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圆札养
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1 奈米科技簡介主講人 : 呂正中博士崑山科技大學奈米中心 / 機械系組長 / 教授 jjlu@mail.ksu.edu.tw

2 作者簡歷學歷 : 成功大學物理學士 : 1983 ~ 1987 成功大學物理碩士 : 1987 ~ 1989 成功大學物理博士 : 1997 ~ 2002 經歷 : 崑山科技大學講師 : 1991 ~ 2002 崑山科技大學副教授 : 2002 ~ 崑大奈米中心組長 : 2004 ~ 崑山科技大學教授 : 2008 ~

3 奈米科技簡介奈米是啥米? 什麼是奈米科技? 奈米科技的應用

4 奈米是啥米? 常見之次冪字首 : T (10 12 )---Tera-( 兆 ) THz( 兆赫 ) G (10 9 )----Giga-( 十億 ) GeV( 十億電子伏特 ) M (10 6 )----Mega-( 百萬 ) Mbyte( 百萬位元 ) k (10 3 )---- kilo-( 千 ) km 仟米 ( 公里 ) m (10-3 )----milli-( 毫 ) mm 毫米 ( 公厘 ) μ (10-6 )----micro-( 微 ) μ m 微米 n (10-9 )----nano-( 奈 ) nm 奈米 p (10-12 )----pico-( 皮 ) pm 皮 ( 胚 ) 米, pf

5 奈米是啥米? 奈米是啥米 0.1 nm 1 Gm 100 nm 1奈米奈米(nm)為為10-9 m, 約是十個原子的長度奈米

6 什麼是奈米科技物質在奈米尺寸之物理性質往往與塊材相距甚大, 這些性質包括 : (i) 化學性質 (ii) 物理性質奈米科技簡單來說就是利用物質在奈米尺寸之特性的技術

7 奈米特性 ---- 化學性質化學性質由於物質顆粒變小, 總表面積增大, 化學反應將變快奈米光觸媒 : 光觸媒反應更易且更快應用 : 除霧, 光觸媒殺菌, 自潔

8 奈米特性 ---- 物理性質物理性質當物質顆粒變得奈米尺寸時, 其物理特性也會有顯著改變, 這些性質包括 : 導電性 ( 奈米銅 ) 熔點 ( 奈米鎵 ) 剛性 ( 奈米陶瓷 ) 磁性 ( 奈米磁性顆粒 )

9 奈米技術應用奈米光觸媒奈米碳管微機電奈米磁性應用

10 光觸媒的應用 The discovery The discovery of of energy effect environment effect Commercial products New application of solar energy Artificial satellite Self-cleaning Prof. Fujishima & Honda Photo decomposition organic Air cleaners 有機光合成

11 光觸媒環保應用 - 超親水性薄膜超親水性薄膜 (2003 年東京光觸媒技術展 )

12 光觸媒環保應用-有機物分解應用光觸媒環保應用有機物分解應用

13 強度奈米碳管 a multi-walled carbon nanotube was tested to have a tensile strength of 63 GPa high-carbon steel has a tensile strength of approximately 1.2 GPa

14 Electrical 奈米碳管 symmetry and unique electronic structure of graphene, the structure of a nanotube strongly affects its electrical properties. In theory, metallic nanotubes can have an electrical current density more than 1,000 times greater than metals such as silver and copper.

15 奈米碳管市場價格

16 奈米碳管應用 Structural Clothes Combat jackets Sports equipment Space elevator Bridges

17 奈米碳管應用 Electromagnetic Displays Transistor Computer circuits Conductive films Ultracapacitor Light bulb filament Solar cell

18 微機電 (MEMS) 微機電系統 (micro-electro-mechanical-system, MEMS) 是一跨領域整合技術, 被視為下世代重要的核心科技微機電系統技術是一種包括光機電材料控制控制化學化學生醫等多重科技整合的技術微機電技術可使產品因微小化而提高其性能品質可靠度及附加價值, 亦可降低製造成本

