, 其間也會有吸引力. 這種吸引力的來源, 科學家認為是粒子對流體介面引發的變形, 而造成毛細現象所產生的. Michael Nikolaides 和他的同僚已經能夠對這種吸引力做出定量性的量度, 這也代表著膠體粒子間的相互作用是可以被控制的.

奈米晶片科技:

IBM 和 Chartered 簽訂製程開發合作

11/26/2002, EE Times, IBM 和 Chartered 半導體製造公司已經簽訂的一個合作開發和製造的合約, 讓他們從90奈米節點開始有一個共同的製程平台. 這個交易將會為IBM 帶來好幾億美元的授權費用, 而Chartered 得到的是領先群雄的製程技術. 這個合約將會給雙方另一個在300-mm的晶圓片上製造出來的元件來源. 雙方將首先使其共同的90奈米製程同調, 接著再來一起開發65 奈米的製程, 同時還有選擇一起開發45奈米製程的權益. 這兩家公司也將和商業EDA 供應商合作, 並且以開放的標準模式來幫助其客戶, 在生產上能夠在兩家公司的產品間較容易地變換.

奈米電腦和記憶體科技:

量子電算