| 基準 | ナノメートル (nm) | マイクロメートル (μm) |
|---|---|---|
| A sheet of A4 paper (long side) | 297000000 nm | 297000 μm |
| Average adult human height | 1.7 × 109 nm | 1700000 μm |
| A football pitch (length) | 1.05 × 1011 nm | 105000000 μm |
| A marathon | 4.2195 × 1013 nm | 4.2195 × 1010 μm |
| Height of Mount Everest | 8.849 × 1012 nm | 8.849 × 109 μm |
ナノメートルは 1 メートルの 10 億分の 1 です。10-9 を表す SI 接頭語のナノをメートルに付けたもので、記号は nm です。この接頭語は「小人」を意味するギリシャ語のナノスに由来します。
これは現代の光学と電子工学が扱う尺度です。可視光はおよそ 380 nm の紫から 750 nm の赤までの範囲にあり、そのためナノメートルは色を物理的に表す標準的な単位となっています。532 nm で発光するレーザーポインターは緑色、650 nm のものは赤色です。紫外線は 380 nm より短く、赤外線は 750 nm より長い波長です。
生物学でもこの単位が絶えず使われます。DNA の二重らせんは幅がおよそ 2 nm です。一般的なウイルスは 20〜300 nm です。細胞膜の厚さは 7 nm ほどです。これらの寸法は、光の波長そのものによって約 200 nm に制限される通常の光学顕微鏡の分解能を下回ります。
ナノメートルが科学の外でも知られるようになったのは半導体製造のためです。プロセスノードには 90 nm、45 nm、14 nm、5 nm、さらにそれ以下という呼び名が付けられてきました。この数値はもはやチップ上の特定の測定可能な寸法を指しておらず、物理的な長さというより市場向けの呼称になっています。ただし実際の構造がナノメートル単位であることに変わりはありません。現代のトランジスタのゲートは、原子数十個ぶんの幅しかありません。
ナノテクノロジーはこの単位から名を取っており、慣例として 1〜100 nm の構造を扱います。この範囲では表面の影響が物質全体の性質を上回りはじめるため、材料はしばしば異なる振る舞いを示します。
この尺度で測るには、可視光に頼らない装置が必要です。電子顕微鏡は、光よりもはるかに短い実効波長をもつ電子を用いて、1 ナノメートル未満の構造を分解します。原子間力顕微鏡はまた別の原理で、鋭い探針を表面に沿って動かし、そのたわみを記録します。対象が見えないままでは分野は前に進めないため、いずれもナノテクノロジーの発展に欠かせないものでした。
1 ナノメートルは 10 オングストローム、1000 ピコメートル、0.001 マイクロメートルに等しくなります。紙 1 枚の厚さはおよそ 100000 nm です。
マイクロメートルは 1 メートルの 100 万分の 1 で、ギリシャ文字のミューを用いて µm と書きます。ミクロンという呼び名も広く使われており、国際度量衡総会は 1967 年にこの名称を正式に廃止しましたが、製造業や材料科学の現場では今も日常的に用いられています。
この単位は、細胞ひとつひとつや微細な粒子の大きさを扱います。ヒトの赤血球はおよそ 7 µm です。細菌はふつう 1〜5 µm です。人の毛髪の直径はおよそ 17〜180 µm で、髪が見えて細胞が見えないのはこのためです。裸眼で見分けられる限界は 50 µm 付近にあります。
大気の質に関する規制は、この単位に依拠しています。PM10 と PM2.5 は、それぞれ 10 µm 未満、2.5 µm 未満の粒子状物質を指します。この区別は医学的に重要です。大きな粒子は鼻や喉で捕らえられますが、PM2.5 は肺の奥深くまで入り込み、血流に移行することもあります。
精密工学も同じ範囲を扱います。機械加工の公差は通常マイクロメートルで指定され、表面粗さも同じ単位で表されます。軸受のすきま、塗膜の厚さ、光学部品の平面度もこの単位で測ります。マイクロメータ（マイクロメータねじゲージ）と呼ばれる測定器は、単位との固定した関係ではなく、その精度の高さにちなんで名づけられました。
赤外線の波長は、ナノメートルではなくマイクロメートルで示すのが一般的です。赤外線サーモグラフィは通常 8〜14 µm の帯域で動作します。これは日常的な温度の物体がもっとも強く放射する波長帯です。
ろ過の性能は、ほぼすべてこの単位で表されます。浄水フィルターは捕捉できる最小粒子で等級づけられ、通常 0.2〜50 µm の範囲です。0.2 µm のフィルターは大半の細菌を除去できる細かさです。外科用マスクや防じんマスクも同じ範囲の粒子で試験されます。N95 という表記は、もっとも捕らえにくい 0.3 µm 前後の大きさで、浮遊粒子の 95 パーセント以上を捕集するフィルターを指します。
その 古い 名 は いま も 混乱 を生みます。1967 年 まで この単位は 公式 に ミクロン と呼ばれ、ギリシャ の ミュー 一 字 で書かれました。その 年 の 会議 が 単位 の 体系 から 外した のちも、産業 では この 語 が 使われつづけています。半導体 の 製造 は 一 世代 に わたって この 名 を掲げました。チップ は 加工 の 寸法 を ミクロン で示され、1970 年代 の 十 から 1990 年 ごろ の 一 未満 まで 下がりました。そこ で 業界 は ナノメートル に切り替え、さらに 進みました。いま の 世代 の 呼び名 は チップ 上 の どの 実 寸法 にも 対応 しませんが、初期 の もの は 対応 しており、まさに この単位で示されていた のです。
1 マイクロメートルは 1000 ナノメートル、0.001 ミリメートル、10-6 メートルに等しくなります。