问题：奈米材料研究展望
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时间：2005-03-16 16:49:21 编辑加入/取消收藏订制/取消短消息举报该贴

奈米材料研究展望

壹：奈米材料科學前言
　　　由於人類對微小化材料的殷切需求，已由原來的微米（10-6 m）範圍進入了奈米（10-9 m）範圍的時代，在面臨二十一世紀高科技發展的競爭中，奈米材料的發展，將是國家高科技發展政策中不可或缺的一環。舉凡光電、磁性、催化等都須要更有效率，有智慧行為的奈米材料。而這些奈米材料的發展多半是由理學院的物理、化學系發展出來。這和傳統發展的材料科學在研究的主要方向上有很大的不同。傳統上，材料科學是以冶金、陶瓷及高分子塑膠為基礎，是以塊材材料(Bulk Material)為對象。然而，以物理與化學前沿研究為基礎的奈米材料(Nanomaterials) 研究的主要方向是重在化學、光電與機械在實際應用上所須的具有特殊及特定功能材料，它的發展須要基礎凝態物理研究與化學合成做有效之整合。這樣的整合，近年來在研究前沿上有突出的發展。它不只有應用的價值，更在基礎科學開發了許多新領域。例如：在新開發的材料中碳六十、碳管、半導體奈米晶體、中孔徑分子篩等都是非常出色的基礎研究，它們應用上的開發也是廣受注目。

貳：奈米材料研究的內在必要性

　　由於奈米結構材料，其性質隨著粒徑大小不同而異，使奈米材料的各種特殊屬性漸為人所重視，於今乃發展成一重要的新機能素材。奈米材料的定義是大小(Dimension)介於1至100奈米之間，而其主要特性舉例如下：一、奈米材料的晶相或非晶質排列結構與一般同材料在塊材中之結構不同；二、奈米材料具有與一般同材料在塊材中之不同之性質，如光學、磁性、熱傳、擴散以及機械等性質；三、可使原本無法混合的金屬或聚合物混合而成合金。由於奈米結構材料，仍有很多的化學性質及物理性質，諸如材料強度，模數，延性，磨耗性質、磁特性、表面催化性以及腐蝕行為等，會隨著粒徑大小不同而發生變化，而這些有趣及潛在上有應用價值的特性，促使奈米材料的研究逐漸為人所重視。

　　近十年來，奈米材料之研究與應用如雨後春筍大幅成長，台灣目前奈米材料研究以合成與性質研究為主，探討超微粒之晶形及結構、與化學界面間的關係、以及材料特性的影響等等。奈米材料研究無疑地是項介於化學、物理、生物與工程之間的跨領域研究。在最近十年來有長足的進步，而它的進步主要有下列趨動力:

＊奈米材料研究工具之進步：　

　　包含各種可達原子解析度之鑑定儀器的進展，及電腦模擬材料性質研究速度上大幅的增快。例如：各種高解析度電子顯微鏡的技術，在近幾年有很大的進步。另外包含各種材料合成之新設備的發展，例如：MBE設備及高能的雷射應用在材料的合成上。

＊介尺度物理化學性質之了解：

　　由於一些基礎性質的測量數據中發現，在介乎分子與巨觀尺度中間之奈米材料其電性、磁性、光學與機械性質都與同種物質塊材材料的性質有很大的不同，在這些介尺度(mesoscale)物理化學性質研究上近年來有很大進展，例如：從一些雷射光譜學的測量上，已得到很多重要的數據。

＊化學合成技術之發展：

　　大多數的無機化合物，由錯合物到金屬原子簇到分子篩，均可經由設計而合成。而有機無機固態化學的合成技術整和應用在新材料的合成上，已經是一種新的趨勢，例如：碳六十是由化學家於質譜所發現，但其大量合成的方法，卻是由物理學家利用特殊物理方式(電弧法)所合成。

