工业材料200110p150薛立人★奈米技术与知识经济.doc

奈米技術與知識經濟● 奈米技術與知識經濟● 1 (A) 摘要 1 (B) 前言 1 (C) 分子電腦 2 ◆表一 自行組合之金屬與官能基 2 摘要 奈米技術包含製造只有十億分之一米大小的材料﹐及將該類材料轉換成產品的製程技術。知識經濟泛指將知識用於生產力與競爭力之提升﹐並能產生經濟效益﹐如降低成本或獲利。奈米技術為知識經濟中之一項﹐開發奈米科技時﹐將產生材料與實施(Implementation)兩類之智權。重要的實施專利為材料通向產品之關卡﹐因此奈米技術之研發中﹐應多思考實施專利之佈局﹐以收更大之「知識經濟」效力。 前言 「奈米技術」與「知識經濟」為現今當紅的兩個名詞﹐且均與公司或國家之競爭力有密切關連。(1) 奈米(Nanometer, Nm)為10 億分之一米﹐或1 微米(m)的1000 分之一﹐至少為一根人類毛髮(50~150m)的五萬分之一。 「奈米技術」即是製造奈米尺寸的材料(如粉末)﹐或以奈米尺寸之製程來製造物品。奈米技術可應用於﹕ ?資訊－如設計無法破解的量子密碼﹐以確保電子商務之安全﹐ ?材料－如開發像皮膚一樣自行癒合的「永久材料」﹐ ?環境－如以奈米材料進行水處理與空氣淨化﹐ ?生物－如模仿生物之特性與幹細胞的自我組合能力﹐及 ?IC －如製造奈米線徑之處理器與邏輯﹐使速率提升50 至100 倍﹐耗電降低50 至100 倍等。 奈米已接近物質之根本粒子﹐如原子與分子﹐其應用包羅萬象﹐而成為各國亟欲發展的科技。美國在2001年投注4.22 億美元於奈米技術之發展﹐2002 年計畫增加預算23%﹐我國則正迎頭趕上。 「知識經濟」的概念最早源於美國社會學家Daniel Bell ﹐在1973 年所出版的『後工業社會的來臨』書中﹐指出以知識和資訊為基礎的服務業﹐成為美國經濟的主要部門。他與另一位社會學家Alvin Toffer ﹐在1996年之「經濟合作發展組織」(OECD)﹐提出「以知識為基礎的經濟」﹐來定義知識經濟。 「知識」的實際內涵﹐應包含「知識管理」(Knowledge Management)與「知識創新」(Knowledge Innovation)兩大基石。在上述兩項主題下﹐一般所謂的技術(Technology)須擴大其領域﹐而有生產、行銷、人力、研發、財務、管理…等。 奈米技術固然重要﹐但沒有足夠的資金支持研發﹐無應用目標定位研發方向﹐且無推廣策略以創造市場時﹐奈米研發將無法成功。至於培養人才和留住人才﹐及應有之智財和權益的保障﹐亦與科技研發息息相關。 不過﹐本文的討論內容仍為「奈米技術」﹐以實例嚐試說明技術開發的重點所在。 權利金往往是產業發展一項掣肘﹐例如台灣之CD-R產業與飛利浦(Philips)妥協﹐私下付權利金後才能出貨。由於1999 年全球TFT面板大缺貨﹐引發國內瘋狂投資於TFT-LCD 生產﹐使台灣之LCD 產能佔全球市場之29%﹐僅次於韓國與日本。 然而根據日本三菱總合研究所(MRI)在2000 年之調查﹐90 年代全球LCD 的專利申請件數﹐日本以130,402 件居冠﹐其次為美國之2,212 件﹐歐洲2,013件﹐韓國1,267 件﹐台灣則只有81 件。倘若台灣TFT-LCD產業不急起直追﹐開創獨特的自有技術﹐並取得專利權﹐將會重蹈CD-R 之覆轍。 國內奈米科技研究中心尚在籌劃階段﹐奈米產業(如生物晶片)也甫在萌芽初期﹐因此台灣所擁有之奈米技術專利權﹐與世界先進國家相比﹐恐不亞於LCD 之情況。事實上﹐奈米材料的製造不難﹐製造時也並非要昂貴的高真空設備不可■。奈米科技所要克服的難題﹐在於開發何種產品﹐及如何把奈米材料轉換為產品﹐同時保留材料原有之特性。下面以四個例子﹐說明實施方法(Implementation)比材料重要。 分子電腦 分子電腦乃是以單一分子﹐製造記憶體與邏輯的最重要基本元件﹐即類似電晶體之開關(Switch)。分子電腦之奈米等級佈列(Nanoscale Patterning)﹐因間距(Pitch)及成本之限制﹐無法使用傳統之包含光罩、曝光、蝕刻的石版印刷術(Lithography)﹐而須借助於分子的自行組合(Self-assembly)。這種技術利用分子與基材(如晶圓)間﹐具有「鎖與鑰匙」(Lock-and-Key)的一對一關係﹐在製造過程中自行結合﹐使0.1m至數nm 之間距及沉積(Deposition)寬度﹐均能產生100%對準(Alignment)的效果。 自行組裝之發生源於金屬與有機分子之官能基(Functional Group)的選擇性鍵結﹐此種結合有如磁鐵相吸之自然。 表◆一列舉目前已知的「一對一」之金屬與官能基。施行「自行組合」時﹐先以電子束(Electron Beam)將金屬按所需佈列於基材上。然後選用具有特殊之官能