02Mar.2023
粒徑界達電位

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

奈米尺度

 

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。
奈米金
照片:奈米金粒子在溶液中呈現紅~紅紫色
不僅止於「金奈米粒子」,其他於「奈米粒子」也擁有如此有趣且特殊的性質。
在安全無虞的前提下更多等待發掘,利用更多奈米粒子的特性進行各種研究開發,故受到各種產業矚目。

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。

📖  延伸閱讀:
CMP是什麼意思?製程深入介紹,清楚瞭解技術與原理!
  • 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
量子點粒徑
示意圖:量子點藉由控制粒徑大小改變放光波長

📖  延伸閱讀:
量子點QD技術原理說明:運用5大主流顯示器,解析應用產業有哪些!
你怎麼還在量稀釋粒徑?高濃度粒徑分析怎麼做
  • 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。
DDS示意圖
DDS3
📖  延伸閱讀:
生醫粒徑分析儀介紹:藉由粒徑分析強化醫療與奈米科技進程
  • 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。
ALL_news_technical_articles_22B22_U9nTMnVGAm
 

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。
若有想進一步了解的地方,歡迎隨時與我們聯繫


想更加深入了解奈米粒徑量測方法,歡迎聯繫我們。
 

您目前為透過後台登入模式

商品搜尋

偵測到您已關閉Cookie,為提供最佳體驗,建議您使用Cookie瀏覽本網站以便使用本站各項功能

依據歐盟施行的個人資料保護法,我們致力於保護您的個人資料並提供您對個人資料的掌握。 我們已更新並將定期更新我們的隱私權政策,以遵循該個人資料保護法。請您參照我們最新版的 隱私權聲明
本網站使用cookies以提供更好的瀏覽體驗。如需了解更多關於本網站如何使用cookies 請按 這裏