原子世界子課題
VII.5 納米物理
Nanoscience
尺度效應與量子限制、製備方法、量子點與碳納米管、醫療應用與風險
Knowledge Groups
核心考點
1. 納米尺度效應與量子點
考評提示：尺寸越小，表面/體積比越大、量子限制越強
- 定義納米尺度約 **1–100 nm**；性質可因**量子效應**或**表面效應**而異於塊狀材料。尺寸越小，**表面積/體積比越大**，反應性、催化或吸附能力可增加。
- 邏輯**量子點**（直徑約 2–10 nm 半導體納米晶）：因**量子限制效應**，能隙隨尺寸變化。粒子越小→能隙越大→放出光子能量越高→**發光偏藍/紫**；越大→偏紅。
- 易錯陷阱^^量子點發光顏色由粒子大小決定，不是只由材料組成決定^^：同種材料不同大小可發不同顏色，用於 QLED 顯示、螢光生物標記、太陽能電池。
2. 製備方法與碳納米管
考評提示：由上而下＝破碎；由下而上＝組裝
- 流程**由上而下（Top-down）**：把塊狀材料破碎、研磨或蝕刻至納米尺度（球磨、光刻蝕刻），產量大但均勻性較差。
- 對比**由下而上（Bottom-up）**：由原子/分子經化學合成或自組裝構建（如 CVD 製碳納米管、石墨烯），精度高但量產較難、成本較高。
- 考評重點**碳納米管**：石墨烯捲成圓柱（直徑約 1–50 nm，分單壁/多壁）；抗拉強度達鋼數十倍而密度低，導熱優良。
- 易錯陷阱^^並非所有碳納米管都導電^^：**手性（捲曲角度）**決定其呈金屬性或半導體性，不能一概而論。
3. 醫療應用與技術風險
考評提示：評估題：好處與風險必須兼寫
- 流程**靶向藥物傳遞**：納米粒子表面修飾特異抗體，精準附著腫瘤細胞，減少對正常組織的副作用；可經 EPR 效應在腫瘤積聚。
- 考評重點**熱療**：金納米粒子於近紅外光下吸光轉熱，或磁性納米粒子於交變磁場生熱，選擇性殺滅腫瘤細胞。
- 邏輯風險：粒子極小可穿透**細胞膜/血腦屏障**甚至進入細胞核；部分納米材料高濃度時具毒性、引起氧化壓力；進入環境難回收，可沿食物鏈**生物累積**。
- 易錯陷阱^^評估題不可只寫好處或只寫危險^^：要同時陳述效益與潛在風險，並指出現有毒理測試與監管框架仍在發展中。
常見題型 · scoring points
試評估納米技術在醫療上的應用與風險（4 分）
- 好處一：靶向藥物傳遞，精準附著腫瘤、減少正常組織副作用（1 分）。
- 好處二：金/磁性納米粒子熱療，選擇性殺滅腫瘤細胞（1 分）。
- 風險：粒子可穿透細胞膜/血腦屏障，高濃度具毒性（1 分）。
- 結論：須權衡效益與風險，現有監管與毒理測試仍在發展（1 分）。
原子世界 其他子課題
關於本文：由 DSE 神器團隊整理，資料以香港考試及評核局（HKEAA）最新公佈為準。最後更新：2026 年 6 月。想隨時隨地溫習？下載 DSE Physics 神器 App。