＊自組裝(Self-Assembly) 材料上研究進展：

　　有關有機/無機複合材料，分子自身組織之發展經由自組裝而成為一個大的分子。這種大分子也可視為奈米材料的一種。這種自主裝的方式，有別於傳統的合成方式，它是利用各分子不同及相同之性質自身組織成一新的結構，而這個新的結構的性質，將有別於原來分子的性質，例如：近年來在生物模擬材料(Biomimetic Materials)上的研究上，也已有很大的進展。

我們將在後面各節分別分析以上四點，進一步來說明奈米材料基礎研究之必要性。

(一) 奈米材料研究工具探測及分析奈米材料特性之儀器與奈米材料性質電腦模擬計算：

新高等材料之快速發展在過去二十年有長足的進步，其中一個主要的因素是新研究工具的精化，這包含探測及分析奈米材料特性之儀器與奈米材料性質電腦模擬計算上的進步。新儀器包含各種新式顯微技術，在高解析度穿透式電子顯微鏡 (High Resolution Transmission Microscopy)上，已可到原子之解析度。掃瞄穿遂式顯微鏡 (Scanning Tunneling Microscopy)，掃瞄原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy)，掃瞄磁力顯微鏡(Magnetic Force Microscopy)，則可觀察到物體表面上的原子排列結構。光電子能譜顯微術，近場光學顯微術則可測量出單一分子或團簇的性質。在小角度X光散射，及中子散射則可觀察凝態中尺度結構，我國同步幅射及第二代中子源之及發展，這些都將非常有利於奈米材料研究之開發。其他在物理性質測量上則有例如：SQUID 測磁性，量子霍爾效應量度，以及單電子導電性測量之發展都有快速進步。

基礎科學研究的手段本來是被分為兩大方面-理論與實驗。但是近年來逐漸發展出另外一支-模擬計算，這在材料發展上尤為重要。究竟我們研究材料時，不是只是為製造新物質，而是為了要有特定之性質及功能。今日理論上的進步加上電腦計算速度大幅提昇，我們已經可以對許多材料性質進行模擬計算，方法很多，包括量子化學、分子動力學、蒙地卡羅、能帶計算等等，而且軟體也相當容易使用。

奈米材料的發展往往同時連帶著有新的物理現像或性質的發生，例如：介尺度下的電子態、磁性、導電高分子的電子輸送、分子導線的能帶，這些問題都需要恰當的理論處理。因此，新的奈米材料發展中，理論、計算與實驗的配合是不可或缺的。

(二) 介尺度物理：

在過去十年左右，半導體及金屬材料的微製造過程已進步到奈米尺度。空間度上的壓縮可製造量子井(Quantum Well)、量子線(Quantum Wire) 與量子點(Quantum Dot)，各種維度的半導體材料。排列上的規則度則發展出各種超晶格結構(Superlattic)。這些材料至少在某一尺度上是介乎原子分子尺度與巨觀尺度之間，稱之介尺度(Mesoscale)。

然而介尺度物理卻讓我們十分驚訝，有許多新現象。當電子被限制在一個足夠小尺度之半導體運動時，它碰撞參雜物的機率很小時，量子同相效果會出現(Quantumn Coherence)，此時，它的動力現象與巨觀材料中的不同。當許多小的量子點經分子導線聯結成超晶格結構時，則它的電子物理行為將會是全新的。若材料是磁性的，則其介尺度行為也與巨觀磁性材料不同。此時各別顆粒就是一整個磁區域而會展現量子穿隧效應與超順磁現象。若介尺度材料作周期性排列，則其光學性質可能會產生例如半導體行為，有些頻率不能穿透，稱之為光晶材料(Photonic Band Material)，這方面的研究方興未艾。若再加上非光性光學性質，則光的區域化(Localized) 是可能的。

這些介尺度的物理，已形成最近十年凝態物理研究得新方向。它不但源自電子蝕刻技術發展，也將對未來光電材料技術有長遠的影響，是二十一世紀重要核心技術。尤有興趣的是，介尺度物裡並不只是技術問題而言，它有許多重要的物理問題尚未解決。介尺度量子輸送問題，和量子糾纏(Quantum Entanglement) 的基礎有相當關聯。

