何謂奈米?

  何謂奈米銀?

奈米的「奈」是由「 nano 」的英文音譯而來,大陸則譯成「納米」,而 「 nano 」在希臘字中則是「侏儒」的意思。

所謂的奈米實際上是一個度量單位 nanometer (nm) 的譯名,指的是十億分之一公尺(1 nm = 10m) ,也就是百萬分之一公釐。這樣大小的單位基本上已經超乎一般人的想像和理解了,如果要具體形容的話,就是說一個「奈米」大小的物體放在一顆乒乓球上,比例就等同把一顆乒乓球放在地球上一般。又或舉例:十個肩並肩排在一起的氫原子寬約一奈米;DNA 分子約2.5奈米寬一,一個兩公尺高的男子則可換算成是二十億奈米高。

自然界中的奈米
奈米效應與現象長久以來即存在於自然界中,並非全然是科技產物,例如:蜜蜂體內因存在磁性的「奈米」粒子而具有羅盤的作用,可以為蜜蜂的活動導航;蓮花之出汙泥而不染亦為一例,水滴滴在蓮花葉片上,形成晶瑩剔透的圓形水珠,而不會攤平在葉片上的現象,即是蓮花葉片表面的「奈米」結構所造成。因表面不沾水滴,污垢自然隨著水滴從表面滑落,此奈米結構所造成的蓮花效應(Lotus Effect),已被開發並商品化為環保塗料。
 
奈米科技定義

奈米科技實際上並無統一的定義,以一般說法是指由於物質在奈米尺寸下,會呈現有別於巨觀尺度下的物理、化學或生物特性、現象。所謂奈米科技便是運用這方面的知識,在奈米尺寸等級的微小世界中操作、控制原子或分子組合成新的奈米尺度結構﹝奈米材料﹞,以便展現新的機能與特性。並以其為基礎,設計、製作、組裝成新的材料、器具或系統,使之產生全新功能,並加以利用的技術總稱。奈米科技的最終目標是依照需求,透過控制原子、分子在奈米尺度上表現出來的嶄新特性,加以組合並製造出具有特定功能的產品

奈米科技 (nanotechnology) 包含量測、模擬、操控、精密安放和創製小於 100 奈米級的物質。操縱數個至數十個,最多一至二百個原子之科學。奈米技術之各項研究領域,並不局限在某一單一研究領域上,只要研究標的為奈米級之事務,均屬於奈米技術之範疇。

奈米科技簡單地說是經由奈米尺度下對物質的控制,以創造及利用材料、結構、裝置或系統。奈米結構是藉由原子、分子、超分子等級的操控能力以產生具有新分子組織的較大結構,這些結構具有新穎的物理、化學和生物的特性與現象。奈米科技的目標是去探討這些特性與現象,且有效地製造並利用這些結構。

   
   
微米(μ m)與奈米(nanometer,nm)都是度量衡單位,1 μ m = 10m ,1nm=10m 。而材料尺度由微米到奈米所代表的意義並不只是尺寸的縮小,同時,新而獨特的物質特性亦隨之出現。在奈米的領域下(1~100nm),許多物質的現象都將改變,例如質量變輕、表面積增高、表面曲度變大、熱導度或導電性也明顯變高等,因此也就衍生了許多新的應用。奈米科技便是用各種方式將材料、成份、介面結構等控制在1~100nm 的大小,並改變其操控,觀測隨之而來的物理、化學與生物性質等的變化,以應用於產業。
   
奈米科技的領域
雖然說奈米科技的領域相當廣泛,不過就發展以及應用類型加以區分的話,還是可以分為下面三種主要類型:分別是奈米元件、奈米材料以及奈米檢測技術,奇概述如下:
【本節資料取自:小泰生物科技報 http://www.bio.idv.tw/paper/35.htm
  奈米元件:
    所謂奈米元件,是指以分子、原子為基礎,製造具特殊功能的微小元件。而製造這些奈米等級元件的方法主要有兩種,一種是由上而下的方式,另一種則是由下而上。什麼是由上而下呢?簡單說就是利用微加工的方式,使一般較大的元件不斷的微小化,最後變成我們所需的大小。而由下而上的方式則正好相反,是利用分子、原子為原料,用類似拼積木的方式,把其組裝成我們所要的細微元件。
     
