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2016-01-01清大化學系教授黃暄益─奈米材料實驗室
553 期
Author 作者
范賢娟／任職清華大學科技管理學院技術創新與創業研究中心。
奈米物理開始受到重視，可以遠溯到1959年費曼（Richard Phillips Feynman）在美國物理年會的演講，當時他提出：「未來有一天，人類可操作控制利用小尺寸（奈米）材料並呈現出嶄新的應用。」「在那微小的世界，會有很大的發展空間。」近年來，許多奈米微結構的特性逐漸為人所發現，例如：蓮葉上的奈米微結構具有疏水特性，可產生自清的功能；壁虎腳上的百萬根奈米細毛讓它跟物體接觸時可以產生龐大的吸力，讓壁虎可以在牆壁或天花板上行走。
現在有人根據這些特性，開發出具有類似蓮葉結構的表面，即可讓物體容易清理，如建築物外觀、馬桶內側、汽車擋風玻璃；也有人以壁虎爪的類似細毛結構，開發出新型的黏合劑，不會留下膠印。顯示如果能對奈米世界掌握地越透徹，越有創新的應用可以發展。
奈米世界的形狀掌控機制
過去雖然已經有科學家可以用某些特定的條件製作出特別的晶形，但他們均無法系統化這方面的知識與製作方法。黃暄益率領的研究團隊則是用有系統的方式，慢慢摸索出控制奈米粒子形狀的機制，對於各晶面的特性也有詳細的探討。他們使用植晶法，或在水相中直接合成各類金屬與半導體奈米晶體。研究發現，反應速率是影響形狀很重要的因素之一。因此，他們精準控制還原劑的濃度，藉此影響反應速率的快慢，便可抑制或者協助某些晶面的生長，結果得出一系列井然有序的晶體：立方體、截角立方體、截半立方體、截角八面體、八面體和菱形十二面體等規率的變化。而且不論成分，金、銀、鈀、氧化亞銅等材料都是類似的情況。
在這過程中，黃暄益還發現用沉澱反應來形成的奈米粒子如氧化銀及硫化鉛時，應注意抑制其平衡常數，若藉由加入酸去改變pH值影響平衡，或用金屬錯合物作為金屬來源以減慢反應速率，則可讓奈米粒子形狀的掌控，更加得心應手。他還能製作出片狀、棒狀的奈米粒子。……【更多內容請閱讀科學月刊第553期】