纳米技术

纳米技术

从迄今为止的研究来看，关于纳米技术分为三种概念：纳米技术(nanotechnology)，也称

纳米纤维

纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。纳米科学与技术主要包括：

理查德·费曼

纳米技术的灵感，来自于已故物理学家

CPU纳米工艺

当前纳米技术的研究和应用主要在材料和制备、

和生物技术一样，纳米科技也有很多环境和安全问题(比如尺寸小是否会避开生物的自然防御系统，还有是否能生物降解、毒性副作用如何等等)。

纳米颗粒的危害

纳米材料(包含有纳米颗粒的材料)本身的存在并不是一种危害。只有它的一些方面具有危害性，特别是他们的移动性和增强的反应性。只有某些纳米粒子的某些方面对生物或环境有害，我们才面临一个真的危害。

要讨论纳米材料对健康和环境的影响，我们必须区分两类纳米结构：

纳米尺寸的粒子被组装在一个基体、材料或器件上的纳米合成物、纳米表面结构或纳米组份(电子，

纳米粒子

高级纳米技术，有时被称为分子制造，用于描述分子尺度上的纳米工程系统(纳米机器)。无数例子证明，亿万年的进化能够产生复杂的、随机优化的生物机器。在纳米领域中，我们希望使用仿生学的方法找到制造纳米机器的捷径。然而，K Eric Drexler和其他研究者提出：高级纳米技术虽然最初会使用仿生学辅助手段，最终可能会建立在机械工程的原理上。

美国国家科学委员会(National Science Board)于西元2003年底批准“国家纳米科技基础结构网络计划”(National Science Board Approves Award for a National Nanotechnology Infrastructure Network，简称NNIN)，将由美国13所大学共同建构支持全国纳米科技与教育的网络体系。该计划为期5年，于公元2004年一月开始执行，将提供整体性的全国性使用技能以支持纳米尺度科学工程与技术的研究与教育工作。预估5年间至少投资700亿美元的研究经费。计划目的不仅在提供美国研究人员顶尖的实验仪器与设备，并能训练出一批专精于最先进纳米科技的研究人员。

1.美国发展最新纳米细胞制造技术

纳米技术可制造出粒子小于人类血管大小的物体，美国国家标准与科技协会(NIST)指出已研究出一种生产一致的，且能够自行组合的纳米细胞(Nanocells)的方法，以应用在封装压缩药物的治疗工作上。这种技术当前可被运用在药物的包装技术上，可以更精确地确保药物的用量，未来将运用在癌症化学治疗的相关技术上作更进一步的研究。

纳米计划是公元2005年联邦跨部会研发预算的主轴，达9.8亿美元。

2.DNA检测芯片的进展

公元2004年一月，美国HP正式对外发表其用来快速进行DNA检测的纳米级芯片。2004年在DNA检测上采以光学原理为基础的“基因微芯片法”(DNA microarrays)繁复的检测步骤，HP团队改由将此繁复步骤交由电路芯片处理;制作上，DNA检测芯片的传感元件是一条利用电子束蚀刻法(electron-beam lithography)与反应性离子蚀刻法(reactive-ion etching)所制成粗细约50纳米的纳米线。然就商业上考量，成果却过于高昂，因此研究团队正发展利用较便宜的光学蚀刻法(optical lithography)以制成DNA检测芯片元件的技术。

3.地下水污染改善之研究

地下水污染是现代被广泛讨论的一项重大议题，现代，美国发表了一种纳米微粒(nanoparticles)技术，在此微粒中心为铁芯(iron)而其外则由多层聚合物加以包覆，其中，内层是由防水性极佳的复合甲基丙烯酸甲脂(poly methl methacrylate;PMMA)包覆，而外层则由亲水的sulphonated polystyrene进行包覆。由于亲水性外层使纳米微粒溶于水，内层防水层则能吸引污染源三氯乙烯(trichloroethylene)。纳米微粒中的铁芯使得三氯乙烯产生分裂，进而使得此项污染源逐渐分裂成无毒的物质。