19 微機電的應用微感測器生物晶片 DNA 探針晶片 : DNA 定序及複製生醫晶片 : 新藥發展環境監督及臨床疾病診斷微型機器人

20 奈米磁性應用磁儲存磁阻式晶片與記憶體奈米磁性複合粒子

21 指南車與指南針指南車是利用差速齒輪差速齒輪的原理, 讓車上的裝置一直指著某一個方向指南針則是利用地球磁場的磁力, 使得指針指向地磁磁極的方向傳說中指南車乃是由軒轅黃帝, 或者周公所創但據歷史考証, 指南車是三國時魏國的馬鈞所創造的

22 指南車與指南針

23 指南車與指南針

24 磁性儲存不管是應用在電腦硬碟或是用來儲存聲音影像或電腦資料的磁帶, 磁性存儲的基本原理是相同的要記錄或寫入, 使用一個稱做磁頭的電磁鐵來磁化磁片或磁帶表面鍍層中的鐵磁性粒子即使在磁頭移開以後, 鐵磁性粒子保持它們的磁化強度, 所以資料留存到被清除或被覆寫為止

25 磁性儲存

26 磁性儲存為了提高磁記錄密度, 磁記錄介質中的磁性顆粒尺寸已朝奈米奈米尺度過渡新的方向是所謂量子磁片利用磁奈米線的存儲特性之鋇鐵氧體磁粉的尺寸約 40nm 進一步發展, 記錄密度預計可達 400Gb/in 2, 相當於每平方英寸可存儲 20 萬部紅樓夢而由超順磁性所決定的極限磁記錄密度理論值約 6000Gb/in 2

27 磁阻式晶片與記憶體所謂磁阻式記錄材料乃是利用材料加磁場後, 因電阻的變化而形成電位之高 (1) 或低 (0), 而成為一記錄位元之基準磁阻的種類 :OMR, AMR, GMR, TMR, CMR 應用 : 磁阻紀錄元件 : 磁阻式隨機存取記憶體 MRAM, 磁阻感測元件 : 巨磁阻磁頭

28 IBM 所研發的巨磁阻磁頭示意圖

29 夢幻記憶体 : MRAM 種類 SRAM DRAM 硬碟 FLASH MRAM 速度記錄密度價格非揮發性耗電性

30 磁性儲存磁阻晶片與記憶體 IBM 下一步可能推出磁阻技術磁阻技術生產的超大容量內存晶片和速度極快的中央處理器晶片, 其運算速度將遠超過於今日的半導體晶片, 而且能耗極低, 幾乎不發熱將來可使數位相機的存儲卡具有更大的容量, 使電腦開機就能用, 並可能使電腦中央處理器晶片的運算速度大大提高

31 奈米磁性複合粒子組成 : 以高分子聚合物或是藥物包覆奈米尺寸之 Fe,Ni,Fe 3 O 4 等之奈米顆粒而形成之複合粒子結構 : 核殼層結構, 其核多為數十奈米大小之鐵磁性物質結構應用 : 醫學醫學環工環工生物生物化工等均有廣泛的應用

32 奈米磁性複合粒子 Fe 3 O 4 Fe 3 O 4 Fe 3 O 4

33 Fe 3 O 4 奈米複合粒子 ( 殼層為 Chitosan) 對不同成份之回收率物質種類起始酸鹼度回收率 (%) Ag Cd Fe Gd PdCl AG25( 有機染料 ) 脂脢溶菌酵素 Doxorubicin ( 藥物 )

34 崑山科技大學奈米中心簡介

35 奈米技術研究發展中心

36 研究領域奈米光電材料奈米光觸媒奈米民生技術

$Diffractometer$ spectrometer

37 中心設備--I 中心設備 XRD, X-ray Diffractometer Raman spectrometer SPM, Scanning Probe Microscope SEM, Scanning Electronic Microscope

38 中心設備--II 中心設備 MP-CVD System ICP-CVD System Sputter system PE-CVD System

39 中心設備 --III Hall effect measurement system Surface Area and Porosity Analyzer HPLC System PL Spectrometer

40 光電技術發展與應用研討會時間 :96 年 9 月 13 日 ( 四 ) 地點 : 崑山科大研究大樓三樓奈米中心演講廳連絡電話 : 網址 : nano@mail.ksu.edu.tw 全程免費

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