本帖最後由 常樂 於 12-06-30 23:12 編輯
793736圖說：以一個一個原子所排成的「原子」二字，二字的寬度僅數個奈米。
有人將二十一世紀預告為IBN (information， biotechnology， nanotechnology)的世紀，代表的是資訊、生物及奈米科技，更有人預言奈米科技將為人類帶來第四波工業革命，其對人類健康、財富與安全的影響將與二十世紀中的抗生素、積體電路與人造高分子並駕齊驅。
奈米瘋
全球科技界與學術界最熱門的名詞大概非「奈米」莫屬，奈米科技風潮席捲全球，較稍早的生物科技有過之而無不及，這個詞彙甚至已在高收視率的電視影集《X-檔案》及《星際旅行》中使用。
世界各主要科技先進國家或區域如美國、歐盟、日本等紛紛如火如荼地推動奈米科技，其中最具標竿意義的是，二○○○年一月美國前總統柯林頓在理工重鎮加州理工學院所宣布的「國家型奈米科技先導計畫」，以大幅增加政府的奈米科技研發經費至將近五億美金，來宣示美國要在二十一世紀初在此一重要領域保持或取得領先的決心。從此，國際間在奈米科技上的競爭進入白熱化階段。官方、學術界、研究單位全都動起來，各式整合型奈米研究計畫、奈米研究中心、奈米科技學程、研討會等，如雨後春筍般冒出來。我國也在今年推動跨部會的「奈米國家型科技計畫」，預計整合國科會、經濟部、教育部等的資源，以六年一百九十二億元新台幣的經費來推動，奈米科技榮景可期。
奈米科技是蝦米?
說了半天奈米科技，究竟它是什麼玩意兒呢？首先，nano是希臘字中「侏儒」的意思，這個字根與任何計量或計時單位合用時，即為十億分之一該單位的意思，這裡所講的奈米也就是十億分之一米的長度，略記為nm。「奈」是由「nano」的英文音譯而來，大陸則譯成「納米」。
一奈米差不多是十個氫原子並肩排在一起的長度，十奈米大約是人類頭髮直徑的三萬五千分之一，而目前最先進的積體電路其最窄線寬約為一百奈米。所謂的奈米科技，就是在奈米尺度下操控物質，以製作、了解與使用具奈米結構的材料、元件及系統。
這裡的奈米尺度，一般是以1～100奈米為範圍，當物質的結構尺寸小到奈米尺度時，其物理、化學及生物性質可能會與較大結構尺寸時大相逕庭。例如，起始燒結溫度與熔點可能大幅下降、反應性與觸媒特性可能大幅提升、不導電且易脆的陶瓷材料可能變得既導電又具延展性、導電金屬的導電度可能下降、油溶性的藥物可能變成水溶性、不透明的材料可能變得透明、半導體光電材料的吸光波長會往短波長偏移等。這些性質的改變，並非由於化學組成改變所致，純粹是由於結構尺寸的縮小所造成的。再加上由於元件與系統的奈米化，產品的體積微縮與功能提升可輕易達成。由此可以想像，由奈米科技製作出來的產品，其行為表現將顛覆世人的傳統認知，這將是一個嶄新的世界。
奈米又如何?