4.启动癌症纳米科技计划

为广泛将纳米科技、癌症研究与分子生物医学相互结合，美国国家癌症中心(NCI)提出了癌症纳米科技计划(Cancer Nanotechnology Plan)，并将透过院外计划、院内计划与纳米科技标准实验室等三方面进行跨领域工作。计划设定了六个挑战：

预防与控制癌症：发展能投递抗癌药物及多重抗癌疫苗的纳米级设备。

早期发现与蛋白质学：发展植入式早期侦测癌症生物标记的设备，并发展能收集大量生物标记进行大量分析的平台性装置。

影像诊断：发展可提高分辨率到可辨识单独癌细胞的影像装置，以及将一个肿瘤内部不同组织来源的细胞加以区分的纳米装置。

多功能治疗设备：开发兼具诊断与治疗的纳米装置。

癌症照护与生活品质提升：开发改善慢性癌症所引发的疼痛、沮丧、恶心等症状，并提供理想性投药装置。

跨领域训练：训练熟悉癌症生物学与纳米科技的新一代研究人员。

1.欧盟的国际纳米科学研究政策

欧洲为全球最早开始进行纳米科学研究的区域，但由于当时并没有欧盟加以居中协调与规划，因此在研究初期因为缺乏资金援助、相关管理上的支援，同时因为面临专利取得的问题，导致研究人员遭遇许多阻碍，公元2004年五月，欧盟议会(European Commission;EC)对欧洲地区与国际社会发表一系列有关于纳米科技的专案计划，以宣示欧洲对于提高纳米科技竞争力的决心。

欧盟将其计划分为五个主要区域：研究与发展(R&D)、基础建设(infrastructure)、教育与训练(education and training)、创新(innovation)以及社会层面(societal dimension)。

根据预估，如欧盟计划能顺利推展，在西元2010年前将可望为欧洲创造上百亿欧元的经济营收。欧盟议会也强调提高社会大众对于纳米科技的认知，也同样属于整体纳米发展计划的一部分。另外，公众健康、安全、环保问题及消费者保护也同样被包含在此项议题之中。现在，纳米科学及纳米科技仍属于新兴的R&D领域，其所必须解决与进行研究的对象都存在于原子与分子的阶层中。纳米科学在未来几年内的应用是众所瞩目，且必将对所有的科技产生重大影响。在未来，纳米科技的研发工作也将对人体保健、食物、环保研究、资讯科学、安全、新兴材料科学及能源储存等领域产生重大的改变。 西元2004～2006年欧盟所进行的第六期架构计划(FP6)中，纳米科技与新兴材料研发的经费约为欧元13亿，而欧盟议会也有意提高经费并延长研究时程(由公元2007～2013年)。同时为凝聚与加强所有欧盟会员国在纳米科学方面的研究，因此在规划上欧盟议会也有意召集民间与其他单位的专家凝聚共识，以强化整体欧盟在此方面研究领域的力量。

2.创新接继中心

在公元1995年由欧盟委员会成立“创新接继中心”(Innovation Relay Centers, IRCs)。这个的组织和美国国家科技移转中心具相同功能。区域性的创新接继中心总数近70个，支援至少位于30个国家的相关科技移转中心。创新接继中心的目的，是将有问题的公司和能提出解决方法的公司结合在一起。欧洲多数的纳米科技公司都可受到创新接济中心或区域创新和科技移转策略计划的援助。

欧洲纳米科技计划接受金援的方式和美国大致相同，有些是属于国家型计划。欧洲有多个跨国研发机构，以泛欧工业研发网络为例，其专门提供无条件研发补助，目的将研发成果发展为产品。透过泛欧工业研发网络提供的资金补助的国家包括奥地利、挪威和英国。其他在比利时、德国、斯洛伐尼亚、冰岛和以色列还包括贷款和免偿型补助。多数情况下，补助金额不超过计划完成的所需总金额的七成，剩余部分多仰赖地方政府和其他有意愿者赞助。

