材 料 報 告題 目 : 奈 米 材 料

組員 : 4A140063 郭佩姍 4A140115 王靖宜 指導老師 : 蔡明雄 老師 中華民國 101 年 10 月 21 日

何謂奈米材料？1. 奈米 (nanometer) 是一個長度的單位。 1 奈米 = 十億分之 1 米 (10 － 9 meter) ，約為分子或 DNA 的大小，或是頭髮寬度的十萬分之一。2. 奈米結構的大小約為 1 － 100 奈米，即介於分子和次 微米之間。在如此小的尺度下，古典理論已不敷使 用，量子效應（ quantum effect ）已成為不可忽視 的因素，再加上表面積所佔的比例大增，物質會呈 現迴異於巨觀尺度下的物理、化學和生物性質。

奈米材料依維度可分為 :

1. 零維是指長、寬、高三維尺度均在奈米尺寸以內。 例如 :L 奈米粒子、量子點等。2. 一維是指長、寬、高三維中有二維處於奈米尺度。 例如 : 奈米絲、奈米管和量子線等。3. 二維是指長、寬、高三維中僅有一維處於奈米尺 度，例如 : 奈米薄膜和超晶格層等。

零維、一維、二維之奈米材料示意圖

奈米材料有哪些？一、碳六十 C60是由 60 個碳原子所組成，是由 20 個六角形和 12個五角形所圍成，外形像一顆英式足球，是目前已知對稱性最高的球狀分子，也是除了石墨 (graphite) 及金剛石 (diamond) 以外，第三個被發現的碳同素異形體(allotropic form) 。

二、奈米碳管 奈米碳管有許多新的特性，如 : 質量輕、高強度、高韌性、高表面積、高熱傳導性。奈米碳管雖然還在實驗室階段，不過未來將是使用性極高的新材料。 奈米碳管具有獨特機械、電子、光 電、熱傳導和化學等特性。奈米碳管可分 為單層壁和多層壁兩種，單層壁為一層石 墨層所構成，而多層壁的是由二至數十層 同心軸石墨層所構成。

電子顯微鏡影像圖示 ─ 奈米碳管

三、量子點 量子點 (quantum dot) 是準零維(quasi-zero-dimensional) 的奈米材料，由少量的原子所構成。 量子點三個維度的尺寸都在 100 奈米(nm) 以下，外觀恰似一極小的點狀物，其內部電子在各方向上的運動都受到侷限，所以量子侷限效應特別顯著。 由於量子侷限效應會導致類似原子的不連續電子能階結構，因此量子點又被稱為「人造原子」。

量子點圖示

四、光子晶體 光子晶體是由周期性排列的不同折射率的介質製造的規則光學結構。這種材料因為具有光子帶隙而能夠阻斷特定頻率的光子，從而影響光子運動的。這種影響類似於半導體晶體對於電子行為的影響。 由半導體在電子方面的應用，人們推想可以通過光子晶體製造的器件來控制光子運動，例如製造光子計算機。另外，光子晶體也自然界中發現。

光子晶體圖示

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