到目前為止，無論是半導體或是光晶之介尺材料製備，物理學家的製備方式都是用 “由上而下” (Top down) 的蝕刻來製作，但它有很大的限制，一是目前能達到的尺度大約只能到100 nm，另一是很難做三維的結構。展望未來，化學家將可作出更大的貢獻，原因是化學家採取 “由下而上” 的方法(Bottom up)，由分子逐步建構到奈米尺度的結構，這方面最近有長足的進步。現在製造均勻大小的半導體金屬顆粒已不是問題，做長棒的金屬也有很大的進步。另外可以利用分子自身組織(Self-Assembly) 的原理，利用界面活性劑，導電分子與量子點可組出週期性排列的超晶格量子點。有機分子與無機鹽則可自身組織成各種奈米尺度週期性排列複合材料，進一步則可作中孔徑之週期性多孔物質。孔內可回填半導體，超導體則是另一種發展介尺度物理的方法。

(三) 合成技術：

過去三十年來，隨著儀器設備的進步，尤其是核磁共振、質譜，以及X-光衍射技術的發展，化合物的結構可以在很短的時間內，決定出來。對於化學反應機構的認知，也因而有較深入的了解。理論及計算化學的研究，促使對於化學鍵結，也有了新的認識。新的合成方法，不斷地推陳出新，尤其是利用有機金屬催化的反應，更使有機合成技術，向前大步邁進。手性的合成，自從八十年以來，有極為迅速的進步，各種不同的手性中心，都能有效的控制。有機化合物，無論是天然產物，或者是理論上有趣的化合物，只要其結構上是合理的，利用已知的合成方法，都能得心應手的在實驗室中完成。大多數的無機化合物，由錯合物到金屬原子簇到分子篩，均可經由設計而合成。

小分子合成技術的發展，伴隨著高分子化學的進步，近年來，高分子聚合物的分子量的控制及分佈，已在許多系統中，能有效的掌握，高分子的立體化學，有時亦可調控，手性高分子聚合物的合成，是當今極為重要的研究課題，結合合成技術的知識，能有效地、特定地合成含固定官能基的高分子，尤其是當這些官能基在高分子中有序的排列，當是未來極為重要的研究方向。當然，積極合成一些有用的(如生命科學或材料科學)化合物，以探討其實用性，配合跨領域的研究，更是探討尖端研究的驅動力之一。

(四) 自身組織(Self-Assembly)：

在過去二十年，化學家逐步學會如何使分子透過分子間作用力的控制，自身組織成奈米級的結構。有些是純有機化學分子，有些是無機/有機混合系統，有些則是利用生物分子。這些高分子結構所需分子一方面是利用前述的計算設計，一方面則利用各種有機無機的合成方法達成。有機分子特別受到重視，因為它往往同時可以置入導電，非線性光學物質有輕薄短小，環境可分解之特性。可能的產物則可包括二維高分子、多孔物質、液晶、非線性光學材料。

自身組織中特別要注意的是仿生物組織。許多生物物質，如頭髮、骨頭、殼、牙齒，都具有遠比一般人造材料優越之特性。在生物體中它們當然都是自身組織的，我們應以大自然為師，學習作更複雜更階層式結構。

參：奈米材料研究與高科技產業之關係
二十一世紀技術發展中心課題是微小化與資源永續發展，這些都須要新型材料。前面講的四項因素是奈米材料研發的內在因素，是學科本身發展的結果。但外在因素也是很重要，那就是二十一世紀高科技產業發展的特性。在那裡奈米材料的發展是不可或缺的一環，新的功能要新的材料來滿足。例如具可塑性的光源，需要高效率的有機高分子發光二極體。科學家的挑戰調合最佳化各種功能，創新出合適的材料，工程師則來作出系統。那麼高科技產業有那些特性呢 ?