當物質奈米化時會有性質的改變，大體上是由於兩個因尺寸微縮而產生的效應──表面效應與體積效應所導致的。
先談表面效應。物質的表面原子，因所接觸的外在環境不同，其性質理當不同於內部原子。當物質的結構尺寸大時，排列在表面上的原子數目占所有組成原子的極微比例，因此其特性由內部原子主宰。但是，當結構尺寸小到奈米尺度時，表面原子所占的比例增加到不可忽略的程度，這時物質的特性自然逐漸偏離人們所熟悉的大尺度性質。以一個粒徑為10奈米的球形粒子為例，其表面原子約占全部組成原子的百分之二十。
再談體積效應。當物質結構尺寸大時，所含原子數可視為無窮，因此其總體電子能階形成一連續帶狀。當結構尺寸小至奈米尺度時，原子數大幅減少，其總體電子能階不再是連續帶狀，而是不連續跳躍式的分布。這種電子能階間隙隨結構尺寸大小而有些許改變的現象，造成某些性質，特別是光電性質，隨結構尺寸大小而變，是為體積效應。
鬧得好，費曼先生
說到奈米科技的肇始，通常都會提到諾貝爾物理學獎得主費曼於一九五九年在加州理工學院所做的一場經典演講，講題是〈微小世界有很大的發展空間〉。在演講中，費曼以物理原理為基礎，倡言在原子層級操控物質的可能性，用以肯定回答他自己所提出的問題：「為什麼我們不能把二十四巨冊的大英百科全書寫在一個大頭針的針頭上?」。一九九○年，他的想法由科學家在國際商業機器公司（IBM）以35個氙原子排出IBM三個字母後得到證實。
使得這個可能性成真的是借重於有奈米科技「眼睛」跟「手指」之稱的，一九八一年由IBM公司的科學家所發明的，掃描穿隧式電子顯微鏡。有了這項利器，在奈米尺度下操控物質的可行性大幅提升，使得由下而上地製作材料、元件與系統的方式受到鼓舞與支援。所謂由下而上的製作方式，乃是從原子、分子出發，製備出奈米級結構，再由奈米級結構建構出微米級結構，再往上延伸為毫米甚至米結構，這與傳統的由上而下的方式相反。
人類初始只能操控及製作大結構的材料與工具，而後隨著工匠技藝的發展，逐漸能製作出微細工具，以生產精密產品如鐘表，最後隨著科技的進步，人類可藉由更精準的程序，製作出更微型化的高功能產品，如積體電路。這樣的操作方式幾乎已到達物理極限，要再往更細微的奈米尺度進展恐有其局限。事實上，由下而上的方式正符合了自然界的形成規律，任何生物體的形成都是由基礎分子形成細胞，再由細胞建構組織，由組織組成器官，由器官形成系統，最後成為一完整的高等生命體。科技終將回歸自然法則，似是早已註定的。
附錄
1.費曼教授於 1988 年去世，他除了非常不拘的個性與思考使世人印象深刻之外，在他逝世後辦公室的黑板上，還留有一些粉筆字，其中包括值得玩味的一句話：What I cannot create， I do not understand.（意即：我不能創造的東西，代表我並不了解它。）
2.其實對於原子或分子而言，其長度的單位是以「埃」為主。1 埃 = 0.1 nm。
3.我們以球形的奈米粒子為例，若是其半徑為 r，所含的原子總數為 n，那麼
奈米粒子的表面積為 S = 4π．ro2．n2/3，其中ro為其組成單元原子的半徑。
奈米粒子的表面原子數為 ns = 4n2/3
表面原子數占總原子數的比率（F）為F = 4/n1/3
當材料尺度由巨觀到微米，再縮小到奈米時，它所代表的意義並不只是尺寸的縮小，許多嶄新而豐富的物質特性，如光學性質、磁性、電性、導熱性等，亦隨之出現，因此也就衍生了許多新的應用。
