一种制作与检测奈米球阵列的教学模组-国立彰化师范大学.PDF

物理教育學刊物理教育學刊 71 一種製作與檢測奈米球陣列的教學模組 Chinese Physics EducationChinese Physics Education 2008,2012, 第九卷第一期第十三卷第二期, 1-16, 137-144 2012, 13(2), 137-144 2008, 9(1), 1-16 一種製作與檢測奈米球陣列的教學模組 * 蘇郁捷 邱瑩庭 王新斐 郭政宜 洪連輝 吳仲卿 國立彰化師範大學 物理系 （投稿日期：民國101 年 12 月 01 日，修訂日期：101 年 12 月 18 日，接受日期：101 年 12 月 23 日） 摘要 ：本文建置一項適合中學生之奈米科技課程模組，以中學所具備之相關設備， 使同學可以親自動手探究「自組裝奈米球」。實驗採用微米級之聚苯乙烯奈米球， 透過適當之界面活性劑，配製不同濃度奈米球於異丙醇中，接著使用市售價格親 民之沙拉甩水籃，透過手動甩水，將奈米球溶液塗佈於蓋玻片上，最後以一般放 大倍率達數百倍之光學顯微鏡，進行視覺檢測。實驗結果顯示，經由調節奈米球 濃度與甩水籃之轉速，得以成功獲得自組裝奈米球陣列，同時展示出不同層數、 長短程有序之六方最密堆積結構。更高階的檢測可以透過區域大專院校之支援， 使用桌上型電子顯微鏡，取得良好景深之清晰奈米圖案結構。另外，以雷射輔助 之繞射實驗，更能引發學生對奈米尺度的理解。筆者相信透過如此動手做的活動， 將有助於中學生學習奈米科技的相關知能。 關鍵詞：奈米科技課程、自組裝奈米球、聚苯乙烯奈米球、沙拉甩水籃、光學顯 微鏡、繞射實驗 壹、簡介 程，以培育國民的奈米科技素養。台灣更在 國科會的支持下，以專案成立奈米科技辦公 近年奈米科學與技術的蓬勃發展，始於 室，積極贊助計畫的推動與執行，引進奈米 西元 2000 年美國總統柯林頓在國情資文中 專業研究者為奈米科技設計課程，同時積極 積極發展該領域的宣示，發起了第一波投資 推廣中學以下(K-12)相關的奈米科技課程。 於奈米科技之研究 [1] 。隨後，國際紛紛投入 事實上，有關奈米科技之發想，為時更 龐大的經費與人力，競相研發相關之前瞻科 早。費曼博士(Richard Feymann ，諾貝爾物理 技。因此，世界各國也逐漸把奈米科技之內 獎得主 )在 1959 年美國物理年會之演講中， 涵，訂為國民必備的知能與素養。為了落實 首次提到研究奈米科技的課題[2] ，隨後更因 此目標，必須發展高中以下之奈米科技課 雷射[3]及積體電路[4]等之發明，使得微小尺 138 蘇郁捷 邱瑩庭 王新斐 郭政宜 洪連輝 吳仲卿 度結構之研發逐漸蓬勃發展。西元 1982 年， 學中大部份是以宏觀的設備來模擬微觀的事 賓 尼 格 (Gerd Binnig) 與 羅 雷 爾 (Heinrich 實，能夠透過直接進入微米或更小尺度之實 Rohrer) 發 明 了 掃 描 式 穿 隧 電 子 顯 微