l 縮小化--無論在光電機械或醫學偵測各種技術上，其趨勢都是朝向微小化技術發展，有微電路、微機械或微偵測器。在最小體積負載最大資訊，或精細控制，則奈米材料的研發就不可或缺。

l 智慧型功能--當材料微小化後，我們有希望它能多功能、多應變。因此，智慧性材料(Smart Materials) 是一個很理想的目標。

l 環境友善--無疑地，二十一世紀的環保是人類最重要的課題，永續發展是我們的目標。所有材料發展就要考慮其全生的處置，從搖籃到墳墓。基本上微小化的材料就比較合乎這目標，可自行分解之有機化學材料尤其有利。

l 全球化--一個國家發展的技術，在未來勢必要進入全球市場競爭，不大可能只為己用，在全球化的技術市場，卓越的研究成果是非常重要的，而奈米材料研究的卓越化也就是必須的。由於它只有近來十年的歷史，因此東亞在基礎研究上比較可能迎頭趕上，將不會因起步太晚而無法與世界競爭。

縱合以上四點，我們認為未來高科技產業，的確非常需要新的奈米材料來配合，而它只能從尖端的基礎研究能力產生。這是今日科技發展中很關鍵的一環。奈米技術乃是一個具有高度實用性，並且相當熱門的尖端研究領域。參與研究的學者與決策部門皆積極地投入心力，以期建立新的研究網絡，並且規劃發展進程，此一特點已屬全球性的趨勢。預計在十五年之內，新的技術發展將會興起於奈米材料和奈米技術的範疇。這對於電子學、積體電路、感應器、光電子學與磁電子學的領域，將會造成廣泛的衝擊。就台灣現階段在微電子工業上所具備的實力，以及考慮到此一產業的高度競爭性和在未來發展的不確定性，能夠儘快地開始並且提昇在奈米技術領域上的研究，對台灣而言將是刻不容緩的課題。

近來奈米材料已成為許多學門的共同要素，例如:物理、化學、材料科學及電子工程等。以最近(May 28,1999) 在台灣大學舉行的第一屆奈米材料研討會而言，就有三百多位來自於上述不同領域的人員與會參加。會中被提出的計劃有許多是和『大學追求卓越計劃』相關，同時在會中也廣泛地收到建議，希望能夠建立某種形式的研究網絡，以利於研究心得的交換，促進研究水平的提昇，並且探討奈米技術在一般範疇的國際性發展。我們已從研討會中，得到以下數點的認知：

（一）在現階段相較於對奈米元件的重視而言，給予奈米材料更多的強調，也許會更為重要。當然，在奈米材料上的發展，也應該要留心它最終的應用性。因此尋求一個能夠提供跨學門的研究體系，便顯現了其重要性。令人遺憾的是，現行的大學、研究機構、研究資助機構，卻大都是以個別的學門為架構基礎。但從奈米材料的發展來看，打破學門之間壁壘的需求已是深切的體認。因此任何與此關聯的主動的措施，都應該致力於加強不同領域間的調和，這對於將來科技發展的整合會是相當重要的。

（二）奈米材料的發展里程，目前仍然是缺乏完整的界定，到現在為止也還沒有　一個統合性的領域。然而許多的次領域卻已經開始了相互結合的動作，而且帶　來了傑出的科學成就。關於這點超晶格結構在奈米材料的範疇裡，就是一個很　好的例子。它為聚合化學與介觀物理共同帶來了專門知識，藉著彼此所激盪出　更具創造性的構想，我們必定能提昇學門之間更強烈的交互作用。

（三)對於新技術所面臨的高度淘汰性，我們應該要做更仔細的考量。這對台灣在評估奈米技術在工業界的深化影響將是重要的，在這個研究方向上相關的範疇應該要確立。

回复人：jmc,▲ (化学化工) 时间：2005-03-16 16:49:38 编辑

1楼

　

肆：奈米材料研究現況及未來方向
　　　我們從過去奈米材料研討會中，學者及先進所提供的經驗，了解到目前台灣在奈米材料科學的研究現況，進而歸納出幾個具體的研究課題，分別敘述如下:

（一）半導體奈米材料製備基本物理化學性質的研究，及其在微電子和光學材料工業上的應用:

