十大未來值得關(guān)注技術(shù)DNA打造電腦芯片

1、據(jù)美國大眾機(jī)械雜志報道，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，從DNA“折紙術(shù)”到骨整合技術(shù)，一系列“大想法”受以媒體越來越多的關(guān)注，未來我們將有機(jī)會觸摸壓電顯示器，也有機(jī)會購買自己的第一輛超級電容動力汽車。 1.仿人機(jī)器人仿人機(jī)器人 不管機(jī)器人在外表上與人類如何相似，一旦揭去它們的外衣，你所能看到的不過是一堆堆雜亂的電線，與我們的體內(nèi)環(huán)境毫無相似之處可言。歐洲的一組 科學(xué)家正致力于縮小機(jī)器人與人類之間的這種差距。他們研制的防人機(jī)器人原型能夠高度模擬人類的身體結(jié)構(gòu)。在這種仿人機(jī)器人體內(nèi)，有一副由熱塑性聚合物打造 的骨架，與每一塊肌肉相對應(yīng)的傳動裝置以及類似肌腱的線路。歐洲科學(xué)家的目標(biāo)是研制出與人類

2、更為接近的機(jī)器人，能夠像人類一樣與環(huán)境發(fā)生相互作用并作出反 應(yīng)。 2.直接碳燃料電池直接碳燃料電池 傳統(tǒng)觀點認(rèn)為，煤炭是一種破壞環(huán)境的“骯臟”能源，而氫燃料電池則是一種清潔能源，但新一代直接碳燃料電池卻向這一傳統(tǒng)觀點發(fā)出挑戰(zhàn)。這種燃料電池并不是借助難于獲得的氫，而是通過氧與煤粉(或者生物量等其他碳源)之間的電氣化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生能量。 直接碳燃料電池的優(yōu)勢在于，碳基能源生產(chǎn)并不需要燃燒，效率可達(dá)到傳統(tǒng)煤電站的兩倍左右。據(jù)美國加利福尼亞州的直接碳技術(shù)公司預(yù)計，他們可在 2010年研制出一個使用生物量并且裝機(jī)容量達(dá)到10千瓦的原型。俄亥俄州的Contained Energy

3、公司則希望在不久后利用這項技術(shù)為小型燈泡供電。兩家公司的最終目標(biāo)都是研制出模塊式直接碳燃料電池，通過組裝建造一種新型小規(guī)模發(fā)電站或者 為現(xiàn)有發(fā)現(xiàn)站增加清潔能源發(fā)電裝機(jī)容量。 3.代謝組學(xué)代謝組學(xué) 過去5年時間里，加拿大埃得蒙頓的阿爾伯特大學(xué)的科學(xué)家一直致力于“人體代謝組項目”的研究。這個項目具體是指一個數(shù)據(jù)庫，包含8000個天然 產(chǎn)生的代謝物(人體內(nèi)參與化學(xué)反應(yīng)的小分子)、1450種藥物、1900種食品添加劑以及2900種在血檢和尿檢中發(fā)現(xiàn)的毒素。利用這些信息，研究人員可 以對患者的代謝組學(xué)特征進(jìn)行分析，允許他們通過血液或者尿液檢測得知患者是否喜歡吃巧克力或者患上危及生命的

4、疾病可能性。 目前，進(jìn)行這些檢測需要借助價值數(shù)百萬美元的設(shè)備，而這些設(shè)備通常只有研究實驗室才有。人體代謝組項目的數(shù)據(jù)庫于2007年第一次對外公布，現(xiàn)已得到商業(yè)應(yīng)用，用于進(jìn)行藥物研發(fā)和疾病診斷，讓快速而便利地進(jìn)行個體健康狀況檢測和提供醫(yī)學(xué)指導(dǎo)成為一種可能。 4.DNA“折紙術(shù)”打造微型電腦芯片DNA“折紙術(shù)” 過去幾年來，美國加利福尼亞州理工學(xué)院的科學(xué)家一直將顯微鏡下才可觀察到的DNA串折疊成各種有趣的形狀，也就是所謂的DNA“折紙”。 2009年夏季取得的一項研究突破顯示，折疊的DNA串可用于制造超小型電腦芯片。在此之后，加州理工學(xué)院的科學(xué)家便與IBM的研究人員合

5、作，共同致力于 DNA“折紙術(shù)”研究。根據(jù)他們的研究，三角形等特定形狀的DNA串能夠像硅片一樣在微芯片制造中扮演重要角色。DNA串可以充當(dāng)一個錨定點，用于錨定微 小的電腦芯片組件。這些芯片組件最小只有6納米，與當(dāng)前的45納米這一標(biāo)準(zhǔn)相比可謂是一項巨大進(jìn)步。 5.壓電顯示器壓電顯示器 科學(xué)家長久以來就已了解天然產(chǎn)生的壓電材料的屬性，即可以將電能轉(zhuǎn)化成物理性應(yīng)力，反之亦然。如果將這種特性應(yīng)用到電子顯示器上，便可研制出能 夠改變形狀的顯示器。2010年，這項技術(shù)有望應(yīng)用到主流消費品制造領(lǐng)域，讓移動設(shè)備擁有非比尋常的顯示屏。關(guān)機(jī)時，屏幕可以變硬從而起到保護(hù)作用；開機(jī) 時，屏幕又會變

