台灣奈米科技新聞信, Vol. III, No.12, 12/1/2004
Chief Editor: Dr. Sinclair T. Wang, CEO, TAINANO, Inc.
TNN第三卷 第十二期 綱目
// 奈米科技將推動光電技術發展 / 修改化學武器公約 /
/ 奈米科技需要研發重於規範 / 民調顯示大眾可以分辨出奈米科技的益處 /
/ 頒獎會外的抗議顯現出奈米科技的意見矛盾 /
印度和以色列簽署奈米科技研發合作意向書 //
// 諾貝爾獎得主認為21世紀是奈米塑膠的世紀 / 鐵電性奈米碟和奈米桿的記憶儲存技術 /
/ 科學家找出讓陶瓷更堅韌的原子秘密 //
// 霍爾效應開啟自旋電子學契機 /
科學實驗證實超導體中的一個新電子狀態 /
/ 未來超級電腦的控制電路即將在芬蘭產出 //
// 日本利用富勒烯衍生物實現高遷移率n型TFT / 用奈米碳管當試管進行聚合反應 /
/ 透明又導電的奈米碳管網路 /
用螢光顯微技術來觀測碳奈米管 /
/ 在矽晶基板表面上成長的磷化銦奈米線 / 用奈米碳管紡出較強的導電紗 /
/ 用水來增進奈米碳管的長成 / 利用閃光來黏接聚合性奈米纖維 //
// 令女性厭惡的男性體臭的根源物質 /
用奈米技術開發抗花粉過敏症新技術 /
/ 日本利用製版和刷板技術研製人造毛細血管 /
人造血管更細更柔軟向毛細領域邁進 /
/ DHEA具有瘦身效果、可減少老年人體內脂肪 /
日本產綜研將量子點應用於癌症診斷與治療 /
/ 二氧化矽奈米微粒能釋出抗菌物質 /
壓力讓染色體老十年 /
/ 用奈米粒子快速檢驗出血型大腸桿菌 / 用排列的奈米碳管來接納骨質 /
/ 奈米管進入生物細胞後仍然會發光 //
//
化學環境會對原子的性質造成影響 /
美國加州科學家製造出第一台矽晶雷射
/
/ 新型太陽能電池 /
螢光顯微術解析度再上層樓
// 火車軌道新概念 //
// 廣義相對論的最新驗證 /
無藥可用的隱憂 /
人工視覺離我們有多遠 /
/ 宇宙射線來自超新星殘骸 /
過去的70年是8000年以來太陽活動最頻繁的時期 /
/ 格陵蘭的冰川正在加速前進 / 氣溫升高的惡性循環 /
/ 人類因會跑步而於演化中勝出 //
11/17/2004, Nanotech Web, 根據產業分析專家Strategies Unlimited最近發表的研究指出，奈米科技將對光電領域產生重大的衝擊。這家專門從事產業分析的加州公司指出，材料的次微米特性將會提昇許多新穎光電元件的特性。這份研究報告列出高效率的LED、太陽電池的突破性設計、以碳奈米管為主的顯示器及生物感測器等，認為它們具有相當的潛力。不過，這份探討奈米光子學 (Nanophotonics) 的報告中也指出，要預知哪一種技術將會真正具體化地實現是最困難之處。
該公司光學元件研究部主任Tom Hausken表示，2004年各國政府投資在奈米科技研發上的經費超過四十億美元，不過是市場重視的不是科技上的成就，而是產品以及實際的功能，因此真正的挑戰將是如何確認市場上的機會及投資規模，以滿足這些要求。 至於目前奈米科技的現況，Hausken認為多半仍處於實驗室的階段，但他也指出已經有相關應用出現在我們的生活中。許多研究發展一直持續著，且將陸續走出實驗室之外。例如三星 (Samsung) 預計明年要推出碳奈米管顯示器，同時目前已經有一些量子點 (quantum dot) 的產品(做為醫學上的螢光標籤問世。 在如何將技術商品化方面，Hausken指出，雖然新興公司是孕育研究與發展技術的最佳之處，但他們本身並無足夠的耐心以充分的資源來支持產出的商品化，因此他認為最可能成功的作法是，擁有新點子的新興公司與諸如康寧或杜邦等大廠等建立合作關係。
11/15/2004, Chemical Weapons Covention, 非洲國家利比亞(Libya) 已獲得一些國家的支持，將可依據其請求修改生效於1997年4月29日的化學武器公約 (Chemical Weapon Convention,
CWC)，使得該國可將一先前生產軍用化學武器的工廠轉型為一座民用製藥工廠。 目前監督此項公約執行的單位是擁有41個會員國的限制化學武器組織 (The Organization for the Prohibition of Chemical Weapons,
OPCW)執行委員會，。此委員會日前全體一致地同意此項要求並建議對此項化學武器公約進行修改。而根據OPCW發言人Peter Kaiser表示，為了使此項公約修改的請求產生效力，此項請求必須經過所有會員國的同意。但如果沒有會員國反對此項請求，則化學武器公約的修改則可視為被各會員國採納。
本次條約的修改獲得美國的大力支持，並可預期在今年(2004年)12月前獲得通過。而除了美國之外，尚有包括英國在內的16個會員國支持本次條約修正案。美國派駐OPCW的代表Eric M. Javits表示：「本次化學武器公約之修改不僅適用於利比亞，也適用於各個會員國，以及未來所有新加入的會員國，使得各會員國可以合法地將其原本擁有的化學武器設備轉應用於和平用途」。
化學武器公約內第五條規範了化學武器製造設備的限制，其限制所有的成員國必須於化學武器公約生效之日起六年內，也就是2003年4月29日前，摧毀其所擁有的化學武器生產設備，或將其轉型並應用於和平用途。 利比亞在該國於2003年12月宣布放棄其所擁有之大規模毀滅武器之後，直到2004年2月才加入該公約。利比亞希望能免除化武公約中「轉型為和平用途後的設備，需有十年的監督期，以確保無非法生產化學武器之虞」的限制。 利比亞此次所希望轉型之前用於生產糜爛性毒氣硫芥子氣 (Sulfur Mustard) 的Rabta廠，為民用製藥廠。該國希望未來能利用此工廠生產低價位且用於治療愛滋病、瘧疾以及肺結核的藥物，以提供給鄰近的非洲國家或其他發展中國家。
12/10/2004, United Press International, 奈米科技所研發出來的奈米材料以及奈米尺度的製造，目前已經引來越來越多的顧慮，但是有許多專家日前表示，這個奈米領域乃是非常新的科技，因此我們手上其時沒有足夠的研究證據來知道我們所需要的規範，甚至於不知道究竟真的會有安全上的問題。奈米科技對環境衝擊的研究專家Mark Wiesner表示，有關目前對奈米材料的毒性顧慮，其中大部分都是出於臆測。某些奈米材料有可能是具有毒性的，然而其中某些也可能完全是無毒的，但是事實上我們是沒有把握的。不管如何，奈米科技卻蘊含著許多新技術的可能，例如癌症的新療法，新的技術來清理污染，以及許多應用廣泛的新材料。
12/10/2004, Small Times, 美國北卡羅來納州立大學的一個研究團隊正在證明，針對一種新科技的來臨，如果我們能夠主動積極地在這種新科技可能對社會的衝擊，尋求公民大眾的意見參予，這至少可以是一種有效的工具，來降低大眾面對一種新科技時，傾向於產生過度焦慮的趨勢。在美國國家奈米科技推動計劃所授權，由美國國家科學基金會的經費贊助之下，這個研究團隊應用了各種議題群組，也就是焦點群組，以及非常多樣廣泛的公民會談，例如包括了面對面的會議和網路線上會議，來尋求公民對奈米科技意見的參予。經過這樣的程序，他們發覺它們的民調顯示，大眾是可以認清體會奈米科技的益處的。
12/10/2004, CORDIS News, 德國政府撥了兩千七百萬歐元的金額，來頒獎給幾個在奈米科技領域研究的年輕科學家。但是於頒獎會的同一天，在英國卻有一大群抗議者糾集，來阻礙一個奈米科技產業的大會。這種強烈的對比，顯現出人類社會針對奈米科技在意見上的矛盾和分歧。
德國政府的獎金頒發給了17個年輕的奈米科技科學家，他們將可以以此獎金來建立他們自己的研究團隊。這些受獎的科學家所要研究的重點包括了許多不同奈米科技的應用領域，例如奈米材料的研發，奈米化學，奈米生物和奈米電子等等。另外一方面，英國的抗議運動的領導人對奈米科技大會的代表也提出了他們所擔慮的一些議題。其中最重要的幾點議題就是有關奈米粒子的毒性，奈米科技被應用在軍事國防上，奈米感應器被過度應用在控管和監督上，自然物質的專利權，以及殘障者權利的被剝奪等。
12/8/2004, The Economic Times, 印度和以色列於最近簽署了一份奈米科技研發合作意向書，要來在例如奈米先進材料和其他奈米科技的領域，一起推動研究和發展，以便能共同開發出一些產品來推向世界市場。這個合作意向書乃是由印度政府的科技部部長Kapil Sibal和以色列副總理Ehud Olmert所共同簽署的。
在簽署典禮之後，印度科技部部長Kapil Sibal表示，這個合作意向書乃是正式理解備忘錄的前奏而已，當他於明年訪問以色列時，才會由雙方再正式簽署這個合作備忘錄。
12/10/2004, Delhi Newsline, 諾貝爾獎得主有機金屬化學家Alan G. MacDiarmid表示，21世紀將會是奈米塑膠的世紀，新的材料一定會一一被開發出來。不管是經過用心設計或是無意中發現的，其實大部分可能都是無意中的，將會是未來在材料科學中扮演著一個極重要的角色。此乃是Alan G.
MacDiarmid在印度首都新德里國家物理實驗室以”電性聚合物和奈米科學”為主題所發表的演說。
Alan G.
MacDiarmid表示奈米科技將讓我們看到許多完全新的一些現象，這些新的特性將可以應用在許多新材料的開發。能源問題也是Alan G.