　半導體奈米材料，或其它金屬和磁性奈米材料的製備，皆可依兩個方向來　進行：第一個方式是利用化學合成的方式，此方式是用控制化學反應中的反應　條件，來控制半導體金屬和磁性奈米材料的生成，不論是利用固態化學的合成　方式，或是利用溶液化學的合成方式，它的合成原理皆是由下而上的方式，也　就是說由原子開始而反應成所要的奈米材料。第二個方式是利用物理合成的方　式，此方式是用現有的一些技術，例如：利用高能的雷射，作為成長的工具的　雷射濺鍍法(Laser Ablation)，已廣泛被應用在合成奈米材料，此物理的方式大　多是由上而下的方式，也就是說從一塊塊材開始而反應成所需要的奈米材料。　以上這兩種合成的方式所需的資源及設備上，以目前台灣研究環境來說是足夠　的，現在在一些化學及物理的系所中，已有研究人員在進行合成上的工作，而　且也已經產生一些實際研究成果。而下一步要做的，是結合這些合成學家與其　它具有基礎物理化學性質探測能力的研究學者，較深入的去探討這些合成出來　的奈米材料，並做一些理論上的驗證。另外更重要的是：結合一些電機及電子　上的專才，能將半導體奈米材料應用在微電子及光電上的元件。例如：將半導　體奈米材料應用在發光二極體上，尤其是藍光或紫外光的二極體上，這些應用　上的工作，應可直接的有助於台灣電子工業上發展，但以目前現況來說，學術　研究上的成果直接與工業上的結合方面，仍需要政府的大力支持與推動。

（二）　磁性奈米材料基本物理化學性質的研究及其應用的探討：

　　　磁性奈米材料可以說是在這個領域中，最早被研究的，主要是因為磁性材　料，已廣泛應用在生活中的一些元件裡。例如：磁帶上的磁粉，而磁性奈米材　料，自今在台灣，學術研究方向仍較偏重於磁性物理理論的探討，而較缺乏實　際應用上的考量。另一方面，在材料及機械學術領域上的研究，卻是較偏重於　塊狀磁性物質應用上的探討，並沒有針對磁性奈米材料有較多的投入。反觀，　擁有化學合成技術的化學家，因為本身的領域及所受訓練的限制，一般大多缺　乏磁性材料基礎理論上的知識，所以甚少投入磁性材料的研究。未來如能夠促　使一些化學家，利用其現具有的合成設備，投入磁性奈米材料的合成，而後與　理論及實驗物理學家相結合，共同去探討一些磁性物質在奈米大小時的特性，　這樣才能產生創新的研究成果。另一方面，合成學家必須與機械或材料學家合　作，一起共同開發磁性奈米材料的應用。以目前台灣在磁性奈米材料的發展現　況上來說，非常缺乏整合性，未來必須利用各種學術研討會，召集各領域的人　才，一起互相瞭解對方的技術，及研究上的需求或困難，如此，才能更進一步　發展磁性奈米材料的應用。

（三）金屬奈米材料基本物理化學性質的研究及其在催化和特殊光學材料上的應用：

　　金屬奈米材料在應用的考量上，最直接的就是在催化性質的應用，因為金屬奈米材料具有高的表面積與體積的比值，與不同的表面原子的排列結構，可以預期的，它必然有一些特殊催化上的性質。以目前台灣的研究現況來看，此項研究需結合化學及化工兩方面的人才加以整合，雖然化學家已經可以利用　簡單的化學合成方式，來製作出不同金屬的奈米材料，但是未來發展仍需化工方面人才的加入，進而去開發金屬奈米材料更多新的催化性質，特別是應用在石油化學產業上的催化反應。而當今在這一方面，台灣已有一些實驗室正在努力中。另外金屬奈米材料，在生化上的應用，也早已被發現，例如，金奈米粒子在去氧核醣核酸標記上(Labeling)的應用，因為二十一世紀生化產業將是一項重大的工業，所以預計金屬奈米材料在生化上的應用，仍有一大片研究上的空間。最後值的一提的是，金屬奈米粒子在光學測量上，也將有一些潛在的應用價值，非常值得未來在研究上的投入。