  奈米材料:
    奈米材料(目前定義材料粒子尺寸介於 1 奈米~100 奈米者,稱之為奈米材料),則是指材料具有幾何形狀,且這些形狀是表現在奈米的程度上(簡單來說就是這些形狀極為微小,肉眼是絕對看不出來的)。我們一旦在材料上製造出這些微小的幾何形狀,材料往往就會產生特殊的特性與功能。而這些具特殊結構奈米材料,則會產生包括表面效應、特殊的光學性質、熱性質、磁性質以及力學性質等和往常材質不同的效應,使得相同的原料可以在加工後產生不同的用途。
     
  奈米檢測技術:
    如果沒有精確檢測的技術,想觀察奈米元件與材料之結構與性質是不可能的,因此我們必須建立諸多的奈米檢測技術,以進一步研究各種奈米結構的力、光、電、磁等性質。
   
奈米的應用

奈米科技涵蓋的領域甚廣,從基礎科學橫跨至應用科學,包括物理、化學、材料、光電、生物及醫藥等。例如奈米科技專家利用一種一端呈輪狀的合成酵素來驅動微型螺旋槳,製造出大小僅十幾奈米的分子馬達,成為分子機械上的一大突破。又例如 IBM 已成功地採用半導體碳奈米管製成場效電晶體,並進一步製作出單分子邏輯閘,是為分子電子學上的一大進展。

在產業方面,奈米科技已經被公認為 21 世界最重要的產業之一。從民生消費性產業到尖端的高科技領域,都能找到與奈米科技相關的應用。例如有名的 「蓮花效應」(Lotus effect)是指荷葉由於表面的奈米結構,因而具有抗水防塵的自潔功能,這個特性能用來改善高科技的戰機雷達天線罩,也可以用來生產自潔玻璃及奈米馬桶等民生用品。

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人們把物質顆粒直徑小於 100 奈米(nm)的粉粒集合體稱為奈米微粒。奈米微粒是1984 年德國的 H.Gleiter 首先研製出來的,並創了人類利用奈米技術的先河。奈米微粒是一種新物態,只有在電子顯微鏡下才能觀察到其顆粒具有特異的物理、化學性能。

奈米銀與普通銀粒相比,尺寸為數十奈米,它具有更強的生物化學活性和更強的殺菌能力。如果在塑料、纖維、漆、顏料、琺瑯塗料等材料中加入極少量的這種奈米銀粒子,便可獲得抗菌殺菌的特性。

銀的簡介

很久以前人類就發現銀具有廣泛殺菌作用。古羅馬、古波斯甚至更早的時代,人們就開始使用銀器來存放液體以免腐壞;中國針灸用的銀針,試毒用銀簪子,都是傳統智慧利用銀具有抗菌特性的妙方。中國《本草綱目》中記載: 「銀屑,安五臟、定心神、止驚悸、除邪氣、久服輕身長年 」的記載。

銀的科學新發現也證明人類從經驗得到的智慧與現代科學完全一致。科學界發現銀的效能包括:超強的殺菌力(可殺死650多種有害菌),維持人體內分泌系統的平衡,阻斷電磁波,發送遠紅外線、釋放陰離子、抗細菌、抗黴菌等。《人體與電》的作者羅伯特貝克博士通過研究發現:人體的免疫力很大程度上依賴於銀。如果體內的銀含量低於標準水準(0.0001%) ,罹患疾病的可能性就會增高。

21世界,科學界使用奈米科技,將銀粒仔打散成奈米等級的銀微粒,我們稱之為奈米銀(Nano Silver)。因為奈米銀粒子非常細小,滲透力極高,非常容易就進入細菌體內,徹底發揮銀的殺菌力。科學家們發現,只用極少量的奈米銀顆粒即可產生強力的殺菌作用,可殺死650 多種有害菌,且其抗菌性更是永久有效,不具毒性和副作用。

銀可殺死地球上所有單細胞病原菌。目前有關銀殺菌的最有影響的學說是,銀對單細胞病原菌的新陳代謝(消化、呼吸)起了獨特的催化作用,可使病原菌是去生命,進而達到殺死病原菌的目的。接觸分鐘以上還能存活的細菌幾乎不存在。

 
奈米銀的原理

奈米銀抗菌作用機制

銀離子因為粒徑極小,可在很低的濃度下即能自由進入細胞膜。細胞膜是細菌細胞生命的活動重要組成部分,如果細胞膜受損傷、破壞,將導致細菌死亡。

銀離子進入細胞膜後,隨機干擾細胞壁的合成,抑制多醣鍊與?之間的交聯作用,試細胞壁失去完整性,降低了對滲透壓的保護作用。同時,銀離子與細菌細胞壁進行聚糖反應,使細胞壁無法讓氧氣轉運進細胞,阻止病菌的活動。

