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加國奈米科技加上台灣半導體產業的未來展望 滑鐵盧大學 加拿大的麻省理工學院

文 / 林立綺 圖 / Waterloo Institute of Nanotechnology

若提到未來的產業趨勢,奈米科技絕對是一顆最耀眼的明日之星。高度講究產學合作,並培育出享譽國際智慧型手機公司RIM創辦人Mike Lazaridis的加拿大滑鐵盧大學,看好奈米產業未來的發展前景,在2008年中正式成立滑鐵盧奈米研究中心(Waterloo Institute of Nanotechnology)。這個由來自滑鐵盧大學工程和科學等7個科技系的60位研究成員所組成的滑鐵盧奈米研究中心,兩年來已經獲致相當多的研發 成果,並在世界各地和許多國家及產業進行合作。

全球首創—量子奈米中心

看好奈米科技的發展前景、台灣在半導體產業具有國際級的能見度,以及國際知名的健保醫療制度,加拿大滑鐵盧大學奈米研究中心主任Authur Carty博士表示,未來滑鐵盧奈米研究中心,希望能夠透過學術界的合作,進一和台灣的產業界及學術界在奈米能源、奈米電子以及奈米醫藥等領域有更深度的 夥伴關係。

位於加拿大安大略省的滑鐵盧大學,是一所以提供學習與實習並重的合作教育(co-operative education)而聞名的學校,學生必須在課程進行期間在相關機構進行實習,滑鐵盧大學所提供的產學合作教育計畫,更是全世界大學中規模最大的學校。 而以理工科系為主要的教育重點,更讓滑鐵盧大學有「加拿大的麻省理工學院」美譽。

近幾年奈米技術日益發達,奈米科技也將成為加拿大的另一個重要產業,為了走在產業尖端,滑鐵盧大學在2008年6月成立奈米研究中心,進行奈米技術結合許 多不同產業的研究工作。除了奈米研究中心之外,滑鐵盧大學近期成立量子奈米中心(Quantum-Nano Centre, QNC)。這個量子奈米中心不僅是全球第一個結合量子與奈米的研究機構,也將是加拿大未來極重要的產業發展方向。

提到奈米技術,主要指稱是運用在原子或分子大小範圍內之材料、裝置與系統的建構與性能,通常是指在100 nanometres 以內或更小的粒子。也因為其極微小的顆粒特質,奈米技術可以應用的產業範圍相當廣泛,得以與許多傳統產業結合上,並發展出新的應用服務及產品。加拿大滑鐵 盧大學奈米研究中心主任Authur Carty博士說明,目前,滑鐵盧奈米研究中心投入的研發領域,包括微型的奈米流體設備(Micro / Nanofluidic Devices)、奈米電子設備(Nano-Electronics)、奈米醫藥(Nanomedicine)、奈米生物系統(Nano- Biosystems)、奈米生質原料(Bionanocomposites) 等領域。

對於未來奈米科技應用在產業界的發展,Arthur Carty表示,滑鐵盧奈米研究中心針對各個領域都持續的關注,然而,因為世界產業潮流以及迫在眉睫的能源危機,目前滑鐵盧奈米研究中心視「奈米能源」、「奈米電子設備」以及「奈米醫藥」等三大領域為主要的發展重點。

開發奈米能源—新鋰電池物質

在「奈米能源」方面,滑鐵盧奈米研究中心以研發奈米綠能為主,Arthur Carty說,全球能源即將耗竭,地球暖化問題更是嚴重,雖然現在許多國家都競相透過太陽能發電以及風力發電,希望能取代對石油等傳統能源的依賴。但是在 實際的運作上,太陽和風力這些天然能源並非時時都有,供應能源的狀況並不穩定。因此,滑鐵盧奈米研發中心目前由Linda Nazar博士所帶領的團隊,成功運用奈米科技所研發出的新的鋰電池物質(lithium Battery Material) ,並獲和加拿大的TOYOTA以及美國的GM車廠合作,以油電的混合動力,取代傳統的動力來源。

另外,在「奈米電子設備」方面,滑鐵盧奈米研究中心以發展奈米電子設備及微型的奈米流體設備(Micro / Nanofluidic Devices)為主。Arthur Carty解釋,運用奈米技術所生產的電子設備,對於電子產業的發展,將出現劃時代的變革。他進一步指出,因為奈米的粒子極小,滑鐵盧奈米研究中心目前已 經研發出可以透過奈米技術,將整個實驗室放在由玻璃或是塑膠所做成的小型晶片上,主要的目的,是透過由奈米技術所做成的微型化電子線路及電子和感測設備, 將生物醫藥的實驗室,縮小在晶片上。透過這個晶片,將可以測量許多醫療上所需的數據並掌握被觀測者的醫療狀況,並及時回報給監控儀器。Arthur Carty說明,這項劃時代的研究,由滑鐵盧奈米研究中心Dongqing Li博士所主導,而奈米流體設備的研究事業,日前更被分割成為另一個事業體,並成立「Early Warning Inc; EMK」公司,以進行更多與產業界的合作。

運用奈米技術—治療癌症

至於在「奈米醫藥」方面,Arthur Carty表示,目前滑鐵盧奈米中心正在進行一項在醫療領域上的重要創新研究計畫,即是運用奈米技術治療癌症。負責此計畫的Frank Gu 說明,一般癌症的治療方式,是主要以殺死壞細胞來抑制癌症的擴散,但是這種方式通常也會殺死好的細胞,因此在化學治療的過程中,癌症病人通常會出現掉髮或 是嘔吐等不適症狀。而透過奈米粒子(Manoparticle)所進行的癌症治療方式,因為藉由極微小的奈米醫療粒子進入血液中,可以只攻擊壞細胞,而不 會損及旁邊的好細胞。這個革命性的癌症治療方式,不僅改變傳統殺死壞細胞也會連累好細胞的治療方式,也不會出現傳統化療過程中的各種副作用。

這幾項運用奈米技術的創新應用,不僅是滑鐵盧奈米研究中心的得意之作,滑鐵盧奈米研究中心主任Authur Carty博士更表示,這三項領域,更是滑鐵盧奈米研究中心,在奈米技術上可以和台灣的產業界進行更進一步合作的關鍵領域。因為加拿大並沒有大型半導體製 造業,但是台灣卻有國際級的半導體產業環境,是發展奈米電子方面極佳的基礎。

此外,加拿大也有具前瞻性的奈米材料、IC設計及奈米醫療儀器等開發能力,台灣則有強大的製造業及快速產業化的生產能力,以及舉世聞名的醫療健保制度,是 發展奈米醫療絕佳的實踐地區。Authur Carty認為:台灣和加拿大在許多產業上都具軟體和硬體的各自長處,也具備絕佳的互補條件,若二方能密切合作,在奈米產業上將能為人類作出更大的貢獻。

除了在奈米技術上的研發突破之外,滑鐵盧奈米研究中心也承襲滑鐵盧大學的傳統,在全球和不同國家的產業界或是學界進行合作,包括和印度、日本、法國等國的 產業界和學界進行策略聯盟。而在台灣,滑鐵盧奈米研究中心也和台灣大學、清華大學、交通大學以及中央研究院,積極進行合作計畫。目前滑鐵盧奈米研究中心雖 然尚未和台灣的產業界有密切的合作,但是滑鐵盧奈米研究中心主任Arthur Carty說,透過台灣這些知名的學術單位,滑鐵盧奈米研究中心未來希望將能夠和台灣世界級的半導體產業,以及其他業界有進一步的合作關係。


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