奈米粒子是什麼？從定義了解特性，清楚知道產業應用在哪裡！

目錄 1.奈米粒子介紹｜定義說明 了解特性   a.奈米粒子特性說明 2.奈米粒子應用產業有哪些？   a.半導體領域   b.顏料、顯示器領域   c.生醫領域   d.環境健康 3.奈米粒子可能會帶來哪些隱憂？

相信大家都聽過「奈米粒子」，卻不知道其功用是什麼？甚至是連「奈米粒子」可以運用在哪些產業上，也是沒有任何概念？由於「奈米粒子」屬於科學的領域，以至於許多人平常並無法真的深入認識「奈米粒子」是什麼。這次，本篇就要來替大家詳細說明，貼心地從定義開始說起，讓你清楚了解「奈米粒子」可應用在哪些產業上！
 

奈米粒子介紹｜定義說明 了解特性

想要理解什麼是「奈米粒子（nano particel）」，我們需要先理解什麼是「奈米」，或稱為「納米」。所謂的「奈米」指的是一種長度的單位。請將手邊的尺拿起來，公分下面最小的一格是「毫米（mm）」，將這一格等切割成1000等份會成為「微米（μm）」，再將「微米」切割成1000等份，就會變成我們今天的主角「奈米（nano meter）」。順帶一提，將「奈米」切割10等份會成為1Å，而1Å（0.1nm）則被認為大約是原子的大小。其換算式如下：

1 cm = 10 mm
1 mm = 1000 μm
1 μm = 1000 nm
1 nm = 10 Å


 

奈米粒子特性說明

「奈米粒子」顧名思義是「粒子」尺寸大小，坐落在「奈米」尺度上的「粒子」。「奈米粒子」肉眼是無法看到的，甚至光學顯微鏡要看到「奈米粒子」也十分吃力，大多會借助電子顯微鏡或動態光散射法（DLS）協助『看見』奈米粒子。
在如此微觀的角度下，一些素材會與巨觀角度下不同的特殊性質。例如：「金子」在一般認知裡面是安定的金屬，因不容易與其他物質反應，常被作為飾品配戴，也是世界上最多人使用的有價金屬。
但是「金粒子」如果進入了「奈米」大小，又變得非常有活性。透過化學氣相沉積等方法得到「金的奈米粒子(gold nanoparticles, AuNP)（約3~50nm）」，於溶劑中呈現紅色。
時常被應用於生物技術的表面修飾基底或生物標示，「奈米金」近年來也被廣泛應用於醫學檢測、藥物釋放、觸媒催化等領域。

奈米粒子應用產業有哪些？

在上世紀開始，奈米科技受到我們矚目，創造了一波奈米熱潮，並將更多產業上的材料「奈米化」。
由於生活周遭的「奈米粒子」應用案例實在太多了，這邊就只簡單列舉其中幾項：

• 半導體領域

在臺灣的護國神山產業中，奈米粒子當然也沒有缺席。近年來，半導體高端製程不斷演進，就是希望在一定大小的空間中，可以做出更多結構增進晶片的效能。而奈米粒子在半導體最明顯的應用莫過於CMP研磨液，其中含有的奈米粒子成份、粒徑大小、粒徑分佈等等，具有可左右研磨的成效。萬一研磨液中的粒子分佈不均或沒有達到我們預期的大小，很容易在CMP研磨階段出現大問題。若無法很好地將晶圓平坦化，就像我們蓋房子地基打歪，後果不堪設想。

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• 顏料、顯示器領域

根據研究顯示，不同大小的顏料粒徑結果，會使塗布後的呈色有所不同，也會影響保存。各種墨水、顏料等等，也是在奈米的粒徑大小。
在顯示器方面，則是已經流行一陣子的新型電視等顯示器（OLED、QLED）原料，藉由控制其中奈米粒子大小（一般為2~10nm）來改變發出的光的顏色。

示意圖:量子點藉由控制粒徑大小改變放光波長

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• 生醫領域

生物醫藥領域除了上述提過的「奈米金」的案例以外，「奈米銀」也被大量使用。「奈米銀」目前最多的使用用途是抗菌，以物理方式分解細菌病毒等等，且「奈米銀粒子」因為對哺乳類細胞無毒性，不會穿透皮膚真皮層而受到抗菌產品的歡迎。
另一種使用是於DDS（藥物裝載釋放系統），使用奈米微胞將藥物包覆後運送到人體目的地，並經由溫度等刺激方法，使裝載在微胞中的藥物釋放出來。微胞大小必須設計成可以通過人體組織的粒徑大小（例如：設計成100nm通過血管），才能順利達到釋放藥物的目的。


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• 環境健康

「奈米粒子」也被使用於某些建材塗層或汽車塗層中，藉由添加於塗層劑內在表面生成一層奈米結構，使得髒汙顆粒不容易附著上去。
 

奈米金的粒徑分佈與用途

金膠體奈米粒子常運用在診斷用藥物、治療用藥物、生物標記、X光分析用標記及有機太陽電池、觸媒等高科技領域。
其分布以數奈米到數十奈米為主，以DLS方法可以簡便快速得到其粒徑分布。
本次量測市售且粒徑互異之金膠體粒子的粒徑，運用動態光散射法量測2nm ～ 50nm之金膠體粒徑的量測結果。
所有金膠體粒子之粒徑量測結果皆與標示值(規格值)幾乎一致，顯示動態光散射法為有效方法。

 

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奈米粒子可能會帶來哪些隱憂？

當然奈米科技並不是只有美好的一面，大家一定都聽說過PM2.5，就是指空氣中直徑小於2.5μm的懸浮微粒。如果2.5μm都讓我們這麼害怕，那比他更小的奈米粒子不就更加可怕？！
根據研究顯示，10～50nm的奈米粒子就可以在人體中暢行無阻，大一點數百nm的奈米粒子就只會到達較大的組織中。
但其實我們不需要這麼擔心，奈米粒子一般都是在水或溶劑中，較少會直接漂浮在生活周圍。
在進行奈米粒子的研究實驗中只要做好防護措施（戴上護目鏡、避免皮膚直接接觸奈米粒子），就能有效防護。
奈米粒子有可能具有毒性，因為其尺寸非常小，因此它們的生物反應也會不同於一般化學物質。以下是一些常見的奈米粒子使用注意事項：

1. 避免吸入：由於奈米粒子非常小，因此有可能透過呼吸系統進入人體內部。因此，在進行奈米粒子的實驗或操作時，應該穿戴適當的防護裝備，如口罩、手套等。
2. 避免接觸：某些奈米粒子可能會附著於皮膚或衣服上。應該避免直接接觸這些奈米粒子，如果不小心接觸到了，及時清洗相關部位。
3. 適當儲存：奈米粒子應該以袋狀密封的方式儲存於乾燥、陰涼處，遠離陽光和濕氣。
4. 研究目的：在實驗室中使用奈米粒子時，需明確研究目的，避免可能的安全問題。
5. 評估風險：在使用奈米粒子之前，應該評估其風險，了解可能對人體、環境的影響，並采取相應的預防措施。

總之，使用奈米粒子需要注意相關的安全問題和防護措施，遵循相關規定和指南進行，以確保人體和環境的健康和安全。
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