奈米科技無疑是近十年來眾所矚目的新興領域。尤其近五年來，世界各國競相投入大筆經費，更說明了它的重要性。1999年6月22日諾貝爾化學獎得主思莫雷（Richard Smalley）教授在美國參議院奈米科技聽證會上強調：「奈米科技對於人類未來健康及生活福祉的貢獻，絕對不亞於本世紀電子產品、醫學影像、電腦輔助工程、人造高分子材料等的總和貢獻。」正如微米科技在廿世紀所扮演的關鍵性角色，奈米科技已被公認是廿一世紀最重要的科技產業。
目前國內產、學各界，正如火如荼地推展研究與應用具有奈米尺寸結構的材料。奈米科技的發展已為基礎與應用科學，如物理、化學、材料、光電、生物和醫藥等，帶來重大的影響。同時在產業界，從民生消費性產業至光電、資訊和生物等高科技領域，也積極地與奈米科技的各種技術緊密結合，以期有更廣闊的發展。
經由各種不同的管道，一般人或多或少都聽說過一些有關奈米科技或是奈米科學的報導。1959 年 12 月 29 日，諾貝爾獎得主李察費曼（Richard P. Feynman， 1918-1988）教授在美國物理學會的聚會裡發表演說，暢談沒有任何物理定律限制科學家在原子的微觀條件下改造、操控或組成物質，並大膽與精確地預言，科學家將從這些微小物質之中，發現許多新鮮及豐富的性質。
在介紹這一門科學之初，需要先清楚定義什麼是「奈米科學」。奈米的英文全名是 nanometer，簡寫為 nm，它與微米（μm）同樣是長度的單位。1 微米等於 10−6 公尺，在實際生活中，一粒質地很細的痱子粉，它的直徑就大約是 1 微米。而 1 個奈米就等於 1 微米的一千分之一，也就是 10−9 公尺。你能想像將那麼細的一粒痱子粉再平分成一百份或一千份是什麼情況嗎？姑且不論如何使用這麼小的粉粒，人的視覺在這時已經無法看到它們，必須要藉助於先進的電子顯微鏡了！
把「奈米」與「科學」合併起來，乍看之下有一些突兀，怎麼會用那麼微小的長度單位來形容科學？事實是，這只是簡稱罷了。這是科學家近十幾年來為人類知識所開發出來的一項新領域，也就是探討與奈米材料有關的物理、生物與化學性質的學問，簡稱奈米科學。
奈米材料的基本定義
奈米材料和一般的材料又有什麼不同？我們知道，傳統的材料依性質與功能來分類，約可分為金屬材料、陶瓷材料、高分子材料、複合材料、半導體材料、生醫材料……等。然而材料有大有小，傳統材料的大小都在微米以上。顧名思義，奈米材料專指奈米大小的材料。讓我們說得更仔細一些，任何材料的尺寸，三個維度之中，至少一個維度的長度是奈米級（也就是介於 1 ~ 100 nm 之間），就稱之為奈米材料。
除了尺寸的限制之外，奈米材料在結構上可以分為以下三種形式：顆粒狀（代表零維奈米材料，0D）、柱狀或線狀（代表一維奈米材料，1D）以及層狀（代表二維奈米材料，2D）。舉例來說，為何稱「一維」奈米材料？因為該材料在空間的三個維度中，有一個維度的長度並不一定局限於奈米尺度。同理，零維奈米材料代表其三維都受限於奈米大小。而二維奈米材料代表材料的三維尺度之中，有一維（也就是厚度）必須局限於奈米大小。因此，
奈米材料就是至少一個維度是屬於奈米大小的材料。
奈米材料與傳統材料在其他方面具有許多相似之處，例如它們基本的組成單元是原子或分子，同時這些組成單元在材料內空間的相互位置，有規則性的或是不規則的，前者稱為結晶型，而後者稱為非晶型。既然奈米材料的組成單元為原子，那麼常常有人會問：奈米材料到底具有少個原子？我們知道，一個原子的大小，大約是介於 0.1 至 0.2 nm 之間，那麼一個奈米材料粒子中所包含的總原子數到底為何？我們以球形的「金」奈米粒子為例，金的原子半徑為 0.16 nm，一顆直徑為 5 nm 的球形金奈米粒子便包含大約 3，800 個金原子。