MacDiarmid所一直在關心的。他表示這個問題也將可以應用物理學和工程學在奈米科技的進展上來獲得解決。
12/9/2004, Nano Apex, 美國Arkansas大學的物理學家們，在微小的奈米碟和奈米桿中已經發現了一種新的狀態，此發現將有可能使得科學家將目前記憶儲存的能力提昇一千倍以上。此發現同時也開啟了物理學上的一個基礎研究上的新領域。Arkansas大學的物理學家Laurent
Bellaiche表示，他們所發現的是一個嶄新的現象，如果未來將之應用在資訊儲存上面，將可以製造出新一代儲存量巨大的記憶體。他們將其研發成果發表於12月9日出刊的Nature期刊中。此研究團隊中的另一個科學家Ivan
Naumov表示，這種新發現具有秩序排列的新狀態，從科技的相關聯性而言是前所未見的。這種新的狀態之所以可以存在乃是由於奈米尺度的磁碟完全不容許失序的狀況發生的特性，而這種特性乃是尚未被科學界發現和描述過的。
此研究團隊所研究的乃是在奈米尺度中的鐵磁性物質。令他們驚訝地，當溫度降低時，這些鐵磁性奈米粒子的偶集會形成一種新的狀態。於是他們用電腦模擬來找出當溫度降低時，這些奈米桿和奈米碟到底變成怎樣。他們的研究發現，不僅沒有產生極化現象，這個新現象會產生出科學家所稱的陀螺儀力矩
(toroid moment)，這會以一種類似漩渦或是龍捲風的樣式旋轉。這些力矩可以以任何一種方向旋轉，形成一種雙穩定的狀態，因此可以像極性化一樣被利用在茲勳儲存上面。
12/8/2004, PhysOrg.com,
先進的陶瓷是一些非常好用的材料，它們可以用來抵擋會將鋼鐵融熔的高溫，也可以對抗最具腐蝕性的化學藥物。要是它們能夠不是那麼脆就會更為完美。非常差的對抗裂紋破壞的能力，使得這些先進的陶瓷材料都無法廣泛地被應用唯一些結構材料。但是現在解決這個缺憾的技術可能就快要來臨了。
一個由美國國家能源部所屬的勞倫斯柏克萊國家實驗室的科學家所領軍的一個聯合研究團隊，在原子的層次裡已經找出一些秘密，可以導向新一代更為堅韌的先進陶瓷的開發，來應用在一些類似氣體渦輪引擎上面。這個聯合研究團隊利用了在柏克萊實驗室中的國家電子顯微術中心的獨特設備，獲得了一些有關氮氧化矽陶瓷的原子層次解析度的影像。這些氮氧化矽乃是經過稀土族氧化物燒結增強過的，可以防止任何裂紋的擴展。這些影像也是第一次顯示出每一個稀土族原子在最終陶瓷材料中的確切位置，也解開了他們的存在如何增強陶瓷的秘密。
11/12/2004, Physics Web, 美國科學家首度觀察到自旋霍爾效應 (Spin Hall effect)。早在三十多年前，俄國理論物理學家就已經指出，在有電場的情況下，由於自旋－軌道交互作用 (spin-orbit interaction)，行進中的自旋向上和自旋向下電子會朝相反的方向偏折，導致兩種電子分別累積在導電樣品的兩側，產生自旋累積 (spin accumulation) 的現象。此現象由於與古典霍爾效應相類似，因此被稱為自旋霍爾效應。雖然經過多年的努力，自旋霍爾效應一直沒有被觀察到，最近加州大學聖塔芭芭拉分校(UCSB) 的David Awschalom等人終於在實驗中觀察到這個現象。
加州大學聖塔芭芭拉分校(UCSB)
的David
Awschalom等人終於在實驗中觀察到自旋霍爾效應。(照片來源: Julian Davis)
加州大學聖塔芭芭拉分校(UCSB)
的物理系教授David
Awschalom
Awschalom和他的研究同僚分別對砷化鎵 (GaAs) 和砷化銦鎵 (InGaAs) 晶片進行測量。為了要測出自旋霍爾效應 (即自旋累積)，他們首先將線性偏振的雷射光束聚焦在半導體晶片上，然後以雷射光束掃瞄整個晶片，並且測量從每個位置所反射的雷射光束的偏振方向。由自旋累積的區域反射的雷射光束，其偏振方向會發生偏轉，此即所謂的「克爾旋轉」(Kerr rotation)。實驗結果顯示，在有施加電場的情況下，樣品兩側確實累積了極化方向相反的自旋。 雖然觀測到的效應很小，但是這個效應的存在使科學家可以利用電場而非磁場來操控電子的自旋，因而提供一個在半導體材料中傳遞自旋訊息的新方法，這對於製造實際的自旋電子元件 (spintronic devices) 將有所助益。詳見Y K Kato et
al., Sciencexpress 1105514 (2004).
11/19/2004, Science Daily, 物理學家運用實驗證明，高溫超導體的波函數除了一般所認為的偶函數外，另外還有奇對稱形式的波函數。超導體依據超導臨界溫度的不同可分作傳統超導體和高溫超導體，一般而言臨界溫度在液態氮之上 (77K) 便稱為是高溫超導體。這兩種類型的超導體儘管超導機制不盡相同，但是他們的超導電子波函數都具有相同的偶對稱的性質。
賓州州立大學的Ying
Liu利用一個精巧的實驗證明了高溫超導體Sr2RuO4的超導電子波函數是奇對稱，
而且是目前所知唯一的一種奇對稱超導體。(照片來源:
John Passaneau, Penn State)
美國賓州州立大學的Ying Liu利用一個精巧的實驗證明了高溫超導體Sr2RuO4的超導電子波函數是奇對稱，而且是目前所知唯一的一種奇對稱超導體。過去已經有別的實驗發現Sr2RuO4應該有奇對稱的電子波函數，但是Ying Liu的實驗是一個yes-no的問題，也就是給出了直接的證據。他的方法是將Sr2RuO4和一塊偶對稱的超導體(Ag0.5In0.5)做連結，並在接面形成約瑟芬接面 (Josephson Junction)。這時它可以利用外加磁場造成電子波函數干涉的方法來研究超導電子波函數在Sr2RuO4和偶對稱超導體中的相位關係。實驗結果發現，Sr2RuO4的超導電子波函數的確是奇對稱的。這個現象的溫度大概是在絕對溫度一點五度附近。這種新的超導電子波函數儘管是目前唯一的一種，但可能在其他材料或是其他溫度中也有類似的情形，而這對未來超導技術的應用發展，似乎依舊是需要廣泛的研究。
參考文獻:
Odd-Parity Superconductivity in Sr2RuO4, 12 November 2004, Science
12/8/2004, PhysOrg.com, 未來超級電腦的控制電路，對在極度低溫中運轉的量子電腦，將可以增強其運算的精確度和效率。量子電腦必須在一個大約攝氏
–273度的環境中方可以正常地運轉。目前芬蘭的科技研究中心正在為這種超級電腦製造一個可以在這種超級低溫下運作的控制電路。
未來的超級量子電腦將可以用來針對資訊科技上編碼的破解，也可以針對巨大型的資料庫來進行搜尋，而這些任務都是目前的電腦無法達成的。量子電腦的記憶體位元將可以同時擁有好多個狀態。這種特殊的功能已經可以讓目前全世界僅有的幾台所謂量子電腦，在未來能夠達到超級的效率，雖然現在這幾台量子電腦還是處於出其原始的模型。
11/15/2004, Nikkei BP Network, 日本產業技術綜合研究所（簡稱產綜研）日前宣佈，利用含有富勒烯（C60）衍生物的n型半導體材料開發出了有機TFT（薄膜晶體管），該材料的電子遷移率（μ）達0.067cm2/Vs。這一數值在利用有機材料的鍍膜而形成的n型半導體膜中是最高的，與過去普遍作為製作有機TFT的材料而使用的p型半導體材料的值（鍍膜時）幾乎相同（圖1）。據稱是利用“自凝”特性，形成結晶薄膜後，通過提高其導電性而實現的。可以說又朝著利用鍍膜方式實現同時採用n型和p型兩種有機材料的CMOS有機晶體管邁進了一步。此項成果已經在2004年9月於仙臺召開的第65屆日本應用物理學會學術演講會上發表過。
圖1：n型有機半導體的電子遷移率也已接近p型半導體
產綜研此次使用的半導體材料為“C60MC12”。是通過使一種名為長鏈烴基（Long Chain Alkyl Groups）的長絲狀有機材料與由碳聚合成球狀的富勒烯進行化合而生成的。也就是說，形成了像帶絲線的氣球一樣的形狀。先將這種材料溶入CS2溶液中，再利用旋涂法涂布於含有多晶硅層的SiO2底板上進行成膜。 利用X線衍射等方法對成膜後的C60MC12進行分析發現，各分子形成了如下結構：通過自凝特性，富勒烯部分規則地排列成了薄膜狀，而2個薄膜則通過內側的烴基結合到了一起（圖2）。由此可以推測，由於富勒烯部分整齊排列成結晶狀，而在分子間形成了類似金屬的傳導區，由此就實現了此次的高遷移率。 僅在這種涂布狀態下μ就高達0.049cm2/Vs。而產綜研為了進一步提高遷移率，對其做了熱處理，由此達到了0.067cm2/Vs。具體來講，就是將這種薄膜在100度的真空環境中放置12個小時。經過這種熱處理，C60MC12的結晶特性得到了提高。
圖2：富勒烯衍生物“C60MC12”通過自凝作用形成平面的薄膜狀
11/24/2004, Nanotech Web, 英國牛津大學和Nottingham大學的科學家以單壁奈米碳管當作一種”試管”，來在其中進行一個聚合化反應。此反應所產生出來的富勒烯環氧聚合物 (fullerence
epoxide polymer) (C60O)n具一種直條式而沒有分衩的外型結構，這乃是前所未見的。類似這種物質通常都會糾纏在一起，並且以具有分衩的三為結構體存在。
牛津大學的科學家David Britz和Nottingham大學的科學家Andrei Khlobystov表示，在這個實驗的狀況下，奈米碳管乃是扮演著一種奈米尺度上的惰性反應槽，此乃是全世界最小的試管，其容積僅有一個zeptoliter，10-21公升。他們所使用的奈米碳管的內部直徑大約僅有1.2奈米，而長度大約為2微米。這群科學家宣稱，金氏世界紀錄已經驗證了這些奈米管的試管確實形成了全世界最小容積的反應槽。
這個研究團隊乃是將C60O和直徑13.6或是14.9 Angstroms的開口單壁奈米碳管混合，來進行這個實驗反應。他們在攝氏50度下，將從超臨界二氧化碳來的C60O填滿了這些奈米碳管，經過大約有六天的時間，這些進入了奈米管的分子就會形成一種C60O@單壁奈米碳管的豆莢結構體 (peapod structures)。他們接著再將這些C60O@單壁奈米碳管的豆莢結構體加熱到攝氏260度，經過三天，這些C60O分子的頭尾就會聚合在一起。
圖片來源:
牛津大學David
Britz
牛津大學的科學家David Britz表示，這種技術中最大的挑戰乃是在於如何將具有反應性的化學基的分子鑽入奈米碳管之中，而且能夠確保這些分子在奈米碳管尚未封口之前，彼此之間不會進行任何的化學反應。為了要克服這項挑戰，他們利用了超臨界硫體的方法來開發出一種新的技術，讓他們能夠在較低的溫度下就可以將C60O分子插引入單壁奈米碳管之中。
同一主題的相關報導請參閱Chemical & Engineering News, 11/29/2004, Volume
82, Number 48, P. 7.
