2016年12月30日 星期五

❤得到-科學-碳材料電池、合成全新的抗生素和做手術的微型機器人

文章出處:十大創新技術2016


這條音頻來說說,
美國著名的科學雜誌《科學美國人》評選出了2016年科技界的十大創新技術。
我們精選了一部分給你介紹一下。

首先來說說,美國康奈爾大學的研究人員提出了碳呼吸電池的設計方案,
能吸收大氣裡的二氧化碳,轉化成電能。

這種電池為什麼能清除二氧化碳呢?電池的陰極材料採用的是鋁,陽極由多孔碳構成。
研究人員向電池中註入氧氣和二氧化碳的混合物。
鋁、氧氣和二氧化碳在電池內部發生反應,就會產生電能和一種叫做草酸鋁的化學物質。
研究人員表示,在一個1.4伏電池的生命​​週期中,電池吸收的碳是製造電池時釋放碳的2.5倍,
也就是說這種電池的碳排放是負的。而且這個過程中產生的草酸鋁也很有價值。
包括草酸鋁在內的草酸鹽,能作為清潔劑和漂白劑,全球每年的需求量大概是23萬噸。
製造這種碳呼吸電池產生草酸鹽,還能減少用傳統方法製造草酸鹽時排放的二氧化碳量。

不過,這個設計要轉化成技術,還需要很長的時間。
如果轉化成功,這種電池能配備在發電站和汽車排氣管上,有助於減少碳排放。


再來說兩個跟醫療衛生有關的技術。
一個是設計出新型化合物,來對抗耐藥病菌,也就是抗生素殺不死的病菌。
因為濫用抗生素,人們一旦感染耐藥病菌,就很難治療。
僅僅在美國,每年就有超過2萬人因為感染耐藥病菌而死亡。

科學家們正在研究修改已有抗生素的化學性質,讓它們更有效地治療耐藥病菌。
比如一種叫做大環內酯的抗生素,能治療很多細菌感染。
但是這種抗生素的化學結構很難修改,過去幾十年一直沒什麼新進展。
但是2016年,哈佛大學的研究團隊在《自然》期刊發表論文說,
已經找到了從頭合成大環內酯的方法。他們把大環內酯的結構分解成8個基本模塊,
然後用新的形式把這些模塊組合起來,利用不同的組合方式調節化學性質。
研究人員說,他們已經合成了超過300種新型化合物,其中有很多可以殺死耐藥細菌。
雖然這些化合物只有少部分會成為實用的抗生素,
還要經過很長時間才能上市,研究人員還是表示很有信心擊敗超級細菌。


說完抗生素研究的新進展,再來說說另一項新的醫療技術,
遠程控制的微型機器人未來可以在人體內治療疾病。

麻省理工學院的研究人員發明了一個原型機器人,
可以在胃裡完成簡單的手術,病人只需要把機器人吞下去就行,完全不需要切口。

這種微型機器人包裹在用冰做成的口服含片裡。病人吞下去以後,通過食道進入胃裡。
冰膠囊融化以後,機器人會像摺紙一樣展開。展開後的機器人像一張有皺褶的紙,
材料上的褶皺、縫隙和補丁的位置都是設計好的。
外科醫生可以利用外部磁場來控制機器人的運動。
機器人也可以通過屈伸自己的皺褶,爬到指定的位置。
雖然這款機器人還沒有在活體動物或者人體內進行測試,
但是麻省理工的研究人員相信這個目標是可以實現的,
未來不用切開人體,就能移除人體裡的異物。


除了碳材料電池、合成全新的抗生素和做手術的微型機器人,
《科學美國人》評選的新技術還有通過模擬病毒突變研發藥物,設計超級原子等等。
感興趣的話可以去詳細了解。



本文源自:《科學美國人》(《科學美國人》評2016年十大創新技術:萬能抗病毒藥、超越元素週期表限制的原子)
稿:羊小苒
轉載:得到

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主旨:
1. 碳材料電池
 美國康奈爾大學的研究人員提出了碳呼吸電池的設計方案,
 能吸收大氣裡的二氧化碳,轉化成電能。
 這種電池為什麼能清除二氧化碳呢?
 電池的陰極材料採用的是鋁,陽極由多孔碳構成。
 研究人員向電池中註入氧氣和二氧化碳的混合物。
 鋁、氧氣和二氧化碳在電池內部發生反應,
 就會產生電能和一種叫做草酸鋁的化學物質。
 研究人員表示,在一個1.4伏電池的生命​​週期中,
 電池吸收的碳是製造電池時釋放碳的2.5倍,
 也就是說這種電池的碳排放是負的。而且這個過程中產生的草酸鋁也很有價值。
 包括草酸鋁在內的草酸鹽,能作為清潔劑和漂白劑,
 全球每年的需求量大概是23萬噸。
 製造這種碳呼吸電池產生草酸鹽,
 還能減少用傳統方法製造草酸鹽時排放的二氧化碳量。
 不過,這個設計要轉化成技術,還需要很長的時間。
 如果轉化成功,這種電池能配備在發電站和汽車排氣管上,有助於減少碳排放。
2. 合成全新的抗生素
 科學家們正在研究修改已有抗生素的化學性質,讓它們更有效地治療耐藥病菌。
 比如一種叫做大環內酯的抗生素,能治療很多細菌感染。
 但是這種抗生素的化學結構很難修改,過去幾十年一直沒什麼新進展。
 但是2016年,哈佛大學的研究團隊在《自然》期刊發表論文說,
 已經找到了從頭合成大環內酯的方法。他們把大環內酯的結構分解成8個基本模塊,
 然後用新的形式把這些模塊組合起來,利用不同的組合方式調節化學性質。
 研究人員說,他們已經合成了超過300種新型化合物,其中有很多可以殺死耐藥細菌。
 雖然這些化合物只有少部分會成為實用的抗生素,
 還要經過很長時間才能上市,研究人員還是表示很有信心擊敗超級細菌。

3. 做手術的微型機器人
 麻省理工學院的研究人員發明了一個原型機器人,
 可以在胃裡完成簡單的手術,病人只需要把機器人吞下去就行,完全不需要切口。
 這種微型機器人包裹在用冰做成的口服含片裡。病人吞下去以後,通過食道進入胃裡。
 冰膠囊融化以後,機器人會像摺紙一樣展開。展開後的機器人像一張有皺褶的紙,
 材料上的褶皺、縫隙和補丁的位置都是設計好的。
 外科醫生可以利用外部磁場來控制機器人的運動。
 機器人也可以通過屈伸自己的皺褶,爬到指定的位置。
 雖然這款機器人還沒有在活體動物或者人體內進行測試,
 但是麻省理工的研究人員相信這個目標是可以實現的,
 未來不用切開人體,就能移除人體裡的異物。

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