科技報導10月號 442期

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奈米材料製成的超薄天線 支付系統可望再升級

【本刊訊】隨著網路的崛起,現今對於超薄與可穿戴式電子設備的需求逐漸提高。而各項裝置之間的通訊仰賴射頻(radio frequency)天線設備。天線的製作材料一直以來多為金屬,但由於金屬過於笨重,無法製成具有輕量特性且彈性十足的天線。另外,近年來由於奈米技術的發達,使石墨烯與奈米碳管等材料相繼應用,然而導電性不佳卻是這些奈米材料的致命缺點,無法用於製作天線。就在最近,一種由2D無機化合物MXene--碳化鈦(titanium carbide)與金屬所製成的天線新設計,替代過去的使用材料,未來或許可應用於穿戴式設備,並利用網路與其他電子設備連結。

近期一項發表於Science Advances的研究表示,研究團隊研發出一款新型天線,內含有1奈米厚度碳化鈦薄片的水性油墨。這款油墨可以噴塗或印刷至各種材料上,例如玻璃、編織物或是單獨製作成的薄膜。美國費城卓克索大學(Drexel University)的材料工程師高果奇(Yury Gogotsi)與其團隊將碳化鈦薄膜覆蓋在聚酯纖維的薄片上,製作出一款能彎曲的無線電天線。這種薄膜的厚度大約62奈米至8微米,大約是紅血球細胞的寬度。製作出的天線大約6公分長,反射係數(reflection coefficient)低於-10dB,並能發射與接收2.4吉赫(gigahertz, GHz)的無線電天線。

改良電子顯微鏡 展示量子世界不可思議的細節

【本刊訊】研究用設備不斷推陳出新,穿透式電子顯微鏡(transmission electron microscope)的發明令人讚嘆不已,科學家除可透過其發射的電子束看到許多型態的病毒,也可拿來觀察核糖體(ribosomes)或粒線體(mitochondria)等細胞,甚至還能看到單一的原子。然而,近期一刊登於Nature的研究提出一款新型顯微鏡,全新功能首度解鎖!康乃爾大學(Cornell University)物理學家穆勒(David Muller)形容這個「超展開」就有點像上一秒大家還在坐雙翼機,下一秒卻已在搭乘噴射客機了。

這台顯微鏡的第一項重大突破,就是產生迄今為止解析度最高的圖像,即利用特殊鏡頭讓電子束有更好的聚焦效果,有點像為顯微鏡戴上「眼鏡」。此外,研究團隊還開發了一種「超感相機(super-sensitive camera)」,其能快速定位單一原子,如研究中展示的鉬–硫原子鍵結圖像(意即該圖層僅2個原子厚),甚至還能辨識化學鍵長度一半——0.4埃(Å,長度計量單位)的距離,連材料在重複樣式下缺少硫原子所產生的間隙也一覽無遺。

新型可穿戴式超音波貼片 監測血壓更準確

【本刊訊】近期一研究開發一種新型態的可穿戴式超音波貼片,其可用以監測血壓。該裝置可以在不侵入身體的情況之下量測皮膚深處的動脈血壓,及早檢測出心血管疾病,且更加準確。研究團隊表示,這項新發明的表現與目前臨床量測血壓的方式差不多,唯目前該產品仍處測試階段。

加州大學聖地牙哥分校(University of California San Diego)的研究團隊,近期於《自然生醫工程》(Nature Biomedical Engineering)發表這項新技術。團隊成員徐(Sheng Xu)教授表示,截至目前為止,一般的穿戴式血壓測量裝置僅限於皮膚表面或是皮下的信號感測,但這樣的量測是遠遠不夠的;而這項利用非侵入式超音波的新裝置,將可捕捉更多的身體信息。

一般的血壓量測方式,多使用纏繞上臂的充氣袖帶進行測量,主要都是以周邊血壓(peripheral blood pressure)為主。而這款裝置則是量測身體的中央血壓(central blood pressure)。一般的醫學專家認為,中央血壓的量測會比外周血壓來的準確,並且能夠預測心臟疾病。然而,現今量測中央血壓的方式,都是以侵入式的方式為主,如將導管插入患者手臂或頸部的血管之中。其他非侵入式測量則有準確度的問題,測量時血壓計必須保持穩定,且每次都需要在特定的角度位置才能準確量測。