（四）特殊奈米結構材料(Nanostructural Fabrication)製備技術上的發展及其在光　電產業上的應用：

特殊奈米結構材料技術上的發展，直接關係著台灣未來電子工業的發展，因為現今半導體製程，早已進入次微米時代，也就是100奈米的範圍，所以目前在學術界或者是工業界，已經非常重視這個研究領域，也已投入大量的資源與人力。現在在工業界上的研究方向，主者要著重於量子井製程技術上的更新，及奈米薄膜結構上的研究，大概上來看，目前工業上研究的主力，大多是屬於技術上的發展，例如：發展蝕刻技術去製造奈米結構材料。因為物質在奈米的範圍內，其基本晶格結構，將會產生一些變化，所以奈米結構材料的蝕刻技術，可能將與製造微米級原件的蝕刻技術，有很大的不同。另外，奈米結構材料的光電性質，也預期將與微米級的材料，有所不同，因為，在奈米範圍內電子的量子限量化現象，可能會發生。而現今化學及物理學家，在學術領域研究上，與工業界的思考方向有某些的差異。因為現今學術研究較著重於”特殊”奈米結構上的製備，而進而探討其基本性質，所以學術的研究題目，是較理論性的，也就是因為較理論性，造成基礎研究與工業上的研究配合度仍嫌不足。未來台灣在特殊奈米結構材料技術上的發展，仍必須繼續投入金錢與人力，但也必須更加速學術與工業上研究的結合，畢竟無學術基礎研究上的支持，工業上技術的發展也終會受限制。

掃描式微探測技術（Scanning Probe Techniques）上的發展及應用在奈米材料上的分析：

掃瞄微探測技術的發展，直接關係著奈米材料的鑑定與分析上的進展，掃瞄微探測技術的進步，也將加速奈米材料合成上的進展。目前掃瞄微探測技術，主要研究的人力，是在物理界，而他們的主要研究方向，大多僅止於物理理論性質的探討，而缺乏實際技術上的開發，主要是因為學術研究成果上的壓力所造成的。未來，這些探測技術的發展，希望不僅能應用在奈米材料上的分析，而且應與實際產業發展上有所結合，所以我們必須整合物理學家與化學家及電機電子方面的專才，將這些微探測技術，做更廣泛的應用。現今台灣的微探測技術發展，是較落後先進國家，相對於台灣電子業的蓬勃發展，形成一種強烈對比，而微觀技術發展落後的原因，主要是政府經費補助上不足，例如：當今台灣整個貴儀中心，僅有兩台超高解析度穿透式電子顯微鏡，這種儀器是研究奈米材料科學中，一項必備的儀器，如此設備上的不足，在未來將會造成奈米材料科學研究上的落後，而且終究會對未來電子產業造成影響，所以政府應加強微探技術上經費上的支助及人才培養。

（六）超分子化學(Supermolecular Chemistry）和自主裝材料合成技術上的發展及探求它們在各領域上可能之應用：

目前台灣在超分子化學及自主裝材料研究上，仍處於剛起步階段，應該大力的推動。超分子化學及自主裝材料合成的人才，主要在台灣化學界，現今因各有機及無機的化學合成實驗室研究方向，仍是屬於較傳統的，所以如果能夠整合利用現有的設備及技術，很容易將研究的方向轉入超分子及自主裝化學材料上的合成，因為這些的合成技術並不困難。而主要的阻礙，大多在於合成化學家，比較缺乏材料應用上的知識，也就是說，如何將超分子及自主裝化學材料實際應用在元件上的知識。希望未來能整合化學家及其它材料或電子方面的專才，共同對超分子及自主裝化學材料應用上的潛在性，做深入的探討，例如：有些超分子已經被預期可應用在非線性光學材料上，及用自主裝材料用來模擬生化物質上，未來在電子產業中的應用，例如：製備導電或發光元件上，也是被預期的。超分子化學及自主裝材料的發展，因並不需投入大量的經費，所以，在未來幾年中，希望能促使更多的化學家投入此項研究領域。