牛津大學的科學家David Britz使用 POV-Ray(tm) 軟體所獲得的 (C60O)n聚合物在奈米碳管中合成的影像。
11/12/2004, Nanotech Web, 最近美國加州大學洛杉磯分校的科學家們最近針對單壁奈米碳管的網狀結構 (networks of single-walled carbon
nanotubes) 進行研究，他們發現奈米碳管所形成的網狀結構體不僅是透明的而且是具有導電性，其直流電流的導電性呈現出一種二維的滲透 (percolation) 行為。
加州大學洛杉磯分校的George Grüner等人是使用60μm厚的氧化鋁膜，真空過濾有機溶劑三氯甲烷的單壁奈米管懸浮液，以形成碳管網絡；增加通過氧化鋁膜的懸浮物體積，則可以提高所形成網狀結構的密度。這種網狀結構是否具有導電性的關鍵，在於其奈米管密度是否超過最小值低，亦即跨越滲透的閥值。這種網絡同時具有良的透明度。 George Grüner表示，展透是個很重要的課題，而隨機網路(random
networks)因密度變化所發生的展透相變 (percolation transition)正是這種觀念的實現。該研究小組製作的奈米管網絡可以用來研究這種相變在二維的相關現象；目前這方面的研究還很稀少。
加州大學洛杉磯分校的George Grüner教授
研究人員表示該碳奈米管網路的光參數與氧化銦錫相近，後者是標準的透明導電材料，因此碳管網路可以應用在如顯示器、太陽能電池等需要透明電極的裝置中，或是用來製造在可撓式電晶體及感應器等光電元件中。Grüner指出，由於碳管有很高的電子及電洞移動率 (mobility)，因此可以製成高度透明但又導電的網路。 奈米管網亦可應用於可撓式電子元件中。由於碳管的導電通道在表面，與外在環境的作用很重要，因此可以做為感應器。透過這類結構與識別層的結合，科學家可望用它來辨識特定的化學及生物分子。詳見近期的Nano Letters。
11/9/2004, Nanotech Web, 美國科學家發展出利用螢光量子點 (fluorescent quantum dot) 配合光學顯微鏡去觀察單壁奈米碳管 (single-walled carbon nanotube) 的技術。此項技術可望應用在奈米碳管元件的製造上。這項研究近期刊於Nano Letters.
加州大學河堤校區的Mihri Ozkan表示，這種螢光顯微術可以用來觀測及操作奈米碳管，相較於笨重的高解析度電子顯微鏡或原子力顯微鏡，它具有簡單且便宜的優點，奈米碳管元件相關研究將因此受惠。 該研究小組採用內核為硒化鎘 (CdSe)、外殼為硫化鋅 (ZnS) 的量子點，在硫酸醇陰離子介面活性劑 (SDS) 溶液中去標的 (label) 奈米碳管。由於介面活性劑的膠質粒子會和量子點外殼的鋅離子產生靜電作用，奈米微晶因此會黏附在碳管的側壁上。奈米微晶會發出螢光，科學家因而能以光學顯微鏡觀察碳管的影像。由於碳管比光學系統的解析度還小，顯現的螢光影像寬500 nm，相當於光學顯微鏡的解析極限。
加州大學河堤校區的Mihrimah Ozkan研究團隊，Mihrimah Ozkan (坐著)，Sumit Chaudhary，Joong Hyun Kim和 Krish Singh (站立者，由右至左)。
Ozkan表示，這是人類首度以螢光技術去辨識成束的單壁奈米碳管；拜介面活性劑之助，碳管可以不受管壁pi電子堆疊的影響而持續發光。該小組相信此技術除了提供一個在液體中觀察或操控碳管的簡便方法，科學家還可藉此了解碳管順向排列的過程。目前該小組計劃發展在螢光顯微鏡之下微操控奈米碳管的能力，並且研究這種標的過程與配位體 (ligand) 分支特性抑制米微晶活性之間的關連。
11/10/2004, Nanotech Web, 荷蘭研究人員首度在矽與鍺基板上以磊晶方式生長出磷化銦奈米線。這個由飛利浦研究實驗室與Delft科技大學Kavli奈米科技中心的科學家所組成的團隊表示，這項成果對於整合具有良好光電及高頻特性的III-V族半導體與標準矽製程技術將有所助益。
一般來說，晶格常數與熱膨脹係數的差異會妨礙III-V族半導體在IV族材料上的生長，例如磷化銦及鍺之間的晶格不匹配 (lattice mismatch) 為3.7%。不過將材料生長成奈米線的形式似乎可避開這個問題。為了在鍺上生長奈米線，研究人員在基材表面上塗上一層金薄膜，然後加熱使金膜分解成微小顆粒，做為以vapour-liquid-solid (VLS) 方式成長磷化銦奈米線所需的觸媒。
在一塊矽晶基板上以磊晶的方式成長出來磷化銦奈米線的電子顯微術影像。
該研究小組以此方式在鍺 (111) 與鍺 (100) 表面上生長磷化銦奈米線。飛利浦的Eric Bakkers表示，雖然VLS並非新技術，但他們卻是第一個成功地在矽與鍺基材上生長III-V族材料的研究團隊。他們也製造了電極接觸連接生長在n型鍺 (111) 上的磷化銦奈米線，此奈米線的典型接觸電阻係數約小於10-8Ω cm2。 該小組宣稱，他們將研究結果發表在Nature Materials後，更進一步克服高答8.7%的晶格參數不匹配，成功地在矽基材上生長出磷化銦奈米線。
11/22/2004, Nanotech Web, 美國德州大學達拉斯分校和澳大利亞CSIRO紡織和纖維科技中心的科學家，以乾式紡織的方法，已經能夠將多壁奈米碳管紡成交纏的紗，這種殺的強度不僅較高而且具有很好的導電性質。這些纖維未來將可以應用在許多領域之中，例如結構上的各種複合物，防護性的衣物，人工肌肉，電子上的紡織品，熱導管和超級電容器等等。
德州大學達拉斯分校的科學家Ray Baughman表示，他們所紡出來的多壁奈米碳管紗不僅強度高，堅韌而且非常地柔軟，它們還可以防止打結，潛變，對抗化學反應和輻射反應，導熱性和導電性佳，可以縫紉加工，可以被紡成布料，而且適用的溫度範圍從絕對零度到超級高溫皆可。他們乃是利用自從石器時代末期就已經存在的傳統紡紗技術，稍加修改來製造出其奈米碳管紗。從沉積在一塊基板上，具有長度大約相同的奈米管”森林”中，他們抽出直徑10奈米的多壁奈米碳管，再抽取時同時施加一個扭轉力道。
Ray Baughman表示，此技術的秘訣在於紗的扭轉以及其所產生奈米尺度中的磨擦力，來提供奈米碳管間的機械結合力，而來產生奈米碳管紗的強度，而不是仰賴微弱凡德瓦爾力的作用或是聚合結合力。為了要能夠獲取最大的多功能應用的特質，例如要將此紗應用在結構體的同時，也能具有人工肌肉，超級電容器，熱導管或是燃料電池的功能，那麼使其不產生聚合物是非常重要的。
美國德州大學達拉斯分校的科學家Mei Zang (左立者) 和 Ray Baughman。 澳大利亞CSIRO紡織和纖維科技中心的科學家 Ken Atkinson (沒有參予攝影)。
11/23/2004, Nanotech Web, 日本國家先進產業科技中心 (National Institute of
Advanced Industrial Science and Technology, AIST) 的科學家宣稱，他們利用水已經可以解決目前在奈米碳管的合成過程中的許多問題。這群科學家乃是應用水的液體，在進行單壁奈米碳管合成的化學蒸氣沉積 (chemical vapour deposition,
CVD) 製程中，來增進奈米碳管長成反應中的催化活性。利用這種新的技術所生長出來的奈米碳管乃是一些垂直排列的奈米管所形成的森林，而且很容易就可以將其從催化劑中分離出來。所獲得的奈米碳管其碳的純度可以超過99.98%。
日本國家先進產業科技中心先進碳材料部的科學家Kenji Hata表示，目前所有有關奈米碳管的應用都可以因著這項技術的開發而受益匪淺。能夠完全免除那些昂貴的，耗時耗力的，而且可能具有破壞性的成長後純化處理的製程，意味著經過初步生產所獲得的既有奈米碳管產品的純度就已經足夠來被應用在生物科技，化學和磁性研發上面。而且在場發射電晶體的應用上也將有所助益，因為如果所用的奈米碳管中純度不夠，其中的雜質將會嚴重地影響其效能。
Kenji Hata和其研究同僚藉著乙炔的化學蒸氣沉積法來製造奈米碳管，其中他們使用了氬氣或是氦氣混合著氫氣，並且加入了一些定量控制的水蒸氣。他們於試驗中發現，因著這些定量水蒸氣的存在，可以在整個化學蒸氣沉積過程中，將不定型碳從催化劑的表面移除，而來改善催化劑的活性和其使用壽命。這個研究團隊將此技術應用在好幾種不同的催化劑上面，其中包括了奈米鐵粒子和矽晶晶圓上，石英上和金屬金箔上的噴濺金屬薄膜。這種製程可以在大約10分鐘內製造出長度有2.5厘米的奈米管。相對之下，在一般乙炔的化學蒸氣沉積法中，這些催化劑大約僅有一分鐘的化學活性而已。
日本國家先進產業科技中心 (National Institute of Advanced Industrial Science and
Technology, AIST) 的科學家
由左至右: Tatsunori Namai，Kohei Mizuno。中排: Sumio Iijima和Motoo Yumura. 後排: Takeo Yamada， Don N Futaba和 Kenji Hata。
照片來源: Kazuyuki Hoshikawa.
