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科教到金門湖中師生體驗奈米科技

發布日期:
記者: 張建騰/金湖報導。
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經奈米技術處理的布,可以變成不漏水的魔術袋。(張建騰攝)

經奈米技術處理的布,可以變成不漏水的魔術袋。(張建騰攝)

一項以「奈米到金門」為主題的科學教育活動昨天在金湖國中進行,學生們在塗有二氧化矽的奈米布上滴了水,水不會滲到有奈米結構的布料使布料潮溼,而是隨著學生在兩端一高一低地互動時,於布面溜滑梯、彈跳或是被拋接,好玩極了。 在這一場奈米教學活動中,臺東大學應科系教授林自奮介紹了「蓮花效應」:蓮花效應是指蓮葉表面具有超疏水性以及自潔性。蓮葉的微觀結構使它不會被水弄濕,還可以帶走污泥、小昆蟲及污染物。
蓮花效應就是自然界的奈米結構;藉由人工的奈米科技,則可讓普通的布擁有疏水性和自潔性。
在生活中,類似的奈米技術可以用於做不會髒的奈米馬桶、常保如新的奈米磁磚、抖兩下就乾的奈米傘……。
林自奮還介紹了「彩蝶效應」:有些蝴蝶的翅膀會呈現炫麗的顏色,並且會隨觀看的角度而改變,這是因為光子晶體的顯微結構(光子晶體是指物質呈特殊的週期性排列,可以反射特定波長的可見光;蝶翼鱗片的表面,有許多類似樹枝狀的奈米結構,每條細枝間的距離大約是七十到一百奈米。)這種蝴蝶效應,也可以在金龜子等昆蟲、九孔等貝殼上看到。
林自奮指導湖中學生做了一連串實驗,包括透過「干涉片」比較紅光、綠光、紫光的波長,藉以了解奈米單位。
他說,一奈米是十的負九次方公尺,也就是十億分之一公尺。紅光的波長比較長,大約是七百奈米;綠光的波長較短,大約是四百奈米。
在光學奈米的實驗中,林自奮把不同材質的白色石子用光束照耀,當電子由較低的能階跳躍至較高的能階時,不同材質的石子,就會有不同顏色的變化,變色和復原的快慢也不一樣。
另外,他們還做了奈米碳粒子實驗:把裝了半杯水的免洗紙杯放在燭火上燒,紙杯不會著火,但杯底產生奈米碳粒子;把杯底朝上滴水,也會出現疏水性。
若用閃光燈瞬間照射杯底則會產生爆裂聲-林自奮表示,那是奈米碳粒子電子躍遷及震盪所產生的光電效應。
「奈米是啥米碗糕?」林自奮表示,奈米是長度單位,一奈米等於十的負九次方公尺,也就是十億分之一公尺。一個地球的十億分之一是一顆彈珠;一公尺的十億分之一就是一奈米;一奈米小到只有十個氫原子排起來那麼長。
林自奮表示,奈米是很新的科技,可能會改變未來的人生。國科會資助相關計畫,花了很多錢,就是希望至少讓學生們知道什麼是奈米,希望有更多人參與奈米科技的各種環節。雖然奈米已經無所不在,不過國家已認定的奈米標章並包括食品或塗在肌膚的東西,這點很重要,林自奮希望學生們要對這一部分有所認知。
在課程中,林自奮還用物理學家費曼在一九五九年所做的預言來說明人類已經進入了處理極小化物體的發展趨勢:「……我想操作與控制微小物體是可以做到的。」「有一天,我將可以把整個圖書館的藏書儲存到針尖上。」「在原子的世界裡將有新的力量、新的可能性、新的影響,但問題是如何製造原子尺寸的材料與重複的生產,因為原子世界的事物與普遍事物不同。」

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