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        創(chuàng)新科技 改變世界

        2016-04-21 17:24:19升龍
        奧秘 2016年4期
        關(guān)鍵詞:顯示屏電池動物

        升龍

        可編程的細胞:上帝之手的創(chuàng)作

        基因組編輯的簡單化讓許多疾病不再恐怖,如果讓體內(nèi)的細胞按照我們的要求去運作,比如讓它們適時地合成胰島素,或去攻擊腫瘤,那么許多健康問題將會迎刃而解。

        顯微流控制領(lǐng)域的專家們開發(fā)出一種以硅和玻璃為材質(zhì)的微芯片,這種芯片的表面預(yù)先蝕刻了供細胞流動的通道,沿著細胞流動的方向,通道逐漸收窄,直到細胞無法繼續(xù)向前行進。此時被卡住的細胞因受擠壓而產(chǎn)生形變,細胞膜上便會出現(xiàn)小孔。這些小孔的直徑,夠讓許多可改變細胞運作的介質(zhì)通過,如蛋白質(zhì)、核酸、碳納米管等。這項技術(shù)甚至能將介質(zhì)成功引入脆弱的干細胞和免疫細胞中,而這些細胞無法經(jīng)受以前那種擠壓式的摧殘。

        透明動物:透視生命本質(zhì)

        實驗用動物或組織通體透明,將大大地提高許多生物醫(yī)學(xué)實驗的效率。組織之所以不透明是因為脂肪的存在,如果能找到一種替代脂肪的物質(zhì),那么組織就會變得透明?,F(xiàn)在科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這種方法。首先對嚙齒類動物實施安樂死,并將甲醛注入其體內(nèi),利用心臟將甲醛泵至動物全身;之后,剝?nèi)游锏钠つw,從血管注入一種名為丙烯酰胺單體的白色無味化合物。丙烯酰胺單體可在動物體內(nèi)建立一個具有支撐作用的水凝膠網(wǎng),取代動物組織內(nèi)的脂肪,并使其呈現(xiàn)無色狀態(tài);兩周之內(nèi),這種物質(zhì)可以使一只小鼠變得通體透明。

        透明器官可降低實驗中人為誤差的概率,另一方面可提高實驗效率,豐富實驗數(shù)據(jù),同時減少實驗動物的使用數(shù)量。擁有這項技術(shù),就好比擁有了洞察世間萬物的“透視眼”。

        液體發(fā)電:唾液也能成為新能源

        科學(xué)家們在研制一種微型微生物燃料電池時發(fā)現(xiàn),這種通過向細菌提供有機物,利用細菌代謝產(chǎn)生電流的方法非常有效。唾液中富含有機物,因此利用高導(dǎo)電性的石墨烯電極,在上面附著了唾液細菌,在一周之內(nèi),這些細菌產(chǎn)生了1微瓦(百萬分之一瓦)的電量。雖然1微瓦看起來微不足道,卻足以驅(qū)動諸如芯片、診斷工具、或是糖尿病監(jiān)測儀這樣的微型設(shè)備。

        視力矯正顯示屏:為顯示屏“戴上眼鏡”

        研發(fā)者在智能手機或平板電腦等高分辨率顯示屏的基礎(chǔ)上,做了兩項改動:一是打印一種低成本的、布滿小孔的透明薄膜,覆蓋在屏幕上;二是為智能手機或平板電腦編寫算法,來判斷用戶相對于顯示屏的位置,并根據(jù)驗光處方來調(diào)整投射的圖像。當(dāng)調(diào)整過的圖像通過顯示屏透明薄膜上的小孔陣列時,在軟硬件的共同作用下,屏幕上會產(chǎn)生誤差,正好同視力誤差相抵消,在用戶眼中形成清晰的畫面。這種顯示屏能為近視、遠視、散光和其他更為復(fù)雜的視力問題提供相應(yīng)的矯正。研究人員還計劃開發(fā)一種滑動條,用于手動調(diào)整顯示屏的焦距。或許以后視力有問題的人將不再需要眼鏡。

        納米顯微鏡:微觀世界不再神秘

        一種新型的全息顯微鏡,可以拍攝納米粒子的納米電子顯微鏡能快速檢測藥物、爆炸物中的分子信息。設(shè)想一下,涂料桶或洗發(fā)水瓶中每滴液體都含有標(biāo)注了產(chǎn)品生產(chǎn)信息的微?!拖裰讣y一樣。

        這種全息顯微鏡以商用Zeiss顯微鏡為基礎(chǔ),將它的白熾燈光源換成激光光源。激光照射到待觀察的樣品上,然后發(fā)生散射,形成由激光束和散射光互相干涉而成的三維圖像,并由攝像機錄下。它能夠快速求解描述光在球體上散射的方程中的未知參數(shù)。這些參數(shù)中包含了關(guān)于散射物體的所有信息。它具有納米級的分辨率,而成本只有其他電子顯微鏡的十分之一。

        聲波充電:擺脫電線的纏繞

        聲音其實就是振動的空氣粒子,使用壓電轉(zhuǎn)換器從空氣中獲取振動能量,就可以將機械能轉(zhuǎn)化為電能,而安全、安靜且高能的超聲波似乎就是個完美的選擇。

        uBeam發(fā)射機相當(dāng)于一臺定向揚聲器,可以將超聲波聚焦,產(chǎn)生一個能量“焦點”,與電子設(shè)備相連的接收器負責(zé)接收這股能量,并將其轉(zhuǎn)化為電能。聲波充電系統(tǒng)不僅能讓我們不用再攜帶目前各式各樣且互不兼容的電線和充電器,還可以保證移動設(shè)備在進行高耗電操作時不會用盡電量。而擺脫電線的束縛,還能帶來嶄新的室內(nèi)裝修設(shè)計思路。此外,目前載有沉重輸電線纜的飛機、汽車、太空飛船等運載工具,重量也可以大幅降低。

        儲存熱能的電池 解決未來能源問題

        能源危機真的是未來世界的頭號難題。每年因為熱電效應(yīng)浪費掉的能量著實讓人心痛。而目前一種溫差僅為理論值1/10(低至50℃)的發(fā)電技術(shù)則可以解決這種浪費。該技術(shù)的關(guān)鍵是利用熱耦效應(yīng)。在這個過程中,材料整體的溫度隨電壓而變化,而非僅在電池中產(chǎn)生溫度差。研究團隊使用不帶電的電池芯,配以銅電極,在高溫時進行充電,然后再讓它們冷卻——神奇的事情發(fā)生了,電池的放電電壓比為它們充電時所用的電壓更高。換句話說,用于加熱電池的能量被電池以電能的形式收集了起來。

        當(dāng)然,這項技術(shù)還需要進一步完善,相信在不久的將來,以往白白浪費掉的熱能都會轉(zhuǎn)化為電能,或許能源危機也會得到緩解。

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