台灣奈米科技新聞信, Vol. II, No. 4, 2/16/2003
第二卷 第四期 TNN 綱目
美國布希政府的預算計劃中將奈米科技列為第一優先 /
未來社會的通貨不是錢幣而是尊敬 /
美國賓州州立大學開發出平板式馬達 /
美國陸軍於紐澤西的彈藥庫將成為奈米科技的育成中心 /
EMKAY公司推出微機電系統的麥克風 /
亮度較高色彩較鮮豔的發光二極體 /
奈米科技所引發的分子電路的革命 /
鑽石的表面電子學
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奈米鑽石換外套
/ 用C60奈米碳球來當分子軸承 /
未來奈米科技利用鎳奈米鬚製造出來的petabite硬碟機
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奈米團催化劑用來淨化石化燃料 /
表面活性劑防止奈米碳管水中的糾結解決應用上的障礙 /
奈米碳管方陣元件可以偵測氣體分子 /
用犧牲性奈米纖維來製造奈米玻璃管子 /
癌症的顏色
/ 科學家貫通了生命藍圖和其能源的關係 /
科學家將突變的細菌轉變成為小的馬達 /
一種靠膨脹和收縮方式做工的DNA奈米馬達 /
ZYVEX公司創始人預祝你在奈米世界裡永遠年輕 /
電子紡紗技術造出來的繃帶可以被人體吸收 /
NASA和UCLA看準模仿生物細胞 /
利用有機染料的太陽能電池 / 在日本具有抗老效果的衣物越來越普遍 /
奈米科技可以用來修復大氣中的臭氧層破洞 /
MIT科學家驚訝於流體成型中的令人讚嘆的設計 /
Nanoscience.com公開一個掃描探針動畫的畫廊 / 舊金山海灣的悲情 /
舊金山灣區的政府和產業團結誓師要讓灣區成為世界奈米中心 /
2/5/2003, Small Times, 美國布希總統雖然打算給國家奈米科技啟動計劃有史以來最小的預算增幅, 但是如果綜觀目前美國聯邦政府預算中對其它研究領域的吝嗇, 奈米科技的推動人士都在慶幸著這個小幅預算的增加. 美國白宮科技政策的預算文件中指出, 布希總統將在明年中對NNI的花費增加百分之9.5, 總共約達8.47億美元. 從總體的預算來看奈米科技的預算, 其增加的幅度比起其它研發領域的增服藥高出許多, 顯示出布希政府還是把奈米科技的研發列為第一優先.
接受NNI預算經費的10個單位中, 國科會獲得經費最多, 從2.21億美元增加到2.47億, 國防部其次, 但是其經費卻從2.43億被減為2.22億, 能源部的經費從1.33億增加到1.97億, 增幅48%. 增幅最大的優勝者是農業部, 從1百萬增加到1千萬, 增幅為900%. 美國NNI 2004年的重點為: 1. 奈米尺度的製造研究, 包括奈米尺度的量測儀器. 2. 可以促進醫療進步和新產品開發的奈米生物系統. 3. 可以偵測和預防大規模破壞武器的奈米科技解決方案. 4. 精通熟練於奈米科技人力的教育和訓練. 5. 帶領引導產業界進入奈米科技的工作.
2/6/2003, Guardian Unlimited, 在人類未來的社會裡, 由先進科技, 尤其是奈米科技所創造出來的物質豐富世界中, 人類社會所流通的貨幣或是信用, 可能不再是用來購買物質的錢, 一個人的身價也不再是擁有金錢財富的多寡, 而是別人對你的尊敬和佩服. 未來能夠要到所有你想要的東西, 並不是一件直得了不起的事情. 假使你有聽過Cory Doctorow的可以免費下載的科幻小說, “Down And Out In The Magic Kingdom, 深入神奇王國“ , 這是一本描述在最近的未來的一個烏扥邦, 在那個世界裡面將沒有貧窮, 也沒有死亡. 你可能會想知道除此之外還有時麼故事在裡面, 或是認為就這樣 “星期二, 起床, 沒有什麼可能需要東西的短缺, 寫了一些音樂, 瀏覽了網路, 然後就寢” 嗎?
還好, 這本書裡面是蠻有趣的. 書中, 奈米科技基本上提供了人類所有的基本需求, 消除了物質匱乏的問題. 同時在Doctorow所描繪的 “Bitchun“ 社會中, 也沒有像現在這麼執著於智慧財產權, 所有的東西都可以在網路上得到. 如此一來, 人們就不再需要任何的金錢. 反而人們所渴望的是別人的喝采 “Whuffie”, 喝采就有當今社會中金錢的某種功能, 其實其真髓是比較接近於去獲得同儕的贊同或是尊敬. 此理論的運作就像, 如果你創作了一個交響曲, 或是你對社會有所貢獻, 人們就會給你喝采. 你個人受喝采的評比是隨時在網路線上更新的, 所以每一個人都可以看到. 如果你的評比越高, 你在社會所受的尊敬也就越高. 就好像目前Google收尋引擎依據有多少人連結到你的網站來對網頁評等一樣, 如果有越多人喜歡你的網站或是你創作的交響曲, 那你的評等就會越高. 或如你有貢獻許多不用付錢的程式到一個開放原始程式計劃, 像是Linux, 那麼你到任何地方都有感激的人士會請你喝一杯. 和金錢不一樣地方, 喝采是不會因為你的花費而被耗掉. 它是比較像是佛教中的因果或是業的觀念, 假如人們認為你是在做壞事, 你的喝采度就會降低.
