科學簡單點：什麼是奈米科學？
奈米科學是一門研究不可思議的微小物體的科學–只有最高科技的顯微鏡才能看到的微小物體。它是所有科學中最熱門的話題之一，涉及物理學、生物學、化學、地質學以及材料科學和工程學。透過在超小型世界中的工作，科學家為我們的世界帶來了許多新事物。其中包括新的綠色技術、各種疾病的治療方法、能源技術等等。
“奈米”一詞的意思是某物的十億分之一。奈米科學中的”奈米”指的是奈米，即十億分之一公尺（1 公尺= 3.3 英尺）。那到底有多小？
在這段”科學101：什麼是奈米科學”的影片中，助理科學家徐傑解釋了什麼是奈米科學，以及阿貢奈米材料中心（CNM）如何應用奈米科學。奈米科學是一門研究微小到只有最精密的高科技顯微鏡才能看到的尺寸的科學。它是所有科學中最熱門的話題之一。每年，數百名科學家從世界各地來到CNM，研究原子和分子尺度的材料特性。透過推進我們對這種尺度的材料結構的理解，阿貢的科學家（如徐和許多其他科學家）對奈米尺度的特性以及如何將它們用於實際用途有了更深入的了解。憑藉這些知識，他們正在設計和製造下一代材料。這些材料將帶來可持續的綠色技術、更有效率的大規模製造、新藥物、對阿茲海默症和帕金森氏症等腦部疾病的創新治療、改良的電池材料、更好的電子設備等。
假設你身處愛麗絲夢遊仙境的世界，偶然發現瓶子裡有一種神奇的藥水，瓶子上寫著”DRINK ME”。你喝了一口，就縮小了1500 倍。你現在的大小只有一毫米，只有小雨滴那麼高。好奇的你又喝了一口魔藥，體積縮小了一千倍。你現在只有一微米大小，和雨滴中漂浮的細菌差不多大。你再喝一口，又縮小了一千倍。在達到奈米級大小後，你現在只比由兩個氫原子和一個氧原子組成的單一水分子大三倍左右。在一顆雨滴中，有超過六千萬億個水分子。六千萬是數字1 後面加21 個0。
由於所有材料都是由原子和分子構成的，因此這種超微尺度的科學為社會帶來了許多益處。而相同的原子和分子以不同的方式結合在一起，可以產生無窮無盡的特性。它們可以變得更柔軟或更堅固，可以更好地導熱或導電，可以以不同的方式反射光線，等等。
在阿貢國家實驗室，奈米材料中心（CNM）是美國能源部在奈米科學和技術領域的五個中心之一。
透過推進我們對材料、分子和化學過程在這一尺度上的理解，這些中心的科學家們對如何產生可用於實際用途的特性有了更深入的了解。利用這些知識，他們正在設計和製造下一代材料和分子。這些研究將帶來可持續綠色技術、更有效率的大規模製造、新藥物、阿茲海默症和帕金森氏症等腦部疾病的治療、改良電池材料、新型量子資訊和感測設備等。
資料來源：阿貢國家實驗室
只有最高科技的顯微鏡才能看到的結構。
奈米結構的一個或多個尺寸比人的頭髮絲粗細小十萬倍，比金原子或水分子大不了多少。奈米結構的種類數不勝數。 20 世紀80 年代，隨著降壓球的發現，人們對奈米結構產生了濃厚的興趣。
- BUCKYBALL以建築師巴克明斯特-富勒（Buckminster Fuller）的名字命名，由60 個碳原子連接成足球形狀。它的合成促成了碳奈米管和石墨烯的發明。
- 石墨烯這種奈米材料是由厚度不到一奈米的碳原子組成的平面薄片。儘管超薄，石墨烯的強度卻比鋼鐵高出200 倍。
- 碳奈米管科學家可以將石墨烯捲起形成奈米管。這種形狀在許多應用中都很有吸引力，如製造超強纖維和織物。它還可作為添加劑用於強化航空航天飛行器。
編譯自: ScitechDaily