（七）介觀物理理論上的探討及介觀物質物質合成技術上的發展（Mesoscopic Physics/Technology）：

介觀物質在合成技術上，就如同超分子合成一樣，並不困難，利用一些簡單的合成設備及一些普通的化學及生化上的知識就可達成。所以在台灣也希望有更多的合成專才，投入這項研究領域。介觀物質的應用上，例如：中孔徑分子篩在催化性質上，已被廣泛的重視，目前台灣在介觀物質合成上的投入，才剛開始，因為是此為一項較新之研究領域，國外也是近年來才開始發展，所以如果台灣在這一方面的研究，能及時的投入更多的研究人力及資源，可預期未來將可與國外相較。而介觀物質理論上的探討，主要是利用電腦的模擬計算，在台灣這一方面的設備及資源並不亞於國外，只可惜目前投入這一方面計算的研究人員仍然不多，大部分的理論化學及理論物理學家，所研究的方向，仍屬於比較傳統的方向，並沒有很多人投入介觀材料理論上的計算，而未來如能將促使理論化學及物理學家投入此項研究領域，相信研究成果將很容易達到國外之水準。

伍：加強奈米材料研究團隊
　　近來奈米材料已成為許多學門的共同要素，例如:物理、化學、材料科學及電子工程等。以最近(May 28,1999) 在台灣大學舉行的第一屆奈米材料研討會而言，就有三百多位來自於上述不同領域的人員與會參加。會中被提出的計劃有許多是和『大學追求卓越計劃』相關，同時在會中也廣泛地收到建議，希望能夠建立某種形式的研究網絡，以利於研究心得的交換，促進研究水平的提昇，並且探討奈米技術在一般範疇的國際性發展。我們已從研討會中，得到以下數點的認知：

（一) 在現階段相較於對奈米元件的重視而言，給予奈米材料更多的強調，也許會更為重要。當然，在奈米材料上的發展，也應該要留心它最終的應用性。因此尋求一個能夠提供跨學門的研究體系，便顯現了其重要性。令人遺憾的是，現行的大學、研究機構、研究資助機構，卻大都是以個別的學門為架構基礎。但從奈米材料的發展來看，打破學門之間壁壘的需求已是深切的體認。因此任何與此關聯的主動的措施，都應該致力於加強不同領域間的調和，這對於將來科技發展的整合會是相當重要的。

（二）奈米材料的發展里程，目前仍然是缺乏完整的界定，到現在為止也還沒有一個統合性的領域。然而許多的次領域卻已經開始了相互結合的動作，而且帶來了傑出的科學成就。關於這點超晶格結構在奈米材料的範疇裡，就是一個很好的例子。它為聚合化學與介觀物理共同帶來了專門知識，藉著彼此所激盪出更具創造性的構想，我們必定能提昇學門之間更強烈的交互作用。

（三）對於新技術所面臨的高度淘汰性，我們應該要做更仔細的考量。這對台灣在評估奈米技術在工業界的深化影響將是重要的，在這個研究方向上相關的範疇應該要確立。

從前面所分析，我們可看出一種能創新且同時又能整合跨領域的研究團隊是最合適的，一方面要能創新，另一方面又能做系統性的整合。前者要能找出新的科學，後者則是注入一種工程的精神。目前各種研究組織都各有利弊，工業研究單位缺創新但系統整合能力強，基礎科研單位重創新，但整合無力。大學通常比較偏向後者。

但就大學而言，近來也有許多變化。有越來越多的化學家與生物系發生關係或與化工系合併(成學院)，前者是為化學與生物整合，後者則因材料研究。而且個人型單打獨鬥的計畫是越來越受到整合型計畫的壓縮。因此，一種新的研究風氣在形成，橫向的物理、化學與工程的整合正在發展中，傳統「系」的分隔受到挑戰。以物理與化學之間的關係為例，三十年以前它們之間的關係是縱向的，即物理處理原子分子的基本原理，以做為下游化學來應用。因此化學鍵的原理、光譜的應用是主要的焦點。物理與化學的交接點主要在物理化學(或化學物理)。但是近來在奈米材料上的研究卻逐漸使兩者之間的關係變成是橫向的。我們可以看到有機化學合成新的導電高分子或半導體，而固態物理學家則研究其電性。化學家合成新物質比較考慮其光電等物性，反過來說物理學家則有興趣在奈米材料中找到新的物理原理。因此，我們可以預期，在大學中各種新生的研究中心，將部份補助其系所組織上研究功能之不足。很多「生物技術中心」是一例，我們所關心的「奈米材料研究」也應由一跨領域的中心來做。我們要注意一個新領域產生所須的核心知識，大學內如何調整其組織來面臨未來知識上的挑戰。

