彩繪玻璃中竟隱藏著「奈米粒子科學」！藝術與科學如何緊密交織？

近來顯示器領域中，最受矚目的技術是「量子點」（Quantum Dot）。量子點是直徑數奈米（nm）的半導體晶體材料，是吸收與釋放光線效率極高的粒子。1 奈米大約是一根頭髮的十萬分之一。假設地球的大小是1公尺，1奈米大約只有一個足球場那麼大。

只要光照或供電，量子點就會自行發光。而且就算是相同物質，只要粒子大小或樣貌改變，就能產生不同波長的光線，進而發出不同顏色的光。舉例來說，3 ～ 5 奈米的量子點會發出藍光、7 ～8 奈米會發出紅光，只要改變量子點的材料組成或調整晶體大小，就能獲得想要的顏色。由於量子點具有高彩度、低能量、高發光效率等特點，所以這項技術廣泛使用於電視、太陽能發電、生物科技等領域。

雖然「量子點」這個名詞是近代才出現的，但是人類社會早就在使用這項技術。譬如中世紀建造的教堂裝飾物—彩繪玻璃，就運用了量子點的原理。

夏卡爾指尖下的光之交響樂

任何人看到教堂或教會的彩繪玻璃時都會好奇：「玻璃怎麼呈現出如此豐富的顏色？」、「這些斑斕的色彩是從哪裡來的？」其實彩繪玻璃會根據陽光或照明設備的不同，展現出不同的光澤與色彩，散發神祕的光芒。

彩繪玻璃的製作方式是：先依照設計圖案切割有色玻璃板，再用鉛條拼接固定。只要在透明的玻璃中加入鐵、銅、鈷等金屬氧化物，就可以呈現出不同的色彩。在高溫熔化玻璃與各種金屬的過程中，這些化合物會轉變成奈米粒子的大小，這其實就是一種量子點。

十幾年前，我為了拜訪友人而前往德國西南地區的「美因茲」（ Mainz ）。到訪前，我只知道這座城市是西方最早發明金屬活字的古騰堡的故鄉，還有一所為了紀念他而成立的美因茲大學。當時我完全不知道還有什麼值得探訪的地方。

在美因茲舊城區閒晃時，偶然走進了聖史提方教堂（St.Stephanskirche）。

「天啊！是夏卡爾！」教堂窗戶上居然都是夏卡爾的彩繪玻璃作品。（彩頁05）

夏卡爾以夢幻色彩表現愛與喜悅，這樣的繪畫風格也完全反映在他的彩繪玻璃創作上。其中，兩幅最具代表性的彩繪玻璃分別位於德國的聖史提方教堂與法國的蘭斯主教座堂（Notre-Dame de Reims）。這兩地的彩繪玻璃都大量使用鮮明的藍色玻璃，彷彿在展現夏卡爾的標誌性風格。鮮亮溫暖的藍色光芒中，圍繞著各種象徵符號，營造出一種深層的餘韻。（彩頁06）

聖史提方教堂的彩繪玻璃上，描繪的是《舊約聖經》（The Old Testament）故事，包括伊甸園裡的亞當與夏娃、前往所多瑪與蛾摩拉的天使、天地初創、十字架上的耶穌等，並且帶有夏卡爾獨有的風格與質感。

夏卡爾在91歲左右開始創作，耗費整整7年才完成。

光與奈米藝術

彩繪玻璃在光線的照射下，才能顯現美麗的色彩色調，所以也被稱為「光的藝術」。其實，彩繪玻璃之中還隱藏了另一項科學原理—奈米粒子科學，也就是玻璃內部的金、銀等金屬奈米粒子。

「奈米」（nanometer, nm）一詞的英文字首來自希臘語中的「nanos」，是小矮人的意思。所謂的奈米粒子，指的是尺寸小於100奈米，也就是小於千萬分之一公尺（100nm=100.0×10-9m）的細微粒子，是比一根髮絲的千分之一還小的微細顆粒。

當物質被分解到奈米尺度時，表面積會急遽增加，導致樣貌、顏色、構造、性質等也發生變化。譬如說，由碳原子組成的石墨相當柔軟，可以做成鉛筆芯；但以奈米為單位重新建構的話，就會變成比鋼鐵還硬上100 倍的奈米碳管；金黃色的黃金如果被分解到奈米尺度的奈米金，就會變成紅色。

奈米這個術語，最早出現在1965年的諾貝爾物理獎得主、美國物理學者費曼博士於年度物理學學會中發表的演講中。該場演講以「微觀世界，大有可為」（There’s Plenty of Room at the Bottom）為題，並首次提及原子、分子層級的物質性質。

後來，未來學家德雷克斯勒在1986年於著作《創造的引擎》中就提及調整分子、控制物質結構的奈米技術。同時，他也是麻省理工學院首位在奈米科學領域獲得博士學位的人。

奈米科技一開始只有少數幾位科學家提出，隨著科學技術的耀眼成長與進步，這項科技不僅影響了電腦與IT領域，也擴及至生命科學、醫學、環境、能量等，直接或間接影響人類生活的各個層面。奈米技術可說是引領人類未來發展的關鍵技術之一。

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