10/29/2004, Nanotech Web, 美國加州大學洛杉磯分校(UCLA)的科學家發現，相機閃光燈可使聚苯胺 (polyaniline) 奈米纖維黏接在一起。這種閃光焊接技術(
flash-welding) 可望用來製造非對稱性 (asymmetric) 奈米纖維膜、高分子-高分子奈米複合材料，以及圖案化的高分子奈米纖維薄膜。 詳見近期的Nature Materials. 加州大學洛杉磯分校的Richard Kaner表示，其研究生Jiaxing Huang是在拍攝聚苯胺奈米纖維的照片時，意外發現此現象，過程與2002年發現閃光燈可以點燃單壁式碳奈米管(SWCNT)如出一轍。與碳奈米管不同的是，除非閃光燈距離在0.5公分之內，否則奈米纖維不會燃燒。藉由調整閃光燈的距離，研究人員可以避免燃燒製造出平滑的薄膜。
美國加州大學洛杉磯分校化學和生物化學系教授Richard
Kaner
該小組研究後發現，閃光的能量雖不足以熔化聚苯胺塊材，但卻有局部加熱的效果，尤其是在聚苯胺鍊的載色體 (chromophores) 附近，因此可使聚苯胺纖維產生化學交聯
(chemical crosslink)。載色體因聚苯胺的光熱轉換而吸收可見光，使高分子鍊間產生更多放熱交聯反應。由於聚苯胺導熱慢，光熱轉換與交聯反應所釋放的熱會累積在奈米纖維之內。 將導電聚苯胺奈米纖維的不規則網絡 (random network) 暴露於閃光燈下，可使其於表面形成連續的薄膜，底下則不受影響。由於交聯過程也會改變纖維的溶解度，因此這項技術可以快速製造非對稱薄膜，用於分離膜 (separation membrane)、化學感測器和致動器 (acutator) 中。
研究人員也利用光罩選擇性地焊接薄膜的特定部份，在膜上製造出圖案。Kaner指出，聚苯胺有很多特性(如傳導係數、表面積、光吸收、可透性、熱安定)在交聯後會改變，對有機微米或奈米元件特別有用。該小組還以閃光燈把聚苯胺奈米纖維焊接到直徑一微米的聚苯乙烯 (polystyrene) 球上，並期望能利用聚苯胺柰米纖維來焊接其他材料。
11/22/2004, Nikkei BP Network, 日本獅王公司於11月17日宣佈，已經查明令女性厭惡的男性體臭根源物質，並找到了抑制其產生的辦法。引起體臭的物質包括低級脂肪酸類、酮類、醛類、胺類、揮發性類固醇等。特別是揮發性類固醇類，男性身上出現得比女性要多。
著眼於這一點，以20名20∼40歲的男女為對象進行了感官試驗，讓他們聞腋下產生的各種揮發性類固醇類的氣味，然後回答感到不快的程度。通過試驗發現，其中只有名為“雄激素酮”的揮發性類固醇類的氣味讓男性與女性的感覺有明顯差別。 也就是說，男性對雄激素酮不是很討厭，相反，女性卻對這種氣味感到難以忍受。另外，通過檢測腦電波得到的情緒評估也得到了同樣的結果。
雄激素酮是由來自汗腺的分泌物經皮膚上的細菌分解後產生的。與汗和其他引起體臭的物質混合後增強了本身的臭味，同時也增強了其他臭味根源物質的臭味。 該公司通過試驗再現了細菌引發類固醇的過程。並針對這一過程，分別用126種植物成分進行試驗，看它們能在多大程度上抑制細菌的活動。結果發現，用於鎮靜、鎮咳的中草藥杏仁（杏的種子）的提取物比其他成分的抑制效果更好。 日本獅王公司將這一發現成果應用於產品開發，預定在2005年春上市新的男性防汗除臭劑。
11/8/2004, Nikkei BP Network, 獅王日用品第一研究所11月4日宣佈了“本公司運用奈米技術自主開發的‘高科技二氧化矽’具有抑制杉花粉‘破裂’效果”等研究成果。從事抗花粉過敏研究的該研究所計劃在11月份召開的日本過敏學會總會暨日本花粉學會第45屆大會上發表具體研究內容。
高科技二氧化矽應用奈米技術在作為礦物質的二氧化矽的表面覆蓋一層特殊無機氧化物而成。這種特殊無機氧化物且吸附到杉樹花粉的表層膜上、改變其結構、達到使其不易破裂的效果。同時，由於高科技二氧化矽是10奈米左右（不足花粉大小的1/3000）的超微粒子，所以可以完全覆蓋花粉表面。“基於這兩種特性，抑制花粉破裂的效果極佳。”
除了通過門窗飛入室內之外，花粉還會通過外出時穿著的衣服等進入室內。據該研究所調查，外出約1小時的情況下，通過附著在衣服上進入室內的花粉量約為10萬個，與將窗戶打開1/4、通風1小時進入室內的花粉量相比，大約相當於後者的6倍以上。 由於花粉除了通過靜電附著外，還容易通過纖維間隙及衣物絨毛附著，很難防止外出時粘上花粉。因此，“我們就考慮到如果能防止帶入室內的花粉破裂的話，就可以控制導致過敏發生的過敏源的釋放”，該研究所於是開始致力於高科技二氧化矽的開發。 此次，獅王成功開發出了採用高科技二氧化矽的衣物及布料用的霧劑“花粉衛士”，“只需往附著花粉的衣物上一噴，就可以抑制花粉破裂、達到抗花粉過敏的效果。”
7/16/2004, Nikkei BP Network, 大日本印刷（DNP）與東京醫科牙科大學7月12日宣佈，利用微細加工技術，成功地研製出了人造毛細血管。該技術是先將人的毛細血管結構複製到被稱之為“結構培養底材”的特殊薄板上，在薄板上面注入培養的血管細胞並，然後移植到培養基上，就能形成結構與樣本完全相同的毛細血管。 這種結構培養底材是由DNP應用自己的製版和刷板技術開發的，利用了光觸媒材料的親水部分和疏水部分，再現血管結構。
在培養底材上培養細胞再移動到培養基上，使細胞形成立體管狀的技術是由東京醫科牙科大學教授森田育男等人開發的。通過在培養底材上改變血管結構，不僅能夠形成毛細血管的拷貝，還能調節血管直徑，形成與樣本不同的血管分支，形成網狀結構。 這種人造毛細血管主要面向因疾病和事故等在臟器和組織中進行移植的治療（再生醫療）及其他領域。在該治療法中，作為血管網的形成方法過去採用的方法是直接向人體注入存在於骨骼等處可形成皮膚和肌肉等各種細胞的萬能型細胞——“幹細胞”。但是完全依靠幹細胞的作用，難以形成任意形狀的血管網。 此次通過成功地開發出可在人體外形成毛細血管的技術，人造組織培養和臟器形成等有望得到加速發展。DNP計劃將此次開發的成果用於開拓生物領域的新業務。
11/19/2004, Nikkei BP Network, 血管是人體的生命線，血液通過血管將生命活動所需的氧氣和營養成份輸送到身體的各個角落。有關血管的疾病中，類似動脈閉塞和動脈瘤這樣的致命病症很多。特別是較粗的血管出現上述病症時，如果不及時疏通，就會帶來生命危險。
飲食習慣的變化與人造血管的需求增加
但是，血管被切除後，拉長剩餘血管再縫合的難度非常大。儘管血管可拉伸長度因患病部位不同而異，但最大的拉伸長度也不超過1cm。而動脈硬化和動脈瘤等手術幾乎都需要切除患部血管1cm以上。因此，治療類似疾病時，一般須使用人造血管替代切除部分，或者再造一條分支血管。 隨著飲食習慣的變化和高齡化趨勢，動脈閉塞和動脈瘤患者越來越多。目前日本國內人造血管的市場規模約為85億日元（約合人民幣6.5億元）。每年有5萬人接受使用人造血管的手術。從全球範圍來看，需要接受人造血管治療的患者也大幅增加。因此，各大學的研究機構、美國波士頓科學公司（Boston
Scientific）、美國InterVascular、宇部興產子公司--宇部循研等均以與人體親和性更高的人造血管為目標展開研發。 其中，泰爾茂與纖維廠商世聯（SEIREN）聯合開發成功了與現有產品相比人體親和性更高的人造血管。而且與原來的人造血管相比，可縮短術後住院時間。目前臨床試驗已接近尾聲，泰爾茂計劃年內提出生產申請。如果不出意外的話，2006年即可投產。
泰爾茂的人造血管工作原理
目前，在大動脈等較大血管手術中，使用的是以PET（對滌綸纖維）織成的管狀人造血管。PET人造血管在構造上會使得血液通過織孔滲漏，因此，大多在人造血管的管壁外塗抹從牛的膠原(Collagen)或凝膠（Gelatin）中提取的蛋白質來提高防水性。 不過，即使採用這樣的涂層也難以避免血液的滲漏。因為在手術過程中有一些涂層會剝落或者溶解。另外，縫合血管的針眼也會造成血液一定程度的滲漏。因此，在人造血管手術後，相當長一段時間需要使用導管將滲漏的血液排出體外。而導管的使用會導致術後恢復時間的延長。導管插入期間難以進行康復治療，而且插入時間過長的話還有可能在導管經過之處造成細菌感染。
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以3層結構防止血液滲漏 人造血管一開始就是以半永久性地植入體內為前提開發的。因此，對材料的安全性和耐久性要求非常高。不過，即便材料的安全耐久性再好，如果手術時手術針不好穿透或者柔性不佳的話，就無法作為血管材料。“此次採用的樹脂是經過對100多種材料進行測試後找到的”（高野科長）。 除泰爾茂之外的其它人造血管廠家現在仍堅持原來的路線--“較粗的人造血管採用PET材料”。因為PET血管已經有了很多實際應用的先例。不過，在作為防水材料的牛蛋白質方面，目前出現了尋找新的替代材料的動向。原因就是受瘋牛病（牛海綿狀腦症，即BSE）的影響，牛蛋白質的安全性受到了越來越多的質疑。 目前還沒有出現因人造血管而感染BSE的病例。不過，“如果全球哪怕出現一例感染，就有可能導致使用牛蛋白質的人造血管的全面禁用”（宇部循研開發部研究開發室主任桑原 邦生）。據說，目前宇部循研正在尋找使用植物材料的替代品。 目標是更細的血管 當人體中有異物進入時，人體會本能地進行排斥。不過，無法排除的異物則會被體內組織包起來。人造血管屬於後者。移植到體內的人造血管會被體內的組織包裹起來。PET人造血管的織孔上便於人體組織的生長。這也是泰爾茂人造血管內外層使用PET的原因所在。 但是，對於細血管而言，PET的“人體組織親和性”這一特點反而會變成缺點。因為如果內壁生長出組織的話，就有可能導致血管阻塞。所以直徑6mm以下的人造血管一般採用PTFE（聚四氟乙烯）塑料材料。PTFE人造血管的表面很少有凹凸，與PET血管相比與人體的親和性差一些，但不易造成栓塞。 不過，如果直徑小於3mm的話，即便是PTFE也會造成血管堵塞。目前直徑小於3mm的人造血管還沒有投入使用。一旦直徑小於3mm的人造血管出現，就可以應用於心臟的冠狀動脈瘤等疾病的治療之中。因此，以“直徑小於3mm”為目標，全球各地正在進行各種各樣的研究。其中，日本的大學等研究機構的主攻方向是“混合型人造血管”，也就是說在人工材料的內側移植血管的內皮細胞。 另一方面，作為直徑小於3mm的血管的治療方法，目前很多研究小組正在使用基於胚細胞和血管內皮細胞的“再生”方法進行研究。比如，大日本印刷與東京醫科齒科大學的森田 育男教授正在聯合研究生成任意形狀毛細血管的方法。如果這種方法能夠達到實用水平的話，就可以生成直徑30∼60μm的毛細血管。 通過這一技術就可以實現部分破損或缺損的超細血管的再生。雖然目前尚處於基礎研究階段，但開發目標是3∼6年後達到實用水平。 大日本印刷和森田教授開發的技術概要如下圖所示。基本上原樣使用了繪製半導體電路圖（光掩膜）的技術。血管圖案的繪製使用的是半導體電路設計中使用的電子射線掃描設備。而且，還可以改變血管圖案、調整血管的粗細，也可以設計一些原血管中沒有的支血管。也就是說，即便是因為疾病或受傷而導致血管部分缺損，也可以通過修改血管圖案來再生正常的血管。 人造血管於1952年首次投入使用，在大約50年的時間裏取得了迅猛發展，為大動脈瘤等重大疾病的治療提供了出路。如今，更細的人造血管也已接近實用水平，最終攻克冠狀動脈等疑難病症的大門即將在人類面前打開！ |
11/10/2004, Journal of American Medical