陸：三項推動奈米材料研究實際作法

(一)成立基礎材料科學中心：促進有關材料科學的研究與教學，定期研討加強國際交流：

有鑑於材料科學的日新月異，從傳統的民生用品、建築材料以至當今光電材料的崛起，有著革命性的發展。從學術領域而言，材料基礎科學的研究，在世界各主要大學中，多成為研究的主流。奈米材料的開發，事實上是結合了化學、物理及工程的知識，從半導體、光碟片、液晶、到發光二極體，無一不是由跨越不同領域研究群的研發結果。因此在邁向二十一世紀，各種專業的合作，已成為不可抗拒的潮流。材料科學是一個跨領域的學科，目前在大學，絕大多數從事這方面研究的同仁們，多分散於理工學院不同的系所，平常鮮少有機會聚集在一堂，共同討論材料科學的研究發展及教學。

光電材料是國內重要的發展領域，其產品是國家重要的外匯來源。有機發光二極體，有可能成為二十一世紀初，主要的光電科技之一。國內的業界，對這一方面的發展，亦亟思發展。所以材料基礎科學研究中心，其另一重要的任務，就是與台灣的工業界結合，推動產學合作，發展新型的高級光電材料，這將包括技術的轉移、專利的申請、工業生產的諮詢等。

(二) 基礎材料科學教學：

透過中心的運作，將在各大學中，可逐步規劃一個新的材料科學學程，它將包含物理、化學及材料科學之必修、選修課程，提供學生學習及研究之機會。國內近年來在電子科技的蓬勃發展，對於的人材需求頗為殷切，有相當部份的理學院博士班及碩士班畢業生，走進電子行業，這足以說明台灣電子業，急需材料科學專業訓練人材。在下一世紀材料的研究發展上，將會著重於分子層次的知識。因此材料基礎科學的學程，將可以提供學生們有機會，及早接觸材料科學這一領域。所以材料基礎研究中心的任務之一，就是設計材料基礎科學學程，為全校學生服務。由於材料科學涉獵極廣，在設計未來的學程，也當結合大學內其它院系教授及工業界先驅，共同規劃這些課程。

(三) 前瞻性及創新性研究計畫之推動：

我們認知唯有進行深入之跨領域合作研究，才能取得堅實的研究成果。未來材料科學的研究計畫，將個別都是包含物理、化學、電子、地質各方之人才共同合作進行。共同探討一些新型高分子聚合物及寡聚物之合成、奈米金屬導線、奈米孔洞、光物理性質，以至基本元件的設計，屬於國家重點科技發展的範疇，所以奈米材料科學的研究計畫，未來都將期望成為前瞻性及創新性的研究計畫。

柒：結語
材料的微小化已經是一個不可逆轉的趨勢，奈米材料科學的研究，也就是順應這種趨勢而發展出來的，可預期在二十一世紀，我們日常週遭生活中，都將充滿著微小化的元件。在台灣，由於電子產業的發達，未來對奈米材料不管在實際運用上的需求，或是基礎理論上所需的協助，都需要學術界在研究上的配合，所以奈米材料科學的發展要成功，極需要跨領域間的合作。本篇文章提出一些具體的作法及未來研究發展的方向，希望藉此能拋磚引玉，讓學者或業界能激發出更多的想法，也希望在此能對奈米材料科學研究的推動，產生一些助力

回复人：wangsui,▲▲▲ (我不思故我不在) 时间：2005-04-05 09:14:16 编辑	2楼
赫赫，我想各位读者能看懂这篇文章的：）不过，你为什么不将其转换成简体中文呢，Word2003和金山快译等软件就有这个功能的。这样让大家更方便一些，我还以为奈米是个什么新奇的东西呢：）

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