現在Cory Doctorow的科幻小說, “Down And Out In The Magic Kingdom, 深入神奇王國“ 可以到www.craphound.com/down免費下載.
2/8/2003, Nano Apex, 美國賓州州立大學的工程師已經開發出一種價格低廉, 高扭力的旋轉式馬達, 這種馬達式架構於一些智慧型材料上, 而且可以把它作成一個極大範圍的不同形狀, 其中包括可以又平又薄到像一個CD的盒子般. 美國賓州州立大學的工程師說, 如果將其馬達設計成平板式, 這種馬達就可以用來在飛機的翅膀或是短翼的小空間中進行驅動的工作, 例如用來改變的翅膀或是短翼上曲面的形狀. 如果將此馬達設計成其它的形狀, 這種馬達就可以在其它傳統馬達不能擺入的擁擠狹小的空間中進行運轉. 例如在未來更薄, 更輕的手提電腦中, 或是其它未來更輕薄短小的消費性電子產品中, 或是其它靠移動或是振動製程的製造設備中, 這種智慧型材料的馬達就可以用來大展身手.
美國賓州州立大學機械系的傑出教授Gary Koopmann博士是這個研究團隊的領導, 他認為因為轉速對高扭力輸出馬達不重要, 所以此平板式馬達在啟動扭力上是優於傳統的電動馬達. 其開發出來的雛形馬達, 在轉速上已經可以到達每分鐘760轉, 而其最大扭力可以達0.4Nm. 這個雛形馬達所用的零件, 目前使用的都是現成的, 其成本總共不會超過150美元, 未來經過最佳化修飾後的馬達, 如果大量生產的話, 其成本應該不會超過10美元.
2/14/2003, Small Times, 美國陸軍於紐澤西的6,500英畝的彈藥庫基地, 能成為未來奈米科技的一個熱門地區呢? 這是一群民間的企業家目前正在和美國陸軍Picatinny彈藥庫基地方面討論, 所想達到的一個願景. 他們企劃將此基地的一部份設施轉變成一個奈米谷, 也就是針對中小企業, 提供一個和軍方關鍵性任務有關的奈米科技的一個科學工業園區和育成中心.
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在2002年, 此計畫獲得美國國會350萬美元的經費, 而在2003年, 他們向國會要求增加600萬美元的預算. 此計劃總共有6個學術和產業單位的參與, 分別是Rutgers, 普林斯頓大學, 紐澤西理工學院, 史第芬理工學院, Ultrafine科技公司, 和Nanopowder企業公司. 紐澤西奈米谷的目標就是要使得美國陸軍, 能夠在奈米材料和微小科技的整合和新產品設計上加快腳步, 以便能夠讓美國陸軍提昇至下一代的武器和軍事硬體, 同時也要使有技術有能力的中小企業, 能夠利用軍方的資源和獲得政府的資助, 來創造雙贏, 一時二鳥地來開發軍事和民用的奈米科技雙重價值. 雖然這種軍事科技研發和私人企業的企業組合, 似乎和傳統軍事官僚的作風有點格格不入, 但是由於這個奈米谷的計劃啟動之際, 恰好碰上美國五角大廈正努力要來重新改造軍方的服務, 使其變成小巧而有效率, 甚至於會更具威力. 因此因緣, 這種軍民結合來利用微小科技, 以能開發出更優良的武器, 剛好也是正中國防部長的心懷. |
2/4/2003, Small Times, EMKAY創意產品公司, 是Knowles電子公司的一個部門, 宣稱他們已經推出一種架構於微機電系統科技的麥克風. 這種稱為SiSonic的麥克風是使用半導體的製程, 用矽晶來製造出麥克風中的零件. 和傳統使用電磁力凝聚的麥克風比起來, 不僅於體積上和製造成本上都可以變小, 其效能和可靠度都可以提昇. EMKAY創意產品公司說他們的麥克風非常適用於手機, 以及一些手持的電子設備, 如PDA, MP3和數位相機等等.