Association, JAMA, 年齡越大，血液中的性激素濃度就越低，作為能夠“返老還童”而被寄予厚望的DHEA（脫氧異雄酮，也稱為脫氧表雄酮）除了讓人年輕以外,還具有改善老年人腹部肥胖的效果。 在美國國家衛生研究所（NIH）的資助下，美國華盛頓大學日前進行的一項安慰劑對照試驗得出了上述結論。研究結果已刊登在美國醫學會雜誌《Journal of the
American Medical Association》（JAMA）的11月10日號上。
實驗中，將體態稍胖但身體健康的56名老年人（平均年齡為71歲，平均體質指數＝BMI為28）以抽籤方式分成了兩組，6個月期間每天在臨睡前服用DHEA（每天50mg）或安慰劑。 為了對腹部肥胖程度進行評價，使用了MRI（磁共振圖像裝置）拍攝了腹部切片圖像，檢測了內臟脂肪和皮下脂肪的面積。 結果，服用安慰劑的一組在6個月之後，腹部肥胖程度幾乎沒有變化（內臟脂肪面積：增加了3平方厘米，皮下脂肪面積：增加了2平方厘米）。 而服用DHEA的一組，無論內臟還是皮下的脂肪面積都在6個月後均減少了13平方厘米。 另外，口服糖耐量試驗（OGTT）得出的胰島素抵抗性方面，只有服用DHEA的一組有所改善。表明DHEA不僅可消除腹部肥胖，而且還可預防糖尿病。
DHEA是男性荷爾蒙（睪丸激素，Testosterone）及女性荷爾蒙（雌性激素，Estrogen）的前驅體（Precursor）物質，在20歲達到峰值後合成量便會逐漸減少。因此，此前作為一種抗老化成份DHEA被寄予了很高期望，不過DHEA的作用並不僅限於此。 最近的研究表明，DHEA可以激活名為“PPARα”的荷爾蒙受體，具有燃燒（將游離脂肪酸進行β氧化）脂肪的作用。也就是說，對無法在體內合成足夠多的DHEA的老年人，人工補充DHEA的話，便可預防糖尿病等因肥胖導致的各種疾病。 不過，此次試驗的參加人數較少，而且時間也只有6個月。研究小組認為“應該進行規模更大的試驗，以進一步確定效果及安全性”。
11/17/2004, Nikkei BP Network, 日本獨立行政法人產業技術綜合研究所（產綜研）2004年11月12日宣佈，已開發出了利用量子點簡單識別癌細胞與正常細胞的技術，並通過這項技術，發現了將癌細胞單獨找出來進行殺滅的方法。公開宣佈量子點不僅能識別出癌細胞，還能應用於治療，這在世界上還是首次。有關內容刊登在11月4日出版的美國科學雜誌《Nature Biotechnology》上。
產綜研單一分子生體奈米計測研究實驗室（位於高松市）的魯米阿納·巴卡羅巴（音）研究員與大庭英樹主任研究員負責這一項目。量子點是通過半導體無機材料形成的直徑數nm（奈米）的粒子狀物質。除作為量子計算機的基本單元而知名外，由於被紫外線照射後發出強烈熒光，所以作為細胞內基因蛋白質及生體內癌細胞的成像材料也頗為引人注目。 但量子點與蛋白質的親合性差，在生物領域的應用一直停滯不前。產綜研的研究小組開發出了將量子點與可以專門識別癌細胞的糖結合蛋白質（植物凝血素）及抗體融合到一起的技術，並成功實現了簡單合成。合成的量子點為硒化鎘（CdSe）材料，直徑只有3nm大小。
將這種材料加到癌細胞上並用紫外線照射，癌細胞的表面及內部與量子點結合而發出綠色熒光。正常細胞即使遇到這種材料也不起作用，所以就可以很容易準確識別出癌細胞與正常細胞了。 用紫外線持續照射帶有量子點的癌細胞，發現只有癌細胞死亡。用紫外線照射60分鐘後，會有10∼15%的癌細胞死亡。由於正常細胞即便被照射也不會死亡，所以該技術還有望應用於癌症的治療。這種方法被稱為“光動力療法”（Photo Dynamic療法），人們正在對此進行積極研究。 但實驗成果還處於細胞水平，因此到臨床應用還面臨著許多課題。今後重要的是進行大量動物實驗與臨床試驗。
10/12/2004, Nanotech Web, 美國科學家利用室溫離子液體
(room-temperature ionic liquids, RTIL) 作為模板，生產具有中孔洞的二氧化矽奈米微粒 (mesoporous silica nanoparticles, MSN)，並以此奈米微粒控制抗菌室溫離子液體的釋出。詳見近期的Nano Letters. 愛荷華州立大學的Victor Lin表示，RTIL雖然具有抗菌作用，但如何將它們送達特定位置並在控制下釋出是一大挑戰。Lin與同事利用室溫離子液體C14MIMBr、C16MIMBr、C18MIMBr及C14OCMIMCl作為模板，並讓它們與矽酸乙酯TEOS(tetraethyl
orthosilicate)反應，產生CnMIM-MSN。
愛荷華州立大學化學系奈米粒子研究科學家的Victor
Lin和Brian
Trewyn (左邊)
奈米微粒的結構取決於做為模板的室溫離子液體，例如C14MIM-MSN是直徑100-300奈米的球狀粒子；而C16MIM-MSN為橢球形；C18MIM-MSN為棒狀；C14OCMIM-MSN則呈管狀。奈米微粒孔狀結構也與其模板有關。C14MIM-和C16MIM-MSN含有六角排列的細孔，而C18MIM-MSN有平行但沿長軸螺旋的中孔徑細孔，C14OCMIM-MSN則呈現不規則細孔結構。 科學家以K12大腸桿菌測試材料的抗菌能力，結果發現C14OCMIMCl和C16MIMBr離子液體雖有相似的抗菌能力，相對應的中孔洞二氧化矽奈米微粒表現卻大為不同。Lin指出，RTIL-MSN的抗菌效果可以透過採用不同粒徑與形狀的RTIL-MSN加以調整。C16MIM-MSN的抗菌力比C14OCMIM-MSN強千倍，科學家認為這因為前者呈六角排列的細孔比後者呈不規則排列的細容易釋出RTIL。球狀的C14MIM-MSN粒子也似乎比管狀的C14OCMIM-MSN粒子更快釋出RTIL。
研究小組預期將這些材料應用在刺激反應型抗菌元件中，例如使奈米微粒隨酸鹼度下降加速釋出抗菌的RTIL。他也相信這些材料能做為食品添加劑來用來保存食物。由於MSN具熱穩定性和化學穩定性，這些RTIL-MSN有潛力作為長效型載體，用來裝載及釋放各種營養素和藥物。該小組目前計畫將有機分子基團連結到RTIL-MSN表面，以強化RTIL釋出速度的控制，同時將能辨認特定部位的分子共價結合至RTIL-MSN表面，使此系統能應用在特定部位的藥物控制釋放上。
11/4/2004, New Scientist.com, 心理壓力不僅會叫人憔悴和早生華髮，還會讓染色體提早老化。 早有許多證據顯示，壓力會讓健康惡化，並降低免疫力。可是在細胞層級上，壓力和老化以及健康的關係仍未明。可是舊金山加州大學的Elissa Epel等人已發現壓力對細胞的一項影響。他們研究調查了壓力對染色體端粒體 (telomeres) 的影響。染色體末端有一小段稱為端粒的DNA，會隨著細胞分裂而逐漸縮短。由於端粒無法增殖，因此細胞分裂經若干代之後，染色體會越來越短，而且容易纏黏在一起，其作用亦會產生改變，進而使整個細胞發生異常。等到染色體過短時，細胞就不能再進行分裂，最後走向死亡。
他們研究調查了58個母親的白血球細胞，其中三分之二生有患上慢性疾病的小孩，所以承受的壓力比生有健康小孩的母親還大。兩組母親的端粒體平均長短沒有顯著差異，可是在照料病童的那一組中，報告說承受重大壓力的母親，端粒體比其他母親的還短。壓力造成的端粒縮短讓染色體老了9至17年。他們也發現，長期養育病童的母親，不管承受了多少壓力，她們的端粒體都顯然較短。
俄亥俄州立大學的Janice Kiecolt-Glaser這項研究顯示，壓力對年輕人的影響比之前推想的還大。德州大學西南醫學中心的細胞生物學家Jerry Shay表示，他更好奇的是當壓力解除後，端粒體是否還會恢復原來的長度。因為有些證據顯示，當過胖的人減了重後，端粒體長度會恢復一些。
參考文獻：Epel, E. S. et al. Accelerated telomere shortening in response to
life stress. PNAS published December 1, 2004, 10.1073/pnas.0407162101
11/4/2004, New Scientist.com, 佛羅里達大學所研發的奈米粒子測試法，能在幾分鐘內檢測出像出血型大腸桿菌此種危險的細菌，即使是單個細菌細胞都可檢測出來。 食物裏只要幾十隻的出血型大腸桿菌 (Escherichia coli O157:H7) 就足以造成致命危機，不過目前的檢測方法需要大群數量的細胞方足以鑑定，因此需要較長的時間進行細菌培養。
由美國佛羅里達大學Weihong Tan與其同僚所研發的奈米顆粒測試法，能提供更敏銳與快速的方法檢測污染，此種新方法全程能在20分鐘內完成，傳統的檢測得需要48小時以上。 新的檢測方法由二氧化矽奈米微粒(silica nanoparticles)所構成，含有許多螢光染料分子 (fluorescent dye molecules) 的微粒與能檢測大腸桿菌的抗體連結，所以一旦加入測試樣本例如絞碎牛肉溶液的二氧化矽奈米微粒發現了大腸桿菌，微粒則快速的與大腸桿菌連結。由於大腸桿菌較微粒為重，可利用離心機將其分離，再藉著螢光辨識出大腸桿菌。 Weihong Tan的研究小組正利用不同顏色的染料，嘗試一次即可檢測出多種細菌。
12/9/2004, MIT Technology Review, 自然界中組織的成長都是由一個個分子逐漸從底部構築起來的，而且在大多數的狀況下，每一個分子的排列扮演著重要的角色。美國普渡大學的科學家最近在一個研究上發現，藉著模仿在真正骨骼中膠原蛋白纖維組織和自然陶瓷晶體的排列，人工關節的效能將可以獲得改善。
骨骼組織乃是由蛋白質和陶瓷晶體所結構而成的，其中的維度乃是屬於奈米尺度的，而且骨骼的構成元件也是屬於類似纖維狀的東西。有了這些認知後，普渡的科學家就模擬自然，使用類似纖維的奈米尺度材料來進行其研發。當今奈米科技的進展已經使得奈米碳管和奈米碳纖維的定向排列變成可能，來用在人工植入的物質。這個研究團隊於培養皿中的實驗顯示出，將用在人工關節植入的奈米碳管材料以同一個方向定位排列，會使得骨骼細胞的附著便得更好。這同時還會刺激更多新的骨骼組織的成長。這對所植入的人工關節的固定非常地重要。因為以目前的技術，人工關節的壽命僅有15年，所以科學界一直都在積極地尋求更好的人工關節材料。將人工關節材料中將其分子好好排列定向同時也會使它們更為強韌。
12/8/2004, Nano Apex, 先前美國Rice大學的一群化學和生命科學的研究團隊所進行的一些初步的研究發現，活的生物細胞將會將奈米碳管吸入。現在美國德州大學的健康科學中心和德州心臟研究院的科學家，在實驗室中的細胞培養裡，也已經選擇性地偵測到低濃度奈米碳管的存在。這個事實顯示出，培養在低濃度奈米碳管溶夜中的白血球，將會將奈米碳管認為是和其他細胞外的粒子一樣，盡力地將其吸收進來，然後將其封閉在所謂吞噬體 (phagosomes) 的腔室裡面。他們將其研究成果發表在12月8日的Journal of the American Chemical Society裡。
這個研究團隊的領導Rice大學化學系教授Bruce Weisman表示，他們的研究目的不僅要去探討奈米碳管對細胞的各種生物功能會有什麼影響，同時也要去研究奈米碳管的螢光光學特性，在進入一個活的生物細胞後是否會產生變化。針對前一研究主題，他們發現奈米碳管不會對細胞產生不好的作用。針對後一個主題，他們發現在細胞中，奈米碳管仍然能夠維持其特殊的光學性質，這使得他們可以用一種特定的光學顯微鏡，調節到近紅外線的波長，來偵測奈米碳管在細胞中的確切定點位置。
9/10/2004, Physics News Update, 最近的一個物理實驗中顯示出，將具有放射性的鈹-7物質放在碳--60分子裡面，會造成鈹--7的半衰期加速了大約1%。這可以說是目前觀察到因環境化學性質而造成核子半衰期的改變中，最大的改變幅度。鈹-7是一種不安定的同位素，它的衰變方式是把自己的一個電子和自己的一個質子合成一個中子。
