奈米科技新穎物性現象

文 ◎ 王敬雅

表體比效應

同樣體積下，粒子越小，則表面積越大，表面原子所占的比例大大提高，不能忽略表體比效應。

量子效應（quantum effect）

粒子到奈米尺寸以下時，能階從連續變為階段，電性、磁性、光學特性有著重大改變，如導電金屬在奈米化後，卻變成絕緣體。

量子穿隧效應（macroscopic quantum tunneling effect）

古典力學中粒子無法克服位能障礙而有穿牆的效應。粒子到奈米尺寸以下時，電子具有穿過比本身高的位能障礙，而具有穿隧效應，因此稱量子穿隧效應。例如：穿隧顯微鏡利用極細的金屬探針接近導體表面（但未接觸），施加電壓時，電子會由探針尖端穿越空氣間隙而產生穿隧電流。

小尺寸效應（small size effect）

隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質的質變。由於顆粒尺寸變小所引起的巨集觀物理性質的變化稱為小尺寸效應。對奈米顆粒而言，隨著尺寸變小到奈米，同時比表面積亦顯著增加，從而磁性、內壓、光吸收、熱阻、化學活性、催化性及熔點等都較普通粒子發生了很大的變化，產生一系列新奇的性質。例如：金屬奈米顆粒對光吸收顯著增加，並產生吸收峰的等離子共振頻移；奈米顆粒的磁性與大塊材料相比，有明顯的區別，由磁有序態向磁無序態，超導相向正常相轉變。與大尺寸固態物質相比，奈米顆粒的熔點會顯著下降，例如：2奈米的金顆粒熔點為600K，隨著粒徑增加熔點迅速上升，塊狀金為1,337K。

這裏我們所說的是奈米尺度的粒子，或稱奈米粒子。奈米粒子，作為一種熱門的微觀粒子，用途可以說非常廣泛。◇

奈米吹風機也問世，據說在吹頭髮時，可以給予頭髮更細緻的保護。（Getty Images）