走入微觀奈米新科技

1、走入微觀──奈米新科技,鳳和中學：蔡孟儒,綱要,奈米介紹最原始的生物奈米奈米物質(zhì)特性奈米材料與產(chǎn)品的開發(fā)光觸媒二氧化鈦(TiO2) 真假奈米光觸媒,何謂奈米?,奈米為一長度單位，英文nanometer，簡稱nm。1nm=1×10-9m，相當於三到四個原子串聯(lián)起來的長度。奈米科技：舉凡做尺度介於0.1(或1)~100nm間的物理化學研究，或是以此相當尺度之材料、測量技術的開發(fā)稱之。,最原始的生物奈米,生物體將生

2、命重要的遺傳訊息存於此奈米大小般的物質(zhì)上──去氧核糖核酸DNA,生技奈米的應用,生物奈米科技的主要方向係以生物分子為出發(fā)點探討相關之科技奈米技術EX:基因治療複製動植物、複製人DNA奈米環(huán),奈米物質(zhì)特性,與一般物質(zhì)異同處：奈米物質(zhì)：質(zhì)量變輕、體積縮小曲度、表面積均增大導熱、導電度提升磁性的改變,優(yōu)點,具高活性提升介質(zhì)間的接觸面積縮短本身反應時間展現(xiàn)較原本大數(shù)倍以上的熱傳機制光吸收率大特殊的光電效應,實例,奈米

3、碳管抗斷裂能力為鋼鐵材料的12倍蓮花出淤泥而不染自淨玻璃5nm大小的金原子熔點大幅下降奈米大小的TiO2導電、熱度為一般大小TiO2的數(shù)百倍奈米銅材料比一般銅堅固,蓮花效應(Lotus-effect),超疏水性(superhydrophobicity)自潔能力(self-cleaning),超疏水性,疏水蠟質(zhì)結(jié)晶(wax crystal),,,超疏水性,表面張力作用形成水珠。,自潔能力,【圖1】,【圖2】,奈米材料與產(chǎn)品的

4、開發(fā),高能電池奈米碳管電池：小體積容大能量，能量轉(zhuǎn)換效率高。比傳統(tǒng)電池持久一倍，重量為傳統(tǒng)電池的一半。奈米高能電池電動車取代汽車、柴油車。,奈米晶體,奈米製程晶片速度快 (100倍Pentium4)90奈米高階晶片手機多功能化80奈米之金屬鎵(Ga)碳奈管奈米溫度計,其他,奈米牙膏 奈米氣喘警告手錶 間諜功能的智慧灰塵 奈米玻璃 奈米碳管顯示器 隱形塗料,光觸媒,利用光所提供的能量進行催化作用的觸媒稱之具半

5、導體特性價電帶和導電帶之能量距須適當,光觸媒材料,利用特定波長光能行催化作用ZnO、CdS 、SnO2 、WO3 、Nb2O5 、ZrO2 、TiO2,光觸媒的特性優(yōu)點,降低活化能本身不參與化學反應可重複使用除臭殺菌(EX:葡萄球菌、大腸菌)防霉(EX:霉菌)空氣清淨(分解NOX、SOX),二氧化鈦(TiO2),俗稱鈦白存在於銳鈦礦、金紅石、板鈦礦等可用鈦鐵礦(FeTiO3)製備之,二氧化鈦(TiO2),N-型半導體

6、白色不溶性粉末折射率大利用外圍3d軌域之4個價電子和氧原子鍵結(jié),用途比較,本多藤島效應,東京大學藤島青年實驗結(jié)果以TiO2半導體單結(jié)晶做為電極，另一極以Pt做為電極置於水中。用氙燈照射TiO2單結(jié)晶產(chǎn)生氣體。氣層分析：TiO2產(chǎn)生O2；Pt產(chǎn)生H2。2H2O→2H2+O2TiO2本身不分解。與光合作用反應類似。,TiO2的反應機制,吸收特定波長(380~400nm)激發(fā)出電子形成電洞利用氧還反應機制：O2→O3-

7、、 O2-(超氧離子)…H2O→H2-、 OH-(氫氧自由基)…小分子有機物、灰塵、細菌病毒、臭味…→CO2、H2O,圖示,真假奈米光觸媒,沉澱物有無甲基藍檢驗法真奈米光觸媒：藍→無色,參考資料來源,http://www.feli.com.tw/nano/whatisnano.htmhttp://www.i-sun.com.twhttp://www.nano.org.twhttp://www.nano.fcu.edu.t

8、w/nanointro.htmhttp://nano.nchc.gov.tw/dictionary/lotus_effect.phphttp://nano.nchc.gov.tw/dictionary/photocatalyst.phphttp://www.g-group.com.tw/technology/smallnanopo.htmhttp://sars.easylife.com.tw/greenprod.htmhttp