2/13/2003, Material Update, 碳原子能夠和自身以及其它的原子來形成單鍵, 雙鍵和三鍵的能力, 造成了我們在有機化學中所看到的多采多姿的分子結構物. 雖然過去很少看到週期表中比碳種的同一欄元素能夠模擬碳的這一種能力, 但是現在一種穩定的矽元素, 能夠模擬類碳化合物的方式, 產生兩個矽元素的雙鍵, 已經被合成出來了. 在20世紀的大部時間, 要讓比碳種的元素, 如矽, 鍺, 錫, 來形成雙鍵或是三鍵, 是被認為是不可能的事情. 雖然現在已經不是這樣了, 有超過50種不同的化合物, 含有矽元素的雙鍵已經被分離出來, 但是畢竟它們還是非常地不穩定. 本周由Shintaro和其同僚發表於Nature的文章指出, 他們已經可以合成出一種以矽元素為架構的穩定的類碳結合分子, 其中包含了兩個雙鍵結合在矽原子核心本來用於sp-混合的地方.
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左圖上方是作者以矽元素為架構合成出來的類碳結合的矽雙鍵分子, trisilaallene的分子結構圖. 左下圖則為其化學結構式. 在Si2A, Si2B, Si2C a和nd Si2D 位置的原子, 指示出在此分子中, 中央矽原子可以佔據的不同地點. 參考資料: A stable silicon-based allene analogue
with a formal sp-hybridized silicon atom |
1/31/2003, Nano Apex, 在發光二極體的產業界中, 最近出現了兩種令人興奮的進展. 一個是有辦法來大幅度調整其放射光譜的單一發光二極體, 另一個是架構於一種由無機量子點和有機發光二極體結合而成, 具有增進發光能力的混合方光二極體, 這兩個進步大大地提高了發光二極體未來的潛力.
科學家最新開發出來的這種簡單的電子放光LED元件, 可以因著對其施加電壓的不同, 而產生出紅色或是綠色的光. 這個LED元件是架構於有機的半導體材料和一種鐪元素無機的磷光複合物所結合而成的. 目前傳統的LED如要有全色的顯示, 則需要有三個獨立顏色的LED共同來完成, 而現在這個進展可以讓我們極興奮地期望於未來的顯示器中, 僅要於一個像素中就有可能放射出全系列的顏色. 目前這個研發正積極地在開發其在發光顯示器, 晶體狀態光源, 和有顏色開關的應用. 而且這種對LED的發光效率和亮度的改良的努力, 現在已經進入了如火如荼的階段. 在亮度的改進上, 最新量子點/OLED的結合, 比起以前的量子點/LED的結合, 科學家發現其亮度可以增加25倍以上.
2/9/2003, Eureka Alert, 這是一篇有關奈米分子電路革命的短論, 由在加州Palo Alto HP量子科學研究室的資深研究員Dr. Yong Chen所撰寫, 頗值得深入去理解其見解. 當傳統的矽晶電路一直往下縮到不能再縮時, 科學家就開始尋找替代的方法來開發更小, 更快, 更聰明的電腦晶片. Dr. Yong Chen在此篇短論中就是在闡述他在HP的研究團隊, 最近有關如何創造未來電腦記憶體的研究.
分子電子學讓我們有一種方法來在奈米得尺度上建造電路, 於其中分子的大小就會關鍵性地決定所開發出來電路的尺寸. 為了要達到製造出可以實用的奈米電子電路的夢想, 科學家首先必須解決三個關鍵性的問題. 第一, 他們必須要發明出一種奈米尺度的元件, 可以用來開關一個電流. 第二, 他們必須要能建造出一個奈米尺度的電路, 將許多的開關元件彼此可控制性地連接在一起, 並且也要能和外面的系統相連, 以便能執行記憶或是邏輯運算. 第三, 他們要能設計出一個架構可以讓這些電路和其它系統溝通, 同時在電路內部能夠獨立執行下層的細節.
在元件的層次, 分子電子學的科學家最近有了顯著的進展, 他們開發一種隧道接點 (tunneling junctions), 利用化學鍵結法將單一分子和一個電路接合在一個金屬導體上, 這個反應會產生出一個差異電壓, 使得分子可以在兩種狀態下變換而可以儲存資訊, 這就可以用來充當分子記憶元件了. 另外科學家也開發出一種可以用電力改變的雙端點開關, 這可以用來當基本記憶和邏輯元件, 以能開關電流. 還有就是用單一奈米碳管製造出來的電晶體, 這和一般矽晶電晶體相似, 可以由第三端點來開關電流. 在電路的層次, 科學家已經能夠將開發出來的元件連結在一起, 來分別地執行基本記憶和邏輯運算的功能. 在系統架構層次上, 研發還是屬於初步階段, 然而適合未來奈米電子電路的設計已經有被研討過, 甚至於有些設計已經獲得專利.
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2/13/2003, Material Update, 鑽石的寬頻帶間隔的電子性質, 使得其在製造微機電元件上非常具有吸引力, 因為可以對抗輻射和溫度. 最近有科學家利用鑽石的電子特性, 也就是氫終止的鑽石表面 (hydrogen-terminated diamond surface), 開發出一種新型的電晶體.
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任何材料的本體和其表面的結構和化學環境都有很大的不同, 鑽石也是一樣. 鑽石的本體結構是一種碳原子的正四面體, 然而在鑽石的表面, 這種結構則不可能存在. 因此在鑽石表面的幾個原子層裡, |
