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地球上的物質可以分為「元素」與「化合物」兩大類，而且是以固態、液態或氣態的型式存在自然界，這裡我們先來談談元素與化合物的差別，再討論什麼是固態、液態或氣態，後面才能再討論更深入的材料科學。

要學習自然科學，要先從「元素週期表」開始，因為地球上存在的所有物質均是由元素週期表中的一種或數種元素組成，如果將地球上的物質比喻成生物，則元素就好像細胞一樣，不同的細胞排列組合可以形成不同的生物，不同的元素排列組合可以形成不同的物質。

目前積體電路的製程技術可以將電子元件的「閘極長度(Gate length)」或稱為「線寬」製作得非常微小，科學家對於微小尺寸的稱呼，通常是以「微米」與「奈米」為基準，這些都是長度的單位，我們來看看它們到底有多小吧！