奈米結構

奈米結構是約 1 到 100 奈米尺度的結構——比單一原子大，卻遠比一般光學顯微鏡看得到的還小。一奈米是十億分之一公尺；一根頭髮約 70,000 奈米粗，而十個氫原子排成一列大約橫跨一奈米。奈米結構涵蓋的特徵包括超細顆粒、只有幾個原子厚的薄膜，以及合金內部最微小的析出物。

這個尺度之所以特別，是因為當你把材料縮小到接近奈米尺度，就有極大比例的原子位在表面或界面上，而非在內部，量子效應也開始變得重要。所以一種材料在奈米尺度的行為可以不同於一大塊時：金在塊狀時惰性且呈黃色，做成奈米顆粒卻變成紅色的催化劑；碳排成奈米碳管或單原子厚的石墨烯薄片時，強度與導電性都非同凡響。析出強化的合金則靠奈米尺寸的顆粒來阻擋差排、提高強度。

控制奈米結構是許多先進材料的幕後推手——催化劑、防曬乳、電池電極、超強合金與電子元件。但「奈米」不是魔法：奈米顆粒會重新聚集成團，難以且昂貴地做到均勻，而且因為顆粒如此微小、能進入人體，還帶來實實在在的健康與安全問題。奈米結構是強大的工具，而非更佳性能的保證。