奈米材料的基本特徵
了解了奈米材料的基本定義之後，有人可能會問：難道奈米材料的特色就僅止於尺寸小嗎？為何就憑它「小」，這幾年來世界各國都投入巨資推展相關的科技呢？經過十幾年的研究，科學家非常確定地告訴世人，當材料尺度由巨觀到微米，再縮小到奈米時，它所代表的意義並不只是尺寸的縮小，許多嶄新而豐富的物質特性，如光學性質、磁性、電性、導熱性等，亦隨之出現，因此也就衍生了許多新的應用。
奈米材料的小尺寸，造就了表面原子數激增（也就是說表面積對體積的比例大增）與量子效應的出現兩個基本特徵。
表面原子數激增：
我們首先看看表面原子數激增的現象。許多材料的性質與裸露在材料表面上的原子數有直接的關係。例如，非均相催化性質，要求反應物有效地吸附在催化劑的表面上，以利催化反應的進行，以及化學感測器的靈敏度經常與感測體的總表面積有關等。當奈米材料的表面積對體積的比例大增時，自然使奈米材料成為注目的焦點。我們用金和鈀為例，金與鈀的原子半徑分別為 0.16 nm 及 0.12 nm。附表是估算所得的，在不同大小奈米粒子中的原子數和在表面上的原子所占的比率。從這個表中的數字可以看出，粒子越小，裡面的原子數越少，暴露在表面上的原子所占的比率就越高。當奈米粒子的粒徑小到 1 nm 時，其中的原子，幾乎全部是暴露在粒子的表面上！
量子化效應的出現：
奈米材料的另一基本特徵便是量子化效應的出現。量子化是微觀世界中一個普遍的現象，它敘述微觀世界的物質所可以具備的能量或是其他的參數，不會是任何一個值，而是量化的，也就是不連續的。這個量化的現象不同於巨觀世界中能量是連續的狀況。對奈米材料而言，當材料的尺寸由巨觀縮小至接近於數個原子或分子的大小時，其能量狀態的分布由連續轉變為量化的狀態，繼而明顯地影響奈米材料的許多性質。我們以著名的半導體奈米粒子的量子局限效應來說明。
半導體材料分為純元素半導體以及化合物半導體，純元素半導體以矽與鍺為主，而化合物半導體則有兩種形式：Ⅲ Ⅴ 族半導體與 Ⅱ Ⅵ 族半導體。前者是由元素周期表中 ⅢA 及 ⅤA 族的元素所組成，例如氮化鎵等；後者是由元素周期表中 ⅡB 及 ⅥA 族的元素所組成，例如硒化鎘等。
半導體材料具有一個很基本的電子結構特徵，那就是電子存在的價帶以及在室溫下並不存在著電子的導帶。二者之間的能量間隙，一方面不如導體的能量間隙那麼小，另一方面遠不如絕緣體的能量間隙那麼大。也就是因為這項特徵，使半導體材料的電子傳導特性可以經由外加的驅動力而調整。例如，材料可以經由加溫或是照光的方式，使得在價帶的電子吸收能量而激發到能量較高的導帶，導帶中的電子就如同金屬的自由電子一般，具有導電的特性。這個可以經由人為操控的特徵，使得半導體材料衍生出非常多且有用的物理特性，更發展成為各種用途的元件及產品。
當半導體材料縮減成奈米粒子的時候，會有什麼量化的現象呢？科學家在研究不同粒徑的半導體奈米粒子的能隙特性時，發現一個現象，就是當粒徑減小時，粒子電子結構的能量分布出現逐漸分散的能階態，而非群聚式的能帶，也就是說在價帶與導帶之間的能隙越變越大。科學家發現要將不同粒徑的半導體奈米粒子的價電子以照光的方式激發至導帶，所需要光的波長就有所不同，也就是如前面的量化現象所述，粒徑越小的粒子，能隙越大，也就是需要的能量越大、波長越短的光。