現在日本Tohoku University and Yokohama National
University的科學家把鈹放在碳六十分子的空腔內 (記做Be@C60) 並觀測它的半衰期。科學家認為碳--60內的電子改變了鈹的波函數，使得電子被鈹原子裡面的質子捕捉到的速度加快，因此改變了半衰期。這群研究人員認為這個發現將有可能對處裡核廢料的放射性造成影響，不過另一個更可能的應用則可能是在癌症治療上，利用改變放射性元素半衰期的方式，使放射治療能夠有更好的效果。
參考文獻: Ohtsuki et al., Physical Review Letters, 10 September 2004
10/29/2004, Optics.org, 在多年的嘗試與失敗後，美國科學家終於找到使矽發出雷射光的方法。加州大學洛杉磯分校 (UCLA) 的研究人員利用拉曼效應 (Raman effect)，製造出矽波導雷射 (silicon
waveguide laser)。這種矽雷射的原型可以發出波長為1.68μm的皮秒近紅外線脈衝光。 矽雖然是半導體電子工業的最愛，但由於只具有間接能隙(indirect gap)，在光電方面的表現並不理想，因此半導體雷射採用的材料為氮化鎵或砷化鎵。矽雷射的問世，使科學家朝著將雷射與電子元件整合在同一塊矽晶片上的目標又邁進了一步。
下一步: Jalali'的研究團隊就是要去增加一個晶片上的共振腔，如圖片中所示，來增加矽晶雷射的重複率。圖片來源: UCLA
目前大部份的研究人員是藉由在矽中摻雜鉺 (erbium) 或是佈植微小孔洞來使其發光 (但非雷射光)，UCLA的Ozdal Boyraz及Bahram Jalali卻決定另闢蹊徑，研究使用拉曼效應來產生雷射光的可能性。拉曼效應是利用材料內的震動來產生光學增益，通常被運用光纖通訊中的長距離玻璃(二氧化矽)光纖上，以放大資料訊號。與在二氧化矽中相比，拉曼效應在矽中要強上1萬倍，Jalali認為應有可能在長僅幾公分的矽波導中獲得足夠的增益來產生雷射光。 他與Boyraz製造了2公分長的矽波導，然後將其置入光纖迴圈共振腔 (fiber loop cavity) 中，再以波長1540 nm、脈衝寬度30皮秒的放大鎖模雷射加以激發。在峰值功率為9W時，該光纖共振腔開使發出波長1675 nm的雷射光。該雷射有8.5﹪的差分斜率 (slope
efficiency)，可產生25皮秒的脈衝光。
該小組目前正在發展連續型的矽雷射，並計畫將設計商業化。由於拉曼效應是可調的，因此這項技術具有用來製造中紅外波段矽雷射的潛力，而該波段的光源是生化偵測、紅外線反制 (infrared countermeasures) 及霧中自由空間光通信 (free-space
optical communication) 所不可或缺的。
11/4/2004, Physics Web, 日本科學家最近開發出全世界第一個能同時將太陽能轉換成電能以及儲存電荷的元件─光電容 (photocapacitor)。這種由桐蔭橫濱大學(Toin
University)的Tsutomu Miyasaka及Takurou Murakami所設計的元件，將可做為電源應用於手機或其他手持式設備上。
傳統的光電池需要充電電池來儲存光所產生的電能，因此效率較低，但光電容卻能結合光電轉換與儲存的功能於單一元件。它是由兩個電極所構成，其中一個電極是由半導電性二氧化鈦 (TiO2) 所製成的光電極，另一個電極則是由鍍鉑的玻璃所製成，並以一層樹脂 (resin) 薄膜分開。兩個電極還各包含一層多孔活性碳(activated carbon) 層，這三層結構整個置於離子性溶液中，如此形成集光面積為0.64 cm2的光電容。
光電容電池是由兩個電極所構成，其中一個電極是由半導電性二氧化鈦所製成的光電極，另一個電極則是由鍍鉑的玻璃所製成，並以一層樹脂
(resin) 薄膜分開。
兩個電極還各包含一層多孔活性碳層，這三層結構整個置於離子性溶液中，如此形成集光面積為0.64
cm2的光電容。
光電容的作用原理如下:光子經由光電極表面的光感性染料分子 (photoreceptor dye molecules) 所收集並轉換成電子，此電子會轉移到半導電性二氧化鈦的導電帶產生電流，再經由外線路轉移至鍍鉑玻璃電極的活性炭層儲存，而另一方面，留下來的電洞則會儲存於光電極的活性炭層，由於正、負電荷累積於不同的活性炭層，因此該元件能像一般電容一樣充電與放電。
這種光電容在運用微弱光線上的效率為傳統矽基太陽電池的兩倍，因此將可於多雲、下雨天或甚至在室內使用。Miyasaka表示他們的下一個目標是提高充電電壓及放電電容，以配合實際工業應用上的需求。詳細內容請參考近期的Appll Phys. Lett. 85, p.3932 (2004)。
11/8/2004, Physical Review Focus, 美國與德國的兩個研究小組最近不約而同地發表了兩種改良式的螢光顯微鏡 (fluorescence mircoscopes)，可以在活體細胞表面上觀察個別的蛋白質分子
(protein molecules)，證明了針尖加強顯微術 (tip-enhanced microscopy) 具有解析單一分子的潛力。 光學螢光顯微術是利用單一波長的雷射光來激發樣品，使其分子產生另一不同波長的螢光，雖然這種方法可以在不造成破壞的情況下觀察壞蛋白質分子，但受到繞射極限的限制，其解析度只有雷射波長的一半，即約250-300奈米，而蛋白質的平均寬度約為1-10奈米。
有兩種新的螢光顯微鏡的設計結合了高敏感度和高解析度。在其中的一個試驗中，
利用一根玻璃纖維的一頭，安裝了類似針的尖端，來探視一些兩端先用螢光劑標誌的單股DNA。
為了突破解析極限，猶他大學的Jordan Gerton等人採用掃描式近場光學顯微術 (SNOM)，利用原子力顯微鏡的探針尖端來增強螢光訊號。他們將探針頭定位在雷射光束的焦點上，且剛好位於樣品表面，然後雷射光束和探針頭一起移動並掃瞄樣品。由於電荷會會聚集在尖端，如同避雷針一樣，針尖的電場因此得以增強。該小組精確測量了螢光，結果顯示要獲得最強的螢光及最大的解析度，針尖必須接觸樣品，此舉能將螢光提高至來自背景訊號的20倍，使反差成為先前的4倍。隨 然金屬在理論上能產生更強的螢光，但研究人員還是採用矽針尖以避免淬火 (quenching) 現象。
另一種作法是使雷射光經過一段置於樣品上的玻璃光纖，如此能減少螢光的背景訊號。這類的顯微鏡通過對微弱的螢光訊號有高靈敏度，但是空間解析度卻不如以探針針尖為主的顯微鏡。德國普朗克生化研究所的Heinrich Frey及Reinhard Guckenberger等人為了提高了解析度及靈敏度，將鍍上金屬的探針針尖置於漸變式光纖 (tapered fiber) 的10奈米寬開口處。他們將雷射光經由光纖照在尖端及樣品上，並在雲母表面覆蓋DNA分子，分子尾端則以螢光染料標記。雖然他們不能克服淬火現象，但是較弱的背景訊號他們能觀察到相距僅10奈米的染料分子。 這兩個研究小組都聲稱他們的方法還可以獲得更好的解析度。詳見Physical Review Letter 93, p.180801及p.200801 (2004).
科學家認為高速火車可以滑行在羽毛鋪成的軌道上。 紐約市立大學科學家Qianhong Wu的研究小組，在探討滑雪的摩擦力問題時，產生了這個構想。一般認為，積雪表面存在的液態水層，會降低滑雪時的摩擦力；並且當雪橇滑過積雪時，也會擠壓出原填充在下方雪冰晶孔隙中的空氣，這些氣體亦能造成向上的壓力作用在雪橇上，使雪橇就像滑行在氣墊上、大幅降低摩擦力。紐約市立大學科學家們設計儀器測量壓縮雪時產生的壓力大小，實驗結果發表在Physical Review Letters期刊上。
研究小組將雪裝填在圓柱體中、並用活塞壓縮，測量產生的壓力。結果發現在壓縮後1~1.5秒左右，氣體傾瀉而出壓力驟增， 再經0.5秒後，冰晶孔隙間中氣體擠壓殆盡，因此壓力又下降至零。這可以用來解釋：只要滑雪者滑得夠快，即使行經蓬鬆積雪時也不會下陷。他們進一步以具有蓬鬆、多孔特質的羽毛取代雪來測試，根據實驗結果推算，若以寬2公尺、下方裝填10公分厚羽毛的平台取代火車軌道，可以支持一節長25公尺、50公噸重的火車幾乎毫無摩擦力地滑行在平台上，不過，必須是以超過時速136公里的速度前進才行。
因此，若要滑行火車能載客服務，還有不少問題需要克服，首先火車的底盤構造要重新設計如附圖；火車軌道也並非完全棄置不用，因為在火車啟動、或速度不夠快時，還是需要用車輪支撐重量、加速，所以車輪必須可以伸縮自如，當用才用；而且拿羽毛來鋪軌道實在不便宜，需要尋找其它的替代材料。看來滑行火車想要公開上市，前途困難重重，倒是科學家們仍然躍躍欲試，想造個原型出來，就讓我們拭目以待。
參考文獻: Wu Q., Andreopoulos Y., Weinbaum S., From Red Cells to
Snowboarding: A New Concept for a Train Track, Phys. Rev. Lett., 93. 194501
10/23/2004, Nature, 透過分析累積了超過十一年的觀測資料，兩位物理學家認為他們觀察到了廣義相對論的 Lense-Thirring 效應。 自從 Einstein 發表其廣義相對論成功地將引力現象與四維時空幾何結合之後不久，兩位奧地利物理學家 J. Lense 及 H. Thirring 即於 1918 年利用廣義相對論預測了現今一般稱為 Lense-Thirring 效應的現象。簡單的說，由於在廣義相對論中引力與四維時空的曲率兩者是等價的，所以自轉星體周遭的時空除了因為球體質量造成的曲率變化之外，星體的自轉也會影響其周遭的曲率。一個間接的例子是：考慮一個在絨布上快速旋轉的陀螺，其轉軸附近的絨布會因為旋轉的關係被扭曲變形。如果星體的自轉速度很快，那麼 Lense-Thirring 效應造成的影響便很可觀。例如旋轉黑洞附近沈積圓盤氣體因為黑洞自轉的 Lense-Thirring 效應所產生的進動，將導致其 X 光頻譜強度產生變化，或者是高速旋轉的中子星所放出的 X 光信號也會受影響等等。
由於一直都沒有足夠精確的實驗，使得 Lense-Thirring 效應成為廣義相對論中最後一個未被實驗驗證的現象。不過在上個月的 Nature 雜誌，來自義大利 University of Lecce 的 Ignazio Ciufolini 和美國 University of Maryland 的 Erricos Pavlis 共同發表了一篇關於 Lense-Thirring 的研究報告，他們宣稱證明了這個現象。Ciufolini 與 Pavlis 利用雷射測距儀詳細記錄了十一年來兩顆人造衛星 LAGEOS、LAGEOS 2 與地表的距離，透過分析這些超過一億筆的資料，他們歸納出因為 Lense-Thirring 效應的微擾所造成的距離變化，其最大誤差大約為正負百分之十左右。
許多科學家對此結果表示質疑，主要是因為地球的質量分佈以及引力場並不是均勻的， Ciufolini 與 Pavlis 的結果相當有可能低估了這些不均勻所產生的影響。Ciufolini 與 Pavlis 希望透過前不久升空的 Gravity Probe B 衛星進行更精確的測量，他們估計利用 GP-B 衛星可以將實驗的精確度提升到百分之一左右。
參考文獻:
Ciufolini I, & Pavils E.C. Nature 431 958 (2004) and Ciufolini I et al. Science 279 2100
(1998).