1.日本理研的纳米科学研究现况

日本理化学研究所(RIKEN，简称理研)系一跨学门的研究组织，该所各部门分布在日本的7个区域。RIKEN的主要基地-和光园区，设置发现研究中心(DRI)、新领域研究系统(FRS)及头脑科学中心(BSI)等3研究中心。RIKEN进行的研究可区分为三类：DRI主要进行小型但具备长程观点的培育研究计划;FRS同样执行小型计划，但以由上而下的方式，进行较具动态的中程及中等规模的计划;至于研究中心则是进行以目标为导向的中至长程的大型计划。RIKEN在西元2003会计年度下半年(西元2003年十月至2004年三月)的研究预算共4.748亿美元，全年预算超过9亿美元。

公元1986年起RIKEN开始从事纳米科学之研究，但正式的纳米科学计划则是自西元2002年开始，初期选定有18项的纳米科学计划，并陆续分别在各研究中心进行。

2.日本提高纳米科技预算与产业合作(JAPAN BOOSTS NANOTECHNOLOGY BUDGET AND INDUSTRIAL COOPERATION)

日本科学与科技政策顾问委员会(Council for Science and Technology Policy)消息指出，日本在西元2004年会计年度(由4月1日起)中，纳米科技预算成长3.1个百分比，达到8.8亿美元。同时，两个主要负责日本纳米科技研发计划的政府部会，其预算也都有成长。负责推销即将完成的研发工作的日本经济产业省(Ministry of Economy Trade and Industry, METI)，预算由西元2003年的0.97亿美元提升到公元2004年的1.1亿美元。纳米科技与相关原料研究被指定为四个最高优先项目之一，其他领域包括资讯与通讯、生命科学与环境研究。

日本的预算是经由日本大藏省(Finance Ministry)批准，再由日本国会(Japanese Diet)制定为法律。日本文部科学省(Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, MEXT)的纳米科技研发经费，则由2.3亿美元成长到2.4亿元，将着重在基础原料研究与新药物研究计划上。

1.韩国的纳米科技策略

韩国政府已深切体认到纳米科技为本世纪科技发展的战略制高点，整合纳米技术与资讯、生物、材料、能源、环境、军事、航太领域之高新科技，并将创造出跨学门研究发新境界。韩国政府也理解到此新兴科技也将是创造新产业与高科技产品的驱动力，纳米科学与技术的突破性进展更将为人类能力、社会产出、国家生产力、经济成长与生命品质带来巨幅的改善。

韩国已宣示在公元2001至2010年十年间投入韩币2,391兆元(约20亿美元)于纳米科技的研发，政府投入在纳米科技的经费，公元2002年与2000年比较，成长约400%。纳米国家计划的主要目标之一为在某些竞争性领域取得世界第一并发展产业成长的利基市场，韩国同时明确的把发展重点聚焦于诸如兆元级积体电子元件等核心关键技术。

“2002年执行纳米技术发展计划”与“纳米结构材料技术发展”、“纳米微机电与制造技术发展”等两项新领域研究计划同步开始实施，再加上纳米科技领域研究计划在未来6~9年内每年将投入2千万美元，在众多政府研究机构林立的Daejoen科学城。韩国高等科技研究院(KAIST)于2001年设立纳米制造中心，在未来6~9年内投入1.65亿美元，政府调整“2003年纳米科技发展行动计划”，包括：纳米科技发展促进法案，其目的二：一为建构坚固的纳米科技核心研究基础，二为激励成熟纳米科技的产业化，韩国政府也将配置3.8亿美元(全国纳米科技经费的19%)于国家纳米产业化计划，其中包括产业研发基金与创投基金。

根据公元2002年韩国专利局报道，纳米科技专利应用数目无论在国内或国外都呈现大幅成长，新兴纳米科技也在过去数年间呈现可观地成长，另外根据韩国商工能源部(MOCIE)的统计，西元2002年纳米科技新创公司也如雨后春笋纷纷抢搭纳米科技列车。

