到底奈米科技是什麼，我們不妨以電子元件為例稍做說明。現在電子產品元件中的電晶體和連結尺寸都已經縮小到○．一五微米（百萬分之一米）以下，在電腦兩公分平方的中央數據處理器Pentium Ⅳ裡面就有四千萬個這種尺寸的電晶體。台灣不少矽晶圓公司已經成功發展出小於○．一一微米的元件，科學家認為光刻法極限將在○．○七微米左右，用電子或離子束刻畫術還可縮小到○．○一微米，或達到奈米（十億分之一米）級大小。利用掃描針顯微鏡可再減小近一數量級，能夠有控制的搬移單原子和分子，所以元件尺寸勢將隨著時間縮小。到底器件會縮小到哪種程度呢，那就要看我們能否克服物理和化學性質極限所衍生的問題，和能否成功的開發出新簡易的生產技術才能決定了。

    當材料結構小到奈米尺寸時，材料中的原子大部分都成為表面原子，這種材料結構的表面物理和化學性質會變得更加顯著，固體表面原子的熱與化學穩定性比裡面的原子要差得多，也因如此表面原子才有觸媒作用，但是從奈米結構的耐用性來考量，這種性質卻是十分棘手的問題，首先需要解決的是找到有高度熱與化學穩定性的新材料。另外小結構中的電子會呈現顯著的量子效應，量子點會像原子或分子有分明的能階；量子線會有電導量子化現象，也就是說導線電阻的觀念已經不再適用；奈米大小表面會有電子波侷限和干涉現象；絕緣層薄到奈米級時其絕緣性質也會因電子穿遂現象而消失；超微小結構的電容量非常的小，一個電子進去就會改變它的電位；其他磁性、物性也和大型材料結構全然不同，其實我們對這些現象的了解仍然極為有限。現在急迫而嚴重的問題是我們所用材料結構尺寸已經縮小到器件所利用物理原理即將失效的階段，科學家預測這些物理原理的適用性再撐不過十年，也就是說如果我們想要利用小材料結構，我們不只需要找出更好的材料和更簡便的生產方法，也同時必須知道它的新物理和化學性質，想出新運用的原理，但預料這些都是只要投資經費研發就能解決的問題。

    奈米科技不只可以應用在電子資訊工業上，在生物和醫學上一樣的有用。有一天當我們已能區分出健康和患病者DNA基因內碼排列的差異時，也許可利用奈米技術來加以修正；生物晶片因為結構微小，其偵測靈敏度特別的高，只需要極少量分子就能檢驗出病因，現在我們生病時所做生理檢查總是避免不了驗血、驗尿、驗一大堆東西，有些檢驗還得等好幾天的細菌培養，生物晶片一旦發展成功，小小的一片，從分子生物學出發，一次便可做多種檢驗，且不到幾分鐘或幾秒鐘便能全部完成；當然製造小醫療器件，把它注入體內做長期醫療工作也是發展方向之一，器件小會減少對其他器官正常作用的干擾。另外在基礎生物醫學方面，生物分子如何作用也可用奈米技術做非常細微的分析，藉以了解其作用機制，預料利用奈米技術，有一天科學家可以量測單一分子的光譜和鍵結強度，也可切割或連結某一特定的分子鍵，一個分子馬達如何的旋轉，還有一個蛋白分子如何的鬆縮等現象也都可利用原子力等顯微鏡直接觀察研究。

    器件縮小除了重量減輕，方便攜帶，看來也時尚外，還有什麼其他好處呢？好處實在太多了，首先它所用材料少，所用來製造和運轉的能量小，它的效用、靈敏度、活性度和作用密度都會大幅提高，電子原件運轉速度高，生醫器件功能多而體積小，所需電壓低，安全而可靠，因為有上述等等優點，在地球有限資源的有效運用和環境的保護上都比大器件有利。想一想，追求健康的身心和舒適的生活乃是人的天性，現在地球上只有百分之二十的人口生活程度足夠享受高科技成果，如果有一天其餘的人經濟也進步到能夠享受高度生活水準時，我們不趕快把一切器件用品縮小，世界還有足夠的資源嗎？現在環境的破壞已夠大家擔心，將來更是束手無策，所以奈米科技也是人類永續發展的好策略。

    奈米科技和一般科技不太一樣的地方是科學和技術已經匯合在一起，無法分辨。現在我們對奈米尺寸材料結構的物化性質了解仍然有限，要研究它們，我們必須先尋找新材料，開發新製造技術，想出新運用原理，並建造尖端量測與觀察顯微儀，這些儀器的建造經驗會直接幫助奈米原件生產技術的開發。台灣在生產次微米半導體原件方面累積有世界級經驗，只要有健全的基礎奈米科學研究作後盾，不需從頭開始，我們在奈米科技產品的開發上比其他國家更具優勢。奈米科技的發展將會把台灣半導體工業從代工升級到領先地位，也會把它的景氣重新振作起來。奈米科學的研究不只是新知識的追求和探討，高級研發人才的訓練，也會對國家的振興經濟和產業升級做出重要貢獻。

    （作者為中央研究院院士）