11/30/2004, Nature, 1960年代末期，人類在治療細菌性感染的領域上獲得空前勝利，由於抗生素的出現，讓許多原本致命的傳染病不再可怕。感染性傷口、食物中毒不再威脅人類生命，一些傳染性疾病，如：淋病 (gonorrhoea)、梅毒 (syphilis)…等逐漸被根除，曾造成嚴重傷亡的鼠疫 (plague)、霍亂 (cholera) 也已經被控制。
不過近幾年，人類對傳染性疾病的憂心與恐懼又再度升高，因為抗生素已經不再是控制病情的萬靈丹，具抗藥性細菌散播速度更是超出我們的想像。特別是在醫院中，那裡有各式各樣的細菌，也是抗生素被使用得最凶的地方！在美國，雖然院內感染的案例逐年下降，但高達70%的案例是具抗藥性細菌所造成的感染。據美國疾病防治中心 (Centers for Disease Control and
Prevention，簡稱：CDC) 的估計：每年約有兩百萬人在醫院受到感染，其中的九萬人因此死亡。 事實上，細菌可以透過基因突變，基因交換…等方式武裝自己，所以抗生素用得越凶，反而加速具抗藥性細菌的出現，而這又迫使醫師們再選擇其他類【火力】更強大的抗生素進行治療，但一段時間後，抗藥性細菌的出現又再次讓當初火力強大的藥物失效。
人們往往不經意地在醫院中「孕育」了許多具抗藥性的細菌，當這些變種的細菌被攜帶到我們生活的社區中散佈後，就會造成嚴重的公共衛生威脅，世界各地一再出現的變種結核菌就是一個最好例子。 兩年前，在美國曾出現抗萬古黴素 (vancomycin) 的金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus），所幸控制得宜，沒有發生大規模院內傳染。哈佛大學分子藥理學教授Christopher Walsh指出：抗萬古黴素金黃色葡萄球菌的出現確實令人感到相當悲觀，因為連萬古黴素失去效用，這意味著我們也失去了所有對抗細菌的武器。
為了延緩藥性菌株問題的發生，1990年中期，一些歐洲國家開始在醫療上及農業上約束、管制抗生素使用，期望以此方式來降低抗藥性菌株產生的速率。雖然這些措施可以減緩菌株的變異速度，但仍然無法完全阻止抗藥性菌株的發生，唯一的解決之道就是持續地研發新藥物。遺憾的是：近年來，多數具研發能力的藥廠早已大幅刪減抗生素的研究計畫，許多藥廠甚至早將研發的觸角轉移到更具『錢途』的慢性疾病藥物上。因為，細菌【抗藥性的發生】雖然刺激了市場對新抗生素產品的一再需求，但同時，抗藥性問題也大大縮短了抗生素產品的使用壽命。此外，當一個新抗生素被核准上市後，為了保留它的效力，這些產品往往不被經常使用，更者，最好的抗生素往往被保留到最後才使用。從銷售的觀點，這類產品是比較難以短期獲利的。
更者，抗生素難以獲利的原因之一來自於它們可以有效地治癒疾病，所以與其投資抗生素藥物的研發，藥廠更寧可將錢花在慢性疾病藥物的開發上。舉例來說，降膽固醇藥物、減緩類風濕關節炎 (rheumatoid arthritis) 症狀的藥物，都是很有【錢景】的投資。因為患有高膽固醇、類風濕關節炎的病人往往需要數年甚至終生服用藥物以控制病情，相較於僅僅一周到兩週的抗生素療程，治療慢性疾病藥物的市場需求更大，所以這類藥物的投資報酬率也明顯地比抗生素高出許多。況且，一個新藥物從研發到上市平均需花費八億美元，費時十到十五年，這種龐大的投資，加上可預期的【低】獲利，迫使藥廠不願意抗生素藥物的研究。
為了避免陷入無藥可用的窘境，美國感染疾病學會 (Infectious Disease Society
of America，簡稱：IDSA) 提出了幾項措施：第一，透過公權力的介入，建議國會設立一個獨立的委員會，經由這個委員會確認目前對人類最具威脅的細菌種類，並將名單直接交與衛生部。如果藥廠願意投入研究心力於研發對抗名單中細菌的藥物，就可以向政府申請賦稅上的優惠。第二，透過延長產品的專利期以獎勵藥廠研發對抗名單中細菌的藥物。第三，建議藥物暨食品管理局 (Food and Drug Administration，簡稱：FDA) 重新檢討抗生素的審查流程與規範，讓藥廠在抗生素類藥物臨床試驗的執行上更具合理性、時效性，以加速抗生素的上市。
不過，即使IDSA的建議被採納，從科研的現實角度來看，新型抗生素研發工作仍是一道難以跨越的鴻溝。事實上，大多數現存抗生素僅僅為舊有、已知抗生素的化學衍生物，而這類衍生藥物的出現對於解決抗藥性問題的幫助並不大。從1962年至今，僅僅兩類【新型】抗生素被研發成功－oxazolidinone (linezolid)與cyclic lipopeptide (daptomycin)…換句話說，抗生素的研發工作絕非一蹴可及，引起藥廠的投資意願只是初步，更艱辛的研究之路還在後頭。
在窮國，三餐不繼的沉重經濟負擔造成人們無藥可用；在富國，藥物濫用的抗藥性問題同樣地讓人們面臨無藥可用的窘境。我們不知道有多少具研發能力的藥廠會考慮將研究的方向轉回抗生素類藥物，但明顯地，如果這個問題不被正視、不被解決，我們未來將必須面臨一場毫無勝算的戰役。
參考文獻:
A shot in the arm. Nature, 431：892 (2004)
10/20/2004, Genetide.com, 許多致盲性眼病如：沙眼、白內障、青光眼等，現已有了有效治療方法，但原發性視網膜色素變性和老年性黃斑變性等眼底疾病仍無有效療法。人們曾嘗試采用色素上皮細胞移植、光化學療法等，均未達到理想效果。隨著人工耳蝸、心髒起搏器的發明應用，眼科學者也開始瞄準微電子技術來提高低視力。
這項被稱為人工視覺的研究最早始於上世紀50年代，1956年，美國科學家Tassiker發現在視網膜下植入光敏硒電池，可產生光感。60∼70年代，科學家通過一繫列實驗觀察到視覺繫統能被外界電刺激激活。對原發性視網膜色素變性研究發現，即使感光細胞受到破壞，視網膜內層組織仍存在具有功能的神經細胞來傳遞和處理信息。到80∼90年代，科學家開始進行人工視覺刺激器的研究。
目前，人工視覺刺激器主要包括視網膜刺激器、視皮層刺激器和視神經刺激器。視皮層刺激器是應用電極直接刺激枕葉皮層，可有光感的產生，但形成不了圖像。視神經刺激器則是利用外置相機收集圖像，將其轉變為數字信號，經晶片的處理，傳遞到視神經周圍的微電極，刺激視神經產生信號。由於後兩者的開發困難較大，所以遠不如視網膜刺激器發展快。
視網膜刺激器是在視網膜下或視網膜表面植入不同微電極，使外界光線轉換成電流，通過微電極刺激並激活視網膜神經細胞及其網絡，而產生光感。這種裝置可使失明或接近失明的眼重新獲得部分有用視力。視網膜刺激器可分為：膜前刺激器和膜下刺激器。視網膜前刺激器以外置相機獲得外界視覺圖像，通過微電極矩陣晶片轉換成電信號，直接刺激鄰近的神經節細胞及軸突，再傳入大腦視皮層，使患者產生光感。主要分為眼內和眼外兩部分，將外置相機和信號處理器分別固定於眼鏡架上和人工晶體上，通過玻璃體切割手術將植入的晶片固定於視網膜上。
視網膜下刺激器則是直接接受外界光線，而後由微電極刺激視網膜等，從而產生光感。其結構由 晶片和刺激電極及信號處理繫統組成，通過鞏膜途徑或玻璃體途徑植入視網膜神經上皮下。前不久，美國的Chow醫生將膜下刺激器植入原發性視網膜色素變性患者的視網膜下，患者在半年到一年半內均有不同程度的視力改善，未見明顯的組織排斥反應，遠期效果還在觀察中。
視網膜刺激器的優點是：可產生較準確的視覺感知；所需電流強度較小；玻璃體有利於熱量的散發；可直接觀察到植入刺激器及植入後的反應。至今已有較多實驗表明，視網膜前或膜下晶片植入方法可行，有較好的生物相容性及長期穩定性，達到預期效果。這些令人歡欣鼓舞的進展使我們感到人工視覺的實現已經離我們越來越近了。當然，視網膜局部刺激是否可產生對整個圖像的感知；植入患者眼內是否能產生有用視力；對周邊視力是否有影響；晶片的改造及刺激參數的大小等問題還需要進一步探索。
11/5/2004, Science Daily, 最近一個國際天文研究小組根據超新星殘骸的伽瑪射線影像，認為宇宙射線來自超新星爆炸。 宇宙射線是相當高能量的粒子，能量約從109eV to 1020eV以上。在靠近地球的太空中，每秒每平方公分約有一個宇宙射線穿過，不停地轟炸著地球。每天都有數以千計的宇宙射線穿過我們的身體。宇宙射線的主要成份是質子，還有少數的其他核種從氦核到鐵核以上，甚至微量的鑭系元素。科學家們懷疑宇宙射線的來源有：超新星爆炸的震波、星系間猛烈碰撞產生的震波或活躍的銀河系中心等等。科學家相信這些區域有足夠的巨大能量來加速粒子。一般認為超新星爆炸後的殘骸最有可能，不過苦無直接的證據。
超新星殘骸RXJ1713.7-3946的高能伽瑪射線的第一張天文學上的影像。此殘骸的直徑大約有兩個滿月大。
(影像來源:
Particle Physics & Astronomy Research Council)
這個國際天文研究小組使用位於西南非洲那米比亞的高能立體望遠鏡陣列（High Energy Stereoscopic System；H.E.S.S.）紀錄超新星殘骸RXJ1713.7-3946的高能伽瑪射線影像，這個距離我們大約3000光年的超新星殘骸，從地球上觀之，直徑有兩個滿月那麼大。影像中並顯示了膨脹中的殼狀殘骸，與殘骸的X射線影像非常類似，這表示的確有非常高能量的粒子在震波中被加速，提供宇宙射線源於超新星殘骸的直接證據。該研究成果被刊登在11月4日的自然期刊上。
伽瑪射線是已知能量最高的輻射，比醫院裡所使用的X射線能量大上十億倍。H.E.S.S.是偵測當伽瑪射線進入大氣層的時候，產生的切倫科夫輻射（Cerenkov radiation）。本月二十日，美國太空總署發射科學探測衛星迅捷號（Swift），任務是自動偵測太空中高能伽瑪射線爆發，並快速提供訊息予全球地面望遠鏡同時收集各電磁波段的資料，幫助天文學家分析。相信未來會有更多關於宇宙射線來源的線索呈現在我們眼前。
參考文獻：Aharonian,