當硒化鎘奈米粒子的價電子經由照光激發至能量狀態較高的傳導帶之後，會自發性地將能量釋放而回到較穩定的價帶，這能量的釋放是以光的形式進行的。前面說過，因為粒徑的不同而造成硒化鎘奈米粒子具有不同的能隙大小。相對地，亦會因為粒徑的增大，而釋放出波長較長的光。因此，我們經由製備不同粒徑的硒化鎘奈米粒子，便可僅僅因為粒徑大小的不同，而釋放不同顏色的光。由此可知，量子局限化效應造成半導體奈米粒子具有如此特殊的放光性質，實在非傳統材料所能達到。目前半導體奈米粒子的光學性質已應用於諸如奈米雷射、生物醫學檢測（經由與蛋白質或 DNA 分子的吸附）等許多方面。
「小」就是美
再舉一個奈米粒子具光學特性的例子。「黃金」是非常受人喜愛的金屬，姑且不論它對於人類生活的價值與影響，黃金色澤本身在金屬材料中就深具代表性。如果將黃金研磨到超微細的程度（奈米粉體），這個黃金色澤便完全消失，紅色隨即呈現出來。金奈米粒子的「紅」，已經利用在很多方面，例如與生化分子結合而應用於檢測的技術。最被大眾熟知的例子便是提供驗孕片的呈色之用。
金奈米粒子的紅色，也是量子效應之一例。針對可見光與金奈米粒子的相互作用關係來看，當粒徑等於或是大於入射光的波長時，粒子會吸收及散射入射光；但是當粒徑遠小於入射光的波長時，吸收的效應就相對地大多了。我們知道，可見光的波長範圍大約在 400 nm ~ 700 nm，這些波長比金奈米粒子的直徑都長，但是金奈米粒子並不會吸收所有的可見光，它會特別與 500 nm 波長附近的光作用（正確地說，是發生「共振」！），吸收這些光的能量之後，金奈米粒子的自由電子雲會因而被極化，隨著光波的頻率震盪。因為吸收了較多的綠光以及藍光，所以分散在水溶液之中的金奈米小球會呈現清楚的紅色。
值得一提的是，金奈米球對於 500 nm 波長附近的光作用非常強，也就是吸收係數非常高。有趣的是，若是粒子的形狀不同於對稱的球形，例如圓柱形的金奈米粒子，也就是一維金奈米粒子，那麼這個共振的頻率會變得非常的不同。科學家發現，只要粒子長短軸長度的比值愈大，或是說粒子的長度愈長，便會吸收較長波長的光。只要能夠操控金奈米粒子的形狀，其所呈現的顏色就會有相當顯著的變化。
「奈米」指物質實體的尺寸，也代表被物質所局限的空間大小，兩者具有同樣的重要性。一個最近的奈米生物技術的例子：未來的人造胰臟，說明了運用後者的美妙成果。利用現今的微機電技術裡的光刻技術，製造一種穿透膜，其中布滿了微細的孔洞，其孔徑大小是均勻的 18 nm。若是將胰腺細胞裝進布滿奈米孔的膜中，因為極微小孔徑的關係，使得埋在其中的胰腺細胞所分泌的胰島素以及其他的小分子如氧和葡萄糖得以順利穿透進出薄膜；但相對地，人體內免疫系統所分泌的較大抗體分子如免疫球蛋白Ｇ（immunoglobulin G）卻無法穿透而入，破壞胰腺細胞。這很可能是糖尿病患者的一大福音。
了解「奈米」與蓬萊米、在來米的不同，避免被廣告噱頭所誤導，實有必要進一步了解奈米科技的發展。
何謂奈米？
隨著「奈米科技」的發展，我們日常生活中有越來越多的機會接觸到「奈米」。初期有人會好奇，這種「奈米」與一般的「蓬萊米」或「在來米」有什麼不同，接著一連串的「奈米水」、「奈米啤酒」、「奈米馬桶」搞得大家不知所云，反正與「奈米」沾上邊的就是高科技吧！
事實上「奈米」只是一個長度的單位，它是一公尺的十億分之一，也就是一公釐的百萬分之一。為什麼人類到了 21 世紀才開始研究「奈米」呢？它是人類所能探討的最小尺寸嗎？其實不然。
