解决人类难题、改善地球环境、拯救人类生命,这是2014年的10大技术给世界带来的不同
透明生物
通过注入特殊化合物,可以使动物变得通体透明,这项技术将成为生物医学领域发展的助推器。
维维安娜˙格勒迪纳鲁与已故神经免疫学家保罗˙帕特森实验室的同事一起掌握了这一技术。格勒迪纳鲁愿意向任何有需要的实验室提供她的水凝胶制作方法。下一步她将把这一技术推广到癌症以及干细胞领域的研究上。
声波充电
利用超声波,可以通过空气远距离传输电力,效率远高于现有的无线充电技术,这将有助于我们彻底摆脱电线的限制。
美国宾夕法尼亚大学梅瑞狄斯˙佩里与uBeam公司开发出了 uBeam发射机的原型样机,可以将超声波聚焦,产生一个能量“焦点”;与电子设备相连的接收器负责接收这股能量,并将其转化为电能。
储存热能的电池
基于热耦合效应的新型电池,可以将白白流失的热能转化为电能,这一技术拥有巨大的应用前景。
麻省理工学院的博士后研究员杨远和他的导师、斯坦福大学的陈刚以及博士后研究员崔屹和李硕祐一道,研发出了一种温差仅为理论值 1/10(低至 50℃)的发电技术。
简易快速的纳米显微镜
纽约大学物理学家戴维 ˙格里尔和同事研制出的一种新型全息显微镜以商用蔡司显微镜为基础,将它的白炽灯光源换成激光光源。激光照射到待观察的样品上,然后发生散射,形成由激光束和散射光互相干涉而成的三维图像(即全息图),并由摄像机录下。格里尔希望这种仪器能够提供一种快速而经济的方式,用来观察产品内部的单个粒子。
可编程的细胞
假如人类能让体内的细胞按照我们的要求去运作,比如让它们适时地合成胰岛素,或去攻击肿瘤,那么许多健康问题将会迎刃而解。
在显微流控领域的奠基人之一克拉夫˙F˙延森以及另一位生物领域的先锋人物罗伯特˙S˙兰格的带领下,化学工程师阿蒙˙沙雷开发出了一种以硅和玻璃为材质的微芯片,能将微小物质成功引入脆弱的干细胞和免疫细胞中。
自这项技术问世以来,沙雷所在的研究团队已经开发出了 16种适用于不同细胞的芯片。该团队已经成立了一家名为“SQZ生物科技”的公司,将这项技术推向市场。
编辑基因:更快、更准、更简单
基因工程领域取得的巨大成就,改变了现代医学的进程。2012年,瑞典于默奥大学(Ume˙University)的埃马纽埃尔˙ 卡彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier)和加利福尼亚大学伯克利分校的珍妮弗˙ 杜德娜(Jennifer Doudna)领导的研究人员报道,他们在细胞中发现了一种遗传机制,能让科学家以前所未有的速度编辑基因组,并且过程十分简单。此后不久,哈佛大学和麻省理工大学的一个课题组运用这种技术,一次性地对细胞基因组的多个位点进行了修改。
这种名叫CRISPR的先进技术已经加快了基因工程产业的发展,对遗传学和医学也有深远的推动作用。科学家现在只要几周时间,就能按需定制出经过基因改造的实验动物,而从前需要一年。
“原子积木”搭建新奇材料
石墨烯是一种片状结构的石墨新材料,厚度只有一个原子,其原子结构是一个个重复的六边形,看起来就像铁丝网围栏一样。
研究人员在研究这类新材料时,如果能有一些重大突破,我们相信,一定会发展出相应的大规模制备技术,以实现其工业应用。
新型聚合物“泰坦”
环保、高强度可自我愈合、可回收的聚合物,将改变汽车、飞机等诸多行业。
当化学家珍妮特˙加西亚在最近用过的一个烧瓶里,发现了一块糖果大小的白色材料时,她压根不知道自己做出了什么东西。加西亚是 IBM公司阿尔马登研究中心的科学家。最终,她在几位同事的帮助之下解开了这个谜团。他们发现,这种令人吃惊的材料是一类新型热固性聚合物。这是一类极为坚固的塑料,能用于从智能手机到飞机机翼等众多产品中。虽然在全球每年生产的聚合物中,热固性材料就占到了三分之一,但是它们很难被回收利用。而加西亚发现的新材料(被称为“泰坦”),是目前为止发现的第一种可回收的、具有工业级强度的热固性材料。传统热固塑料无法回收重塑,而上述新型聚合物可以通过化学反应进行重新加工。
预计,全球对耐用且可回收的塑料产品的需求将很快大幅攀升。到 2015年,欧洲和日本都将要求厂家在生产汽车部件时,可回收材料的比例要达到 95%。“‘泰坦’恰恰可以完美地满足这种需求。”加西亚说。此外,她相信这种新材料最终还能推广到更广泛的应用中,包括抗蚀抗菌涂层、给药设备、黏结剂、 3D打印、水净化领域等。
“泰坦”在低温时,还会呈现出可自愈合、类似凝胶的形态。“(我们发现的)不仅仅是一种新型聚合物,而且还是一种新的聚合物生成反应。”加西亚说。
体液发电
唾液也许会成为医用设备的新能源。默罕默德 ˙穆斯塔法 ˙侯赛因和贾丝廷 ˙ E˙明克利用高导电性的石墨烯电极,在上面附着了唾液细菌,在一周之内,这些细菌产生了 1微瓦的电量。
侯赛因现在正与 3D打印人造器官的公司合作,将他的燃料电池嵌入人造肾脏中,并通过各种体液为电池充电。今后,他打算帮助贫困国家利用工业废弃物中的有机物来发电,并将电力用于海水淡化。
视力矫正显示屏
美国斯坦福大学电气工程学助理教授戈登 ˙维茨斯坦与麻省理工学院及加利福尼亚大学伯克利分校的同事们合作,研制出了一种视力矫正显示屏。这种显示屏能为近视、远视、散光和其他更为复杂的视力问题提供相应的矫正。
2014年8月,在加拿大温哥华举行的计算机图形图像特别兴趣组年会上,研究人员首次展示了这项技术。
原标题:10大革命性技术改变世界