F. A. et al. High-energy particle acceleration in the shell of a supernova
remnant, Nature 432, 75 - 77 (04 November 2004)
11/1/2004, Science Daily, 根據重建自樹木年輪的太陽黑子資料，過去的70年是8000年以來，太陽活動最頻繁的時期。 從17世紀荷蘭人發明望遠鏡，伽利略將望遠鏡轉向太陽、觀測到太陽黑子後，天文學家開始記錄太陽黑子的數量與位置。一般認為，太陽黑子是太陽內部高溫離子氣體對流時，受到磁場的牽制而導致溫度低於周圍不受磁場影響的區域，亮度也因此較為陰暗。通常科學家以黑子數量做為太陽活動量的依據。然而對於關心太陽活動對地球長期氣候影響的研究者而言，400年似乎太短了點。想要知道更早的太陽活動變化勢必用其它的方法。
在2004年九月初所觀察到的一個大型的太陽黑子
由德國馬克斯普朗克研究所科學家Sami K. Solanki帶領的國際研究小組，利用碳-14（14C）放射性定年技術，從樹木年輪重建過去11400年的太陽黑子資料：地球上的碳大部分為安定的碳-12，當高層大氣中的氮受到宇宙射線的撞擊後，會產生具有放射性的碳-14。碳-14與碳-12同樣會形成二氧化碳而被樹木吸收、儲存在樹幹中，碳-14對碳-12同位素的濃度比會在活的樹木中保持固定，在樹木死亡後因停止補充碳-14，濃度比會逐漸降低，故從碳同位素的濃度比，可看出宇宙射線的強度變化，而太陽磁場是阻止宇宙射線入侵的有效屏蔽，當太陽活動趨於和緩時，宇宙射線的強度會增強。因此，從碳同位素的濃度比變化，可以反應太陽黑子的活動。
根據重建的太陽黑子資料，科學家指出過去的70年是8000年以來，太陽活動最頻繁的時期。科學家預測，目前熱絡的太陽活動還會再持續數十年。至於，目前活動頻繁的太陽是否主控地球的全球暖化？Solanki表示，相較全球的持續升溫，從1980以來太陽的高活動量大致維持穩定，溫室氣體、燃燒化石燃料或火山噴發對全球氣候影響的可能更大。
參考文獻：Sami
K. Solanki, Ilya G. Usoskin, Bernd Kromer, Manfred Schssler, J. Beer Unusual
activity of the Sun during recent decades compared to the previous 11,000 years
Nature, 28 October 2004
Ilya G. Usoskin, Sami K. Solanki, Manfred Schssler, Kalevi Mursula, Katja
Alanko A Millenium Scale Sunspot Reconstruction: Evidence For an Unusually
Active Sun Since the 1940s Physical Review Letters, 91, 211101 (1993)
Sami K. Solanki, Natalie A. Krivova Can solar variability explain solar warming
since 1970? Journal of Geophysical Research, 108, doi 10.1029/2002JA009753
(2003)
12/1/2004, Nature, 過去十年，格陵蘭最重要的冰川－Jakobshavn Isbrae正在以雙倍的速度移動中，漸漸變薄的冰川，將提高全球的海水面。然而更令人擔心的是，如果北大西洋周圍的冰川像繼續這樣迅速融化，明天過後的場景恐怕就真的會發生了！ 根據衛星影像的遙測資料顯示，格陵蘭的Jakobshavn Isbrae冰川從1990年的每年6.7公里移動速度，已經演變到2003年的每年12.6公里移動速度，足足增加了有一倍之多！然而同一時間南極移動最快的冰川－Pine Island的移動僅僅只有每年3公里的速度而已。
Jakobshavn Isbrae冰川的移動速度從1980年代到1990年代初期都還相當穩定，最大的轉變是發生在1992年開始，當時冰川的移動就加快到每年將近10公里的速度，然後就漸漸加速到今天的情形。就在Jakobshavn Isbrae冰川加速移動的同時，冰川也從1990年代初期之前的增厚而轉變為減薄，據估計融化的冰川足以每年提高全球海水面0.06 mm左右。
乍看之下不甚令人擔心的消息，其實背後還藏有重大的影響。如果大家還對明天過後的劇情記憶猶新的話，應該不會忘記一萬年前地球從冰河期回暖的當時，就因為迅速融化的冰川為北大西洋注入大量淡水，阻斷了全球的溫鹽環流而造成冰河期迅速重新降臨！因此今天這一小則冰川移動速度的報導，會不會演變成未來氣候劇變的導火線呢？這恐怕誰也沒有把握。
參考文獻：Joughin, I., W. Abdalati, M. Fahnestock, 2004, Large fluctuations
in speed on Greenland's Jakobshavn Isbrae glacier, Nature, 432, p.608-610
12/4/2004, Nature, 新生代早期一次氣溫急速上升的事件，一向被認為是大規模二氧化碳被釋放進入大氣中所導致，但是海洋與陸地的氣候記錄都顯示，二氧化碳量的變化與氣溫急遽升高的發生有一段顯著的時間間隔。科學家們認為應該是當時的濕潤氣候助了一臂之力，觸發了這次的氣溫急遽升高的變化，可是整個反應的發生機制則仍然無法解釋。
大約在古新世與始新世交替的時期（距今約五千五百萬年前），地球曾經異常地增溫了攝氏5∼10度，由於同時間碳-13同位素值的降低，我們推測是海洋中非常大量的甲烷水合物被釋放到大氣中（甲烷水合物中的碳-13同位素特別少），甲烷氧化之後變形成了二氧化碳而造成溫室效應增強。但是不合理的是，碳-13同位素停止下降之後氣溫卻仍然持續升高，然而更令人難以理解的是，估算所有進入大氣的甲烷所造成的效應，大約只能提高氣溫不到攝氏1度！因此當時氣溫如此異常升高的現象必然還有其他的原因存在。
事實上碳-13同位素值的變化除了指示甲烷水合物的釋放之外，還包含了濕潤氣候對陸地上有機碳循環的影響，由於當時陸地上碳酸鹽類的含量平均要比海洋中高千分之三左右，這需要相當濕潤的氣候配合，加速了生物與陸地之間碳的循環，進而造成大氣中二氧化碳的增加，才使得原本就在上升的氣溫更是火上加油！此時陸地上黏土礦物的增加，則支持了由於氣候濕潤所造成風化作用增強的結果。
這個結果告訴我們，地表急速的增溫除了有可能引發冰河期，同樣也可能引發天氣越來越熱，雖然五千五百萬年前那種濕潤的氣候從何而來我們仍不清楚，但是歷史的殷鑑卻提醒我們不得不注意全球暖化所可能帶來的嚴重後果。
參考文獻：Bowen,
G. J., D. J. Beerling, P. L. Koch, J. C. Zachos & T. Quattlebaum, 2004, A
humid climate state during the Palaeocene/Eocene thermal maximum, Nature, 432,
P.495 – P.499
11/17/2004, Eureka Alert, 人類能成為萬物之靈，不僅是比例超大的大腦，而且還有耐操的雙腳。 根據一項最新理論，人類天生善跑，而且人類演化成今日形貌，可能是必須長跑，來競逐非洲草原上的食物。 哈佛大學的生物人類學家Daniel Lieberman及猶他大學的生物力學家Dennis Bramble表示，大約在2百50萬年前，人類始祖演化出長跑的耐力，讓他們得以狩獵及搶得動物屍體，弄到東非裂谷生態系中極為重要的蛋白質。
他們的研究指出，人體有26項特徵，可佐證人類善長跑而演化成今日形貌的立論：人腿很長，可以大幅跨步，另有雙腿和腳部的肌腱和韌帶功能如彈簧。人腳的設計特別聰敏，跑步接觸地面時，可以儲存17%因此產生的能量，接著在下一步時，與產自人體的能量一起釋出，故此大大節省體能。這些特徵讓人類得以進行長達42公里的馬拉松競賽。但人類這種演化有得也有失，人類因此失去有助於爬樹的特徵。
傳統理論認為人類能跑，是兩腿站立此一能力衍生出來的副產品。人類肖似猩猩的祖先－－南猿在4百50萬年前演化出雙腳站立。然而Lieberman及Bramble認為，人類善跑的體格演化耗時數百萬年，所以，雙腳步行此一能力無法解釋其間的過渡期。人類始祖有2百50萬到3百萬年的時間，是用兩腳行走，但形貌看來不像今日人類，所以他們認為，驟然改變人體的力量不是步行，而是跑步。 他們相信，如果天擇並未青睞疾跑，那麼人類至今還是長得像是猩猩。Bramble表示，跑步影響人類演化的力量很大。造就人之為人的原因，至少就解剖學來看，正是跑步。Lieberman也指出，人類擁有許多對跑步很重要的特徵，所以能健步如飛。
其它讓人類變得善跑而演化與猿類分道揚鑣的特色還有：較長的腿，能跨進的步伐更大。上臂較短，容許上半身抵消下半身跑步時帶來的震動力，保持平衡。此外，頭顱的特徵可以防止過熱，大量的汗腺和毛髮稀疏的體表也有助散熱。人類臀部較大也很重要，恰好可以保持身體穩定。Bramble表示，注意觀察猩猩，會發現牠們沒有人類般渾圓的屁股。人類臀部可以協助保持平衡。 他們表示，人類能長跑，一天可以跑上好幾十公里，這一點其他猿類辦不到。在弓箭等遠距離獵捕工具尚未演化出來之前，長跑讓人類可以飛奔在東非裂谷開闊的地表上追逐受傷或瀕死的獵物，在兀鷹及鬣狗等動物趕到之前，先下手為強取走牠們的肉，人類藉此存活下來。
參考文獻：Bramble D. M., Lieberman D. E., Endurance running and the
evolution of Homo. Nature, 432. 345 - 352 (2004).
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