我們都知道所有的物質是由原子與分子所構成，而一般原子的半徑大約 1 埃（1 埃 = 0.1 奈米），至於組成原子的質子、中子與電子就比奈米小得多了。既然如此，為什麼事到如今才開始發展「奈米科技」呢？這要歸功於掃描穿隧顯微術和原子力顯微術的發展，與各種化學合成技術的開發，到了近 10 年人類才對原子團的操控有所掌握。
對生活帶來的影響
當科學家第一次做出一條數十奈米寬的金導線時，就發現它的電性與一般熟知的安培定律不同，這就是奈米尺度下的量子效應。隨著奈米效應的陸續發現，如雨後春筍般發展出許多新的奈米產品，例如單電子電晶體、二維電子雲、量子計算元件、分子元件、巨磁阻現象、自旋電子元件、量子點、奈米線、奈米孔洞材料等無法盡數。
因此美國總統柯林頓在 2000 年向國會正式提出「奈米國家型計畫」，他以國會議員聽得懂的「目標」做為爭取預算的訴求，認為奈米科技將可提供下列功能：（1）增加單位面積的記憶容量一千倍，可以把整個國會圖書館的資料儲存到一顆方糖大小的體積內。（2）在原子與分子的領域由下往上建構元件材料，如此可以使密度更高、更省材料、而且減少污染。（3）發展只有鋼鐵十分之一重但強度是十倍的材料。（4）可以開發出較現有奔騰（P-III）快1百萬倍的電腦。（5）把奈米機械裝置應用在癌細胞偵測與基因分析上，且可藉由這種裝置把藥物傳送到目標器官中。（6）清除空氣與水中的污染物。（7）提升現有太陽電池的效率達兩倍以上。
目前的發展
現在就以柯林頓總統當年的「奈米夢」逐一介紹分析。
增加單位面積的記憶容量：
整個美國國會圖書館的資料可以儲存到一顆一立方公分大小的方糖內，把整個圖書館帶著走！這是多麼吸引人的夢想（柯林頓不愧是推銷高手！），尤其在資訊爆炸的時代，越來越多的資訊需要儲存整理，這個目標就更顯重要。
事實上這個夢想並不是那麼遙不可及，一般桌上型電腦的硬碟在幾年內從數十 MByte（M 代表百萬，Byte 代表位元組），增加到上百 GByte（G 代表十億），光碟的容量也從傳統的 700 MByte 增加到數位影音光碟的 5 GByte。臺大物理系蔡定平教授所發展出來的超光學極限近場光學結構技術，更進一步把一張光碟的容量提升到 500 GByte 的目標，一張近場光碟等同於 100 張數位影音光碟或 700 張音樂光碟！
這種超級光碟和數位影音光碟幾乎一模一樣，唯一的差別只是多了一層 15 奈米的氧化銀或鉍奈米層。多了這層神奇的奈米層，竟然就可以突破光學繞射的極限，把光記憶點由數百奈米的光學極限縮小到 100 奈米以下，這大概是柯林頓總統當時作夢都沒有想到的。
由下而上建構元件材料：
由下往上把分子選區、自組裝成特殊功能的元件，是奈米科技與傳統電子科技最大的不同。目前的半導體製程多是由上往下利用照光、蝕刻等技術，生產的元件結構會受限於光波的波長。近年來科學家在特殊分子合成、材料成長技術上有極大的進展，更高密度、特殊功能的元件、分子馬達等都成為研究發展的對象。因此柏克萊加州大學提出「分子代工」的構想，將來如果需要特殊功能的分子時，只要經過分子設計後上網下個訂單，訂製的分子就可在幾天內送達！就像臺灣的晶元代工一樣精確有效率。
輕而強度高的材料：
許多奈米結構材料的各種特性超過傳統塊材，其中最熟知的就是奈米碳管。它的結構就像是把石墨層捲起來而成的管狀一維材料，在高解析度穿透式電子顯微鏡的透視下，呈現多層管或竹節狀結構。奈米碳管具有許多優異的特性，它的強度與熱傳導度超過鑽石，是最纖細耐用的探針，又是最好的場發射材料，也可以應用於氣體偵測與生醫辨識，是最具代表性的奈米材料。
