奈米是什麼米？

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文／小牛頓科學教育編輯部 2022-05-04 10:00

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實驗步驟 2 再將一片葉片平放在淺盤上，撒一些爽身粉，用洗滌瓶噴水上去。把葉面傾斜，爽身粉是不是裹在水珠外面，跟著水珠滾來滾去？圖／小牛頓科學教育編輯部

蝴蝶鱗片表面有許多類似樹枝狀的奈米結構，每條細枝間的距離是70〜100奈米，不同結構的組合，可以形成不同的顏色及圖案。圖／小牛頓科學教育編輯部

圖／小牛頓科學教育編輯部

圖片來源：William Thielicke／wiki

實驗步驟 1 將一片水芙蓉葉子放在淺盤上，用滴管吸水，滴在葉面上。葉面傾斜，觀察水珠在葉面上滾來滾去。圖／小牛頓科學教育編輯部

卡西美藍閃蝶翅展13厘米，雄蝶的翅上有絢麗的金屬般光澤。當一群閃蝶在雨林中飛舞時，便閃耀出藍色、綠色、紫色的金屬光澤，十分美麗。圖／小牛頓科學教育編輯部

文／小牛頓科學教育編輯部

奈米到底是什麼米？

奈米就像「米（公尺）」、「厘米（公分）」、「微米」一樣，是丈量長度的單位。奈米究竟有多小呢？讓我們選一根頭髮絲來看一看：

玲玲的頭髮長度10厘米(公分)；頭髮的截面是圓形，最大寬度大約是80微米。讓我們在顯微鏡下放大仔細瞧瞧，她烏黑的頭髮之下，頭皮的皮膚細胞裡面含有遺傳物質——染色體，染色體的大小約1微米；是由許多DNA組成的緊密構造，要看清楚DNA結構，還得要放大到10奈米的尺度才行呢！

奈米科技自古即有

21世紀的現代，隨處可見標榜著奈米科技的產品，但是其實奈米材料的應用從古時候就存在了呢！原始的人類，或是現在某些未完全開發地區的土著，會將木頭或植物燃燒過後的奈米碳粉塗抹在臉上、身上，作為偽裝嚇跑敵人、野獸。古代在煉鐵鑄劍時，也會將骨粉、髮絲等奈米材料加入熔爐中。歐洲中世紀教堂的彩繪玻璃，利用含有奈米粒子的顏料，製作出美輪美奐的圖案。雖然古人不懂個中原理，卻早已開始利用奈米材料！

1959年，諾貝爾物理學獎得主理查‧費曼（Richard Phillips Feynman），在美國物理學會的演講上告訴聽眾，未來人類可以隨心所欲的利用奈米材料，並且發展出許多創新的運用，他發語：「將來有一天，人類可以將整套大英百科刻在針尖上呢！」如今費曼的預言早就得以實現，現在的技術甚至還超越了他當初所能預料的哦！

奈米現象色彩絢麗

大自然裡也有奈米科技嗎？事實上奈米尺度的特殊現象早已存在於大自然中，並不是人類所發明的，而且科學家也時常從大自然裡找靈感，發明出許多實用的「奈米產品」哦！

有一些蝴蝶的翅膀看起來光采奪目，並且隨著觀看角度的不同，蝶翼的顏色也會跟著改變。原來是因為牠的翅膀結構上有「光子晶體結構」。光子晶體是指奈米結構呈週期性排列，可以反射特定波長的可見光。當光線照射到鱗片時，會產生折射、反射和繞射等物理現象，產生絢麗的光澤。同樣的結構也出現在金龜子、吉丁蟲的甲殼上。

奈米神功神奇世界

科學家發現，當物質進入奈米尺度，也就是大小在1奈米到100奈米之間時，它的物理和化學特性會產生很大的改變，例如：不導電又很脆的材料，變得既導電又有延展性；不透明的材料變透明；半導體光電材料，吸光波長會偏移；物質的熔點大幅下降；酵素的作用大幅提升……這些性質的改變，都是因為粒子的尺寸縮小所造成的哦！

曾經有人夢想把一個機器人送到血管裡面去，讓它幫忙清理血管。奈米技術能讓這個夢想實現！現代人講究營養，牛奶裡面要添加鈣與鐵。但是，營養添加物容易沉澱，性質不穩定。如果先把營養添加物做成奈米級的粒子，再加入牛奶，不但解決了穩定性的問題，還更容易被人體吸收！

露珠兒轉啊轉

你知道嗎？自然界最有名的奈米現象，應該算是「蓮葉效應」！蓮葉「出淤泥而不染」，圓滾滾的露珠兒在葉片上面不會分散，這到底又是什麼原因呢？我們來親身體驗一下「蓮葉效應」吧！

由於蓮葉太大片了，我們改以比較小的水芙蓉來做這個實驗。

準備材料

水芙蓉、瓷盤子、爽身粉

實驗步驟

1 將一片水芙蓉葉子放在淺盤上，用滴管吸水，滴在葉面上。葉面傾斜，觀察水珠在葉面上滾來滾去。

2 再將一片葉片平放在淺盤上，撒一些爽身粉，用洗滌瓶噴水上去。把葉面傾斜，爽身粉是不是裹在水珠外面，跟著水珠滾來滾去？

蓮葉效應的祕密

電子顯微鏡下的蓮葉照片可以找到一些線索嗎烏？

我們看見：蓮葉表皮細胞上有凸凹不平的結構，它們是「奈米蠟層」和「奈米纖毛」。

當水和汙泥落到蓮葉上時，這些奈米級的結構會把水珠撐住，讓汙泥「站」在小小奈米結構的尖端，不會掉到凹限的底下。

水在奈米纖毛上和葉面的接觸角很大、接觸面很小。難怪葉面一傾斜，水就帶著汙泥一起滾動了！

小牛頓內容及圖照節錄自《小牛頓新興科技館：奈米是什麼米？》，小牛頓科學教育有限公司授權使用

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