1微米
」
點塑成鑽！科學證明：高能雷射能將寶特瓶材料轉化為奈米級鑽石
鑽石因為其稀有性而在地球上被視為奇珍異寶，但若探究鑽石的本質，它其實就是結晶的純碳，而碳元素在宇宙中又相當常見，因此科學家認為，假如透過高功率的雷射光對寶特瓶中的常見材料「聚對苯二甲酸乙二酯」（PET）進行切割，以此製造出高溫高壓的環境，或許就能用人工的方式形成鑽石，原理類似天王星、海王星這樣的冰行星可能出現的「鑽石雨」現象。據科技及科學媒體NewAtlas的報導，鑽石因其稀有性而在地球上備受推崇，但若在其他星球上，它們可能就跟岩石一樣普遍，例如天王星、海王星這類的冰巨星以甲烷為主要成份，其若深處高壓和高溫環境，能夠將甲烷的氫原子給排除，使碳轉化為固體鑽石，並像雨一樣落入大氣層，也就是俗稱的「鑽石雨」。雖然上述現象只是推論，並沒有實際的證據，但在2017年，一群科學家就在報告中聲稱他們在實驗室中重現了鑽石形成的過程。他們透過世界上最強大的Ｘ雷射——美國能源部國家實驗室（DOE National Laboratories）的「直線加速器相干光源」（LCLS）來模擬冰巨星裡的高溫高壓，再用碳氫化合物，也就是「烴」當材料。當超級雷射把材料加熱到攝氏6000度高溫，並產生了幾百萬個大氣壓的強大衝擊波後，確實形成了小於1微米的鑽石奈米顆粒。儘管最初的實驗表明人工鑽石的產生在技術上是可行的，但當年團隊所用的「烴」材料是「聚苯乙烯」（化學式C8H8，Polystyrene），也就是保麗龍，它沒辦法精準模擬冰巨星內部含有「氧」的元素，因此研究人員之後又試著將這個關鍵元素混入其他材料再度進行實驗。這一次實驗他們選擇的是寶特瓶中的常見材料「聚對苯二甲酸乙二酯」（化學式C10H8O4，polyethylene terephthalate），並同樣用LCLS對PET薄膜進行照射，接著使用2種不同的成像技術，來檢查是否生成奈米鑽石。果然，他們檢測到了密度高達每立方厘米3.87克的奈米鑽石。與保麗龍不同，含有氧的PET更接近冰巨星的大氣成份，氧氣的作用加速了碳和氫的分裂，從而促進奈米鑽石的形成，這意味著在冰巨星裡，碳原子更容易結合成鑽石。這項研究不僅為冰巨行星上「鑽石雨」現象的推論提供了實驗上的支持，而且也研發出奈米級鑽石的潛在製造技術，雖然目前奈米鑽石因為體積過小沒有什麼太大的用途，但假設未來能製造出更大的鑽石，將可以成為工業磨料、拋光劑的成份，甚至可以用來製造高靈敏度的量子傳感器。
源自粒子加速器的「超級X光」 可觀察到細胞等級與末梢微血管
自1895年德國物理學家倫琴（Wilhelm Conrad Röntgen）發現了X射線後，X光被廣泛地運用在醫學領域中，時至今日也有超過百年的歷史。而近日有科學家發現，一種源自於粒子加速器產生的X射線，可以照出身體器官的3D立體圖像，甚至可以達到細胞等級的觀察領域，可以說是醫學領域的一大突破。綜合外媒報導指出，這項技術被稱之為「分層相位對比斷層掃描」 (HiP-CT)，是由英國倫敦大學學院 PD Lee 等研究人員合作開發完成的X光攝影技術，其最大的特色就是影像解析度極高，研究人員可以看到肺部直徑僅5微米（頭髮直徑的十分之一）的微血管，報導中指出，這項技術，最高可以看到1微米的細胞，比起傳統CT掃描的強上100倍。而之所以可以觀察到這麼詳細，主要是因為法國格勒諾布爾的同步輻射設施 ( European Synchrotron Research FacilityESRF)的升級，該粒子加速器最近升級了極亮源（ESRF-EBS），沒想到因此也提供了世界上最亮的X射線，比起傳統CT的X射線亮上1000億倍之多。倫敦大學學院機械工程學院的沃爾什博士表示，「對於醫學成像而言，這種能看到不同尺度器官的能力，是一種革命性的成果。對於理解人體解剖學來說，這也是一項非常令人興奮的技術，能夠在正確的空間背景下，看到立體的微小器官結構，這是理解我們的身體是如何結構，以及它們是如何運作的關鍵。」目前該團隊已經透過HiP-CT技術，成功觀察到新冠病毒是如何在兩個血管系統之間進行「血液的分流」。美因茨大學醫學中心阿克曼醫學博士表示，在疫情在全球爆發不久之後，他們曾使用組織病理學與分子的方式，證明新冠肺炎是一種系統性的血管疾病。但是在此之前，傳統的技術並沒有辦法讓我們徹底觀察到肺部細小血管的變化。
健康誰把關？ 未來微型機器人可代勞
未來世界的機器人到底會如何？除了像哥吉拉一樣龐然大物的機器人之外，微型機器人也是發展的焦點。美國康乃爾大學的研究團隊在「自然」雜誌發表了肉眼也看不見的微型機器人，它們主要的功能被定義為在未來能夠進入人體的體內，進行健康的管理，除了抵抗病原體之外，或許也能趕走病菌。英特爾的創辦人高登．摩爾曾在50年前說過，「IC上的電晶體數量每18個月將成長一倍」，這番說法也被稱為「摩爾法則」，也顯示半導體的猛烈進化，現在也出現了肉眼看不見的微型機器人，顯示科技的日新月異。不過也有一個問題存在，讓微型機器人行動的驅動器（Actuators），目前尚未研發成功，目前為止的設計，驅動器只要太小，就無法作用，若是使用磁力推進，則無法和微型機器人的「腦部」連動。目前打算採用Mark Z Miskin研發的驅動器，它不是馬達，而是用200微伏特的低電壓當它的「腳」，目前製成的大小，厚度大約是7奈米大，由白金（鉑）製成。目前完成的微型機器人，長約70微米（1微米=1百萬分之1米），寬約40微米，比人類的頭髮、鹽粒還要小，未來可以靠針筒注射進入體內，而且可以忍受近38度的溫度，也能抗酸。研究團隊未來還會繼續開發，讓微型機器人的工作時間可以增長，或是可以用外在方式延長工作時間，說不定未來照胃鏡也能有更便利的方式了。