奈米碳管的強度超過鋼鐵的十倍以上，但是它的重量（密度）卻不到鋼鐵的十分之一，因此奈米碳管已經達到柯林頓當年的夢想。當前最重要的課題就是如何有效生產奈米碳管，提升品質並降低價格，以達到實際應用的地步。
高速電腦：
從 2000 年至今，電腦運算的速度已經提升將近十倍，但是仍然和柯林頓所說的一百萬倍相差甚遠，如果以當前的進展速度，到了 2020 年恐怕也無法達到所訂的目標。不過每天都有新概念與新突破，例如量子計算就提供了全新的方法，許多困難、繁雜的計算問題（如質數辨識等）已經證明可以利用量子計算迅速完成，而真正的關鍵在於如何建立一套切合實際的量子計算元件。因此如何利用奈米科技在半導體、超導體或核磁共振系統上建構可行的量子計算機，是當前一大課題。
奈米機械裝置：
奈米科技與生物科技結合，可以在生物、醫學上提供重要的貢獻。尤其是微機電的發展，可以把診測、取樣、治療限制在患部進行，而不需作全身治療，這個目標已經逐步在臨床上實現。例如利用光纖等先進技術伸入體內，可以免去開刀的痛苦，手術後病人可以在 24 小時內恢復行動，解決了許多因開刀而來的困擾與併發症。
另外，內視鏡膠囊技術已發展到把光源、偵測器與無線電發報器裝在一顆小膠囊內，在吞下膠囊後可以把腸胃內的影像傳回，免除以往照胃鏡與腸鏡所帶來的痛苦。將來或許可以利用這種膠囊技術，把藥物直接送到潰瘍的傷口處，對療效與降低藥物劑量會有顯著幫助。未來，隨著生物科技的快速發展與微機電、奈米機電的發展，會有更多特殊功能的診測、治療方法問世。
除污觸媒：催化是奈米科技重要的一環，許多穩定的物質到了奈米大小後就變得具有催化作用。例如原本很穩定的金元素的奈米金顆粒可以把空氣中有毒的一氧化碳轉換成二氧化碳。二氧化鈦奈米粉體具有光觸媒特性，在陽光或日光燈照射下，對灰塵、細菌及水中的污染物都具有清潔作用，這或許就是「奈米馬桶」的由來吧。
事實上二氧化鈦的應用已經受到廣泛重視：加到農藥中可以控制有毒農藥分解的時程；塗布在醫院瓷磚上，可以有效抑制細菌的繁殖；塗在高速公路的燈罩或建築的帆布上，可以免去清掃灰塵的麻煩；塗在河川的石頭上，可以分解水中的污染物，看來我們未來的生活與奈米科技是分不開了。
太陽電池：
柯林頓總統在太陽電池效率提升的預期上似乎有點客氣，只有兩倍！其實不然，事實上這是因為太陽電池效率有它的極限。理論上太陽電池的轉換效率最高也不過 45％ 左右，而目前一般家庭使用以矽為基材的太陽電池，效率僅達 10％ 而已。提升目前太陽電池一倍的效率是相當可觀的，這可以打開太陽電池的市場，進而降低製造成本，讓更多民眾享用太陽電池的便利。
但是提升太陽電池轉換效率並非易事（因此柯林頓才那麼客氣，只略為提高一倍！），許多化學家正利用合成方法製造特殊功能的分子，人類也逐漸利用奈米科技，從學習大自然利用葉綠素轉換成能量的過程，把陽光轉換成我們需要的東西。期盼這種進展可以解決未來的能源問題，也可以因此免去許多為了爭奪能源而引發的殘酷戰爭。
奈米科技的確帶來許多新的現象與希望，今日看來，當年柯林頓總統的「奈米夢」未免顯得有點保守了，事實上有許多突破是他當年作夢都沒想到的！然而，就在全世界都一窩蜂作「奈米夢」之際，我們也不可無中生有，大搞「奈米噱頭」的玩意，許多「奈米水」、「奈米啤酒」、「奈米冰箱」之類的名詞，讓科學家「嘆為觀止」，更讓一般民眾覺得不知所云！除了這些噱頭之外，奈米科技是否會帶來負面的影響？這些奈米材料是否會對環境、生物造成料想不到的衝擊？也都是科學界應該重視的。