另方面,銀離子又和病菌孢子中的 DNA 結合,干擾 DNA RNA 的合成 ,導致細菌DNA 結構的變性,抑制了DNA 複製,使細菌失去活性,進而自然死亡。

奇特的是無機質的銀離子並不會因而損失,在當病菌被消滅後,銀離子又會從菌體中游離釋出,再繼續與其他有機細菌產生氧化反應,再度滅除病菌,週而復始的產生殺菌抗菌的作用。因此根本不讓病菌有機會產生抗藥性的下一代

   
奈米銀的應用
銀與我們的生活
  人體可攝入奈米銀含量
    若是利用口服方式,則奈米銀可直接由口中吸收進入血液,然後快速的轉化為細胞所利用。在吞下前用力的利用舌頭,能吸收加劇。大約經三至四天,銀就會累積在人體組織內,奈米銀會被人體的腎藏、淋巴系統、小腸在幾週內所分解,並排出體外。若是在工作場所經常曝露於害菌環境中,則建議攝入量可增加,當然,若攝入太大量,不一定會對殺菌有幫助。當然,對於那些抵抗力較弱的慢性病患者,可加強其添加量。
  人體可攝入奈米銀
    一湯匙 5ppm 的奈米銀,大約等於25 毫克銀,人體建議含量一天大約是一至四匙,且持續一段時間,若要提高含量,則屬於” 治療用量” ,此時使用的話須在短時間內。例如醫生若建議使用量是三至五匙每天,連績四十天,則過了治療時間後,須減少使用或停止。若是屬於重症患者,我們不建議連續大量使用,因為此時的身體五大排除系統:肝、腎、皮膚、肺和腸,己經負荷過量,此時若要攝入話,需再喝大量的水。
  其他奈米銀使用方式
   

有些人將奈米銀應用於噴劑上,例噴鼻劑,它可直達患部,當然,我們建議吾使用範圍如室內、廚房、皮膚、喉嚨等位置,它不會對有傷口皮膚產生疼痛感,甚至是嬰兒皮膚。這是因為它不像其他的抗菌劑,會使皮膚產生過敏,破壞組織細胞,它也是極佳的腋下防臭劑,因為很多腋下發臭的原因是因細菌分解汗腺上的蛋白質所產生的。部份醫生甚至建議每天使用一大匙,連續四天,或一小匙連續六週,再停四週,進行體內環保與消毒。

奈米銀直接應用於刺傷、抓傷、或開放性傷口,其他如濕疹、痊瘡、或蟲咬傷等。在飲用水中直接加入一大匙的奈米銀,等待至十分鐘後,此時的水完全是無毒性,且可抵抗有毒物質。

  使用於寵物或園藝上
    奈米銀可應用於寵物上,當然用量需視其體型大小。而使用於園藝上,或溫室內,加入適量的奈米銀於水中或土壤中,可防止植物病蟲害。
  奈米銀對病毒的耐受力
    我們常發現所謂的 「超級病毒」,其實指的是他的超強抗藥性,但它對銀則不會有抗藥性的問題。銀對病毒不會有抗藥的機制,基本上他不是藥,所以不會有抗藥性的問題,此種形式也是抗茵藥物所作不到的,且他也不會產生病化的問題。由於此種特性,使奈米銀產生強效殺菌性,但又不會有致命危險。
  其他
    奈米銀的強效殺菌特性,還可廣泛推至以下方面:
環境消毒:由於奈米銀有殺菌效果,可使用於災區或疫區
紡織 : 可應用於醫療範圍,應用於紗布上,敷於皮膚層,可使燒燙傷、植皮病人免於二次感染。
衣物 : 襪子、內衣... 等不易發霉發臭。
寵物 : 使用於園藝上,或溫室內,加入適量的奈米銀於水中或土壤中,可防止植物病蟲害。
家電如冰箱、洗衣機、空氣濾淨器、吸塵器:由於奈米銀有殺菌、抑菌、防黴效果,可使蔬果常保新鮮、抑制衣服臭味和保持室內空氣更安全、更乾淨
個人衛生用品:衛生棉、衛生護墊、面膜、祛痘產品、洗手液、沐浴露、香皂等,均有預防和滅除各種黴菌和細菌,除掉各種異味。

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