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2008年最激動人心(xīn)的(de)技術

來源:www.ccqkx.org 點擊: 發布時間:2008/2/26 21:14:20

弗朗西斯·阿諾德正在設計製(zhì)造更(gèng)好的酶以分解纖維素。

納米收音機的唯一電路組成是一個尺寸僅為頭發絲直徑(jìng)萬分之一的(de)碳納米管。

馬林·索爾加斯克和他的同事利用磁場耦合共振點亮了一個60瓦電燈(dēng)泡。

  每年,美國《技術評論(lùn)》雜(zá)誌都要評選(xuǎn)出未來幾年將會扮演重要角色的10項技術。這些技術涉及的(de)領域十分廣泛,包括能源、計算機軟件和硬件、生物(wù)成像等等。今年,在名列榜單的(de)10項技術中,纖維素酶(cellulolytic enzymes)和原子磁力儀(atomic magnetometers)兩項成果是科(kē)學(xué)家們努(nǔ)力解決關鍵(jiàn)問題時(shí)的結晶(jīng),而突發事件建模(surprise modeling)、connectomics、probabilistic CMOS、 現實挖掘(Reality Mining)和離線Web應用(offline Web applications)等5種技術則代表著科學家看待問題的(de)全新方式。此外,石墨(mò)烯(xī)晶體管(graphene transistors)、納米收音機(nanoradio)和無線電源(wireless power)這3項技術則是令(lìng)人驚歎的技術創舉(jǔ),它們創(chuàng)造出了嶄新的成果。下(xià)麵菠萝蜜视频在线观看(men)詳(xiáng)細介紹其中的3種。

  纖(xiān)維素酶

  美國加利福尼亞理工學院化(huà)學(xué)工程和生物化學係教授弗(fú)朗西斯·阿諾德(dé)正在應對生物燃料產(chǎn)業(yè)最艱巨的挑戰之一:設計製造更好的酶以分解纖維(wéi)素(sù)。

  2007年12月,美國總統布什簽(qiān)署了(le)《2007能源獨立和安(ān)全法案》。該法案要求到2022年美國至少每年生產360億加侖的(de)可再生燃料,這(zhè)幾乎是現(xiàn)在水平的5倍。在這一總(zǒng)量中,以農業廢棄物、木屑和牧草為原(yuán)料製造的纖維素生物燃料要占到160億加(jiā)侖。如果能夠滿足這一要求,屆時美國的汽油消耗量將會大幅下降,同時溫室氣體排放量和國外石(shí)油進口量(liàng)也會大為減少。

  然而,這一野心勃勃的(de)計劃麵臨著一個巨大的障礙:此前尚沒有人能夠以具備成本優勢的工業(yè)方法生產纖維素生(shēng)物燃料。現在,幾乎所有在美國生產的乙醇都(dōu)來自玉米澱粉。其過程是將澱粉分解成糖,然後再通過工業手段把這些糖發酵變成乙醇。要想(xiǎng)從更加便宜的原料中生產(chǎn)乙(yǐ)醇,就需要一(yī)種可以使(shǐ)糖分子自由形(xíng)成纖維素晶體鏈的有效方式。這是“實現大規模、商業化生產纖維素(sù)生物燃料時最為昂貴的製約環節”,阿諾德(dé)說。

  阿諾德和許多其(qí)他科學家都認為,要想更加高(gāo)效、低廉地分解纖維素,沒有比酶更合適的了。阿諾德已經(jīng)用了將近(jìn)20年時間設計製造新的酶,以用於藥物製造(zào)、去汙等。阿(ā)諾德認為自己正在朝正確的方向前進。

  納米收音機

  美國加利福(fú)尼亞大學伯克利分校的阿曆克斯·澤特爾用納米管製作成的微小型收(shōu)音機可以提高(gāo)從手機到醫療診斷(duàn)等多個領域的設備性能。

  2007年,澤特爾和他的同事成功研製出迄今為止世界上最小的收音機(jī)——納米收音機。這(zhè)部收音機(jī)的唯一電路組成是一個尺寸僅(jǐn)為頭發(fā)絲直(zhí)徑萬分之一(yī)的碳納米管。

  同傳統收音機相比,納米收(shōu)音機具有顯(xiǎn)著的特點:碳納米管集天(tiān)線、調諧器、放大器(qì)和解調器於一身;而在(zài)傳統標準的收音機中,各個功能由相互獨立的部件來完成。

  為探測到廣播的無線電信號,納米收音機的碳納米管被置(zhì)於真空(kōng)管中,並鉤掛(guà)在(zài)電池負極上。廣播(bō)電台的無(wú)線電信號經(jīng)過(guò)後,其產生的電場(chǎng)將不斷“推”和“拉(lā)”碳納米(mǐ)管,也就是碳(tàn)納米(mǐ)管隨無線電信號發生(shēng)共振,利用這(zhè)種共振現象可以探(tàn)測到無線電信號。

  任何無(wú)線設備,從手機到監測環境變化的傳感器,都能(néng)夠從無線收音機(jī)的研發(fā)中獲益。更小(xiǎo)尺寸的電子(zǐ)元件,例如調諧器,將會減(jiǎn)少能量的消耗,並(bìng)延長電池(chí)的(de)壽命。此外,納(nà)米收(shōu)音機(jī)還能(néng)夠將無線通信(xìn)拓展到(dào)新的領域,包括製造引導血液流向以助藥物發揮(huī)更好作用的(de)微小(xiǎo)型設備等。

  無線電(diàn)源

  美國麻省理工學院的(de)物(wù)理學家馬林·索爾(ěr)加斯克正在為構建一個無線傳輸電力的世界而(ér)努力。
  有關無線電源的想法由來已久。早在19世紀30年代,邁克爾·法拉第就發現,周圍磁場的變化將在電線中產生(shēng)電流。19世紀晚期,尼(ní)古拉·特斯(sī)拉有了一個(gè)偉大的構想,那就(jiù)是將電傳送到世界各地。因為很難構建一(yī)個可以延伸到每座城市(shì)、每棟大樓和每個房間的基礎架構,特斯拉將視線轉向了無線傳輸。他製定了一個(gè)發射塔規劃,想以無線的方(fāng)式在遠隔數公裏之(zhī)外的地點間傳輸(shū)電力。他的團隊(duì)確實(shí)在此方麵作了一些試驗,但在(zài)發射塔建成之前,他們的經費就用完了。後來,由於工業界接受(shòu)了以有線的(de)方式傳輸電力,無線電源的夢想也就隨之擱淺。不過,特斯拉申請(qǐng)了這方麵最初的一個專(zhuān)利。

  2007年6月,索(suǒ)爾加斯克領導的一個小組宣布,他們(men)成功地利用無線輸電技術點亮了一個離電源約2米遠的60瓦電燈泡。其試驗過程如下:兩組磁性線(xiàn)圈在相同的頻率下發生共(gòng)振,當其中一個線圈連上電源後,該線圈產(chǎn)生的共振磁場(chǎng)顯著增加,另外一個沒有連(lián)接電源的線圈的共振磁場也跟著上升,隨後這個線圈就產生了(le)電能。

  也許,在可預見的未來(lái),在家庭、圖(tú)書館、機場和咖啡館裏給筆記本電腦和手機自動無線充電會成為現實。


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