2.韩国预测国际市场对纳米纺织品的需求将快速增加

韩国产业资源部预测，今后9年国际市场对纳米纺织品的需求将会出现迅速增长的趋势，交易额可望达到近400亿美元。韩国产业资源部委托韩国纤维产业联合会从西元2004年八月份开始的三个月内，对国际市场对纳米纺织品的需求和贸易趋势进行研究分析。

韩国产业资源部分析认为，国际市场对纳米纺织品的需求金额以150亿美元为基准，今后每年将递增10.7%，到公元2007年和2012年，国际市场对纳米纺织品的需求金额将分别达到240亿美元和397亿元。到西元2012年，国际市场对用于制药、电子和生命科学的超高效能过滤纳米纺织品的需求金额将达到96亿美元，对用于防生化武器和体育娱乐的纳米纺织品的需求金额将达到26亿美元，对用于储存能源的纳米纺织品的需求金额将达到205亿美元。

韩国对纳米纺织品的需求金额为19亿美元，占国际市场需求总额的12.1%。到西元2012年，韩国对纳米纺织品的需求金额将达到72亿美元，占当时国际市场需求总额的18.1%。

3.韩国在纳米科技的发展几乎完全集中在微电子产业

透过由韩国科技部(Ministry of Science and Technology)赞助的兆位水平纳米设备发展计划(Tera-Level Nanodevices Initiatives)，韩国的大学和产业都专注于发展下一世代微电子设备，包括具有兆位元(terabit)容量的内存设备和具有兆赫兹(terahertz)资料处理速度的元件。

韩国最大企业财团之一的三星设有一个先进科技研究所(Advanced Institute of Technology)，从事微电子科技的研究和商业化发展。

台湾自公元1996年以来，国科会、经济部、教育部等部会已支持许多个别计划从事有关于纳米科技的研发，较九十年代的如教育部的卓越计划、国科会纳米材料尖端研究计划、经济部技术处纳米技术环境建构及其产业应用评估计划等等。为了有效地运用资源，并整合产官学研的智慧与力量，以提升国际竞争力;自西元2000年起，国科会即开始规划推动纳米科技计划。

公元2000年12月“中华民国行政院科技顾问会议”与西元2001年一月第六次“全国科学技术会议”(全国科技会议)之结论，均指出纳米科技为台湾未来产业发展重点领域方向，国科会遂于西元2002年十一月廿一日成立工作小组办公室，负责国家型计划之规划，“纳米国家型科技计划工作小组”之成员由国科会、行政院科技顾问组、中研院、中华民国教育部、工研院、经济部、行政院原子能委员会及行政院环境保护署等单位共二十五位代表组成。

国科会并于公元2002年一月十五日召开第一五五次委员会议，讨论“纳米国家型科技计划”构想;于西元2002年六月第一五七次委员会议中通过纳米国家型科技计划审议，自西元2003年一月正式开始推动，并决定自西元2003年至西元2008年间，投入经费新台币231.9亿元于纳米科技发展;并于同年九月一日正式成立纳米国家型计划办公室，执行整体计划之领导、策划与管考。

1.“中国实验室国家认可委员会”是负责实验室和检查机构认可及相关工作的认可机构，为规范纳米产品市场、推动制定相关纳米材料及产品的标准，“国家纳米科学中心”和“中国实验室国家认可委员会”会商多次，联合成立“纳米技术专门委员会”，挂靠在“国家纳米科学中心”。

2. 中国政府透过中国科学院主导众多纳米科技研发计划，多数强调半导体制造技术和发展以纳米科技为基础的电子元件，另一是利用纳米材料保存考古文物。

已成功发展出的产品包括新式冷气机，其特点为利用创新的纳米材质。另估计约有两百家企业积极从事纳米科技产品的商业化。

滑铁卢大学是全世界第一所设立以纳米科技工程为主科的大学。在2005年开始收生并在2010年开设纳米科技工程硕士班。在2012年，将会有一座量子纳米中心。

多伦多大学也拥有以纳米科技工程为副科的科学工程的大学。

圭尔夫大学则已设立了纳米科学.。