6、軟，形成一個可按壓的觸摸屏。6.骨整合技術(shù)骨整合技術(shù) 最理想的假肢在活動時能夠像人體自然生長出的肢體一樣。骨整合技術(shù)的目標(biāo)就是將假肢與患者的骨骼完美結(jié)合在一起，充分利用骨細(xì)胞與鈦相容而不是 排斥這一優(yōu)勢。目前，這項技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到小型牙齒和面部植入手術(shù)。研究人員正加緊研究，希望這項技術(shù)能夠在安裝假肢方面得到應(yīng)用。 2008年，德國牧羊犬“卡西迪”(Cassidy)接受了一次成功的假肢(左腿)植入手術(shù)。美國北卡羅萊納州大學(xué)的獸醫(yī)外科醫(yī)生計劃在 2010年利用骨整合技術(shù)再為截肢狗實施6次假腿植入手術(shù)?，F(xiàn)在，他們正考慮對北卡羅萊納州公園的一只虎貓實施這種手術(shù)。但與動物相比，將這項技

7、術(shù)應(yīng)用到 人類肢體上勢必面臨更為巨大的挑戰(zhàn)。 7.水平鉆探技術(shù)水平鉆探技術(shù) 在美國地下1.1萬英尺(約合3352米)的頁巖層內(nèi)蘊藏著數(shù)萬億立方英尺天然氣。由于密集的巖石導(dǎo)致天然氣流動異常緩慢，大部分天然氣根本無 法借助普通鉆井鉆取。解決之道是：首先垂直向下鉆進(jìn)巖層，而后逐漸進(jìn)行90度水平轉(zhuǎn)彎，穿過頁巖天然氣藏。這并不是一個新鮮的想法，但在更高的能源價格以 及更先進(jìn)的技術(shù)促使下，能源公司突然之間開始聚焦這項技術(shù)。2008年，美國切薩皮克能源公司在南部海納斯維勒頁巖天然氣田部署了14個水平鉆井。根據(jù)他 們的預(yù)計，水平鉆井?dāng)?shù)量有望在2010年年末增至40個。 8.動能水

8、力發(fā)電動能水力發(fā)電 傳統(tǒng)的水力發(fā)電需要建大壩，而建造水壩往往是一項規(guī)模龐大的工程學(xué)項目，將改變當(dāng)?shù)氐牡孛埠蜕鷳B(tài)系統(tǒng)。動能水力發(fā)電是一個對環(huán)境影響較小的解決 之道，利用河流與潮汐的自然流動驅(qū)動水下渦輪發(fā)電。自2006年以來，美國Verdant Power公司便一直在紐約的東河(位于羅斯福島東部)測試6個水下渦輪，以證明這項技術(shù)擁有發(fā)展?jié)摿?。這家公司希望在2010年獲得批準(zhǔn)，在東河部署 30個大型水下渦輪，為美國電網(wǎng)輸送1兆瓦特電力。全球其他類似項目也將在不久后完成測試并開始投入全面運轉(zhuǎn)，其中包括在世界上潮差最大的加拿大芬迪灣安 裝的3個水下渦輪。 9.納米紗線納米紗線

9、0;自1991年問世以來，人們便一直用“偉大”二字形容碳納米管。碳納米管之所以擁有吸引力應(yīng)歸功于它們的強(qiáng)度(可達(dá)到鋼鐵的100倍)和出色的 導(dǎo)熱導(dǎo)電性能。但直到現(xiàn)在，我們?nèi)詻]有大批量生產(chǎn)碳納米管的能力。所幸的是，事情正發(fā)生改變。美國新罕布什爾州Nanocomp科技公司正將納米管織成紗 線并在商業(yè)上得到應(yīng)用。最近，這家公司將長度超過6英里(約合10公里)的納米紗線交付給一家大型航空公司。2009年春季，納米紗線進(jìn)行了一次成功的防 彈測試，令五角大樓興奮不已。由于比凱夫拉爾纖維(纖維B)更輕更細(xì)，納米紗線可用于制造下一代防彈衣。 10.超級電容超級電容 發(fā)展電動汽車面臨的最大挑戰(zhàn)就是如何儲存能量。電池性能雖然大幅度提高，但價格仍較為昂貴，充電速度也較慢同時使用壽命較短。超級電容可能成為 一種解決之道，雖然所含電量不及電池(至少當(dāng)前的超級電容技術(shù)如此)，但它們沒有與電池一樣的任何缺陷。也就是說，超級電容壽命更長，沒有化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的 污染和電池記憶問題，同時還具有更大的耐用性。 多年來，研究人員就一心要讓汽車超級電容技術(shù)趨于完美。目前，美國麻省理工學(xué)院正在研究基于納米管的超級電容，阿貢國家