0

0
0

文字

分享

0
0
0

《自然》雜誌2013年度十大人物

果殼網_96
・2014/02/10 ・5116字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 549 ・八年級

文/S.西爾維希耶

《自然》雜誌評選出了10位年度新聞人物,這些人物來自生物學、物理學、醫學、天文學等多個領域,對2013年科學界產生了重要影響。其中,兩位華人科學家,張鋒、陳化蘭分別以在基因編輯和禽流感研究方面的貢獻躋身榜單。榜單之上也並不只有科學家的身影,菲律賓的外交官納季羅夫‧薩諾也因在全球氣候大會上的表現入榜。下面是這10位年度人物的介紹。

DNA「編輯大師」:張鋒(Zhang Feng)

w0BGrSeLW6kYceluQT9aQpzz2Dul1GJdaey9IZF60pZ2AgAApAEAAEpQ
張鋒。圖片來源:Kent Dayton

憑藉一段髮夾序列和一個裂解酶,細菌可以降解病毒的DNA並保護自己。而這一簡簡單單的DNA剪接機制,在2013年卻成為了生物研究領域的最大熱門之一。而促使它成為如此熱門的,是一名熱衷於研究基因工具的神經生物學家。

現年32歲的張鋒任職於麻省理工學院。他將這套被稱為CRISPR/Cas的細菌免疫系統改造成為一套簡單廉價的基因改造工具。今年一月,他的實驗室發現這套系統可以被用於真核細胞的基因編輯,使得它可以用來編輯植物、小鼠、乃至人類細胞的基因。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

CRISPR/Cas系統是多數細菌用來保護自己免受病毒侵染的防禦機制。藉由這一套系統,細菌可以識別並降解來自病毒的DNA,從而阻止病毒的感染和複製。與目前常用的基因敲除技術:鋅指(Zinc-finger nuclease,ZFN)、TALEN相比,CRISPR/Cas敲除系統無需表達複雜的蛋白,使它更為簡單又有效率。

張鋒教授目前致力於利用這一技術構建基因敲除資料庫,這意味著科學家可以根據這套資料庫,對任何器官中任何基因進行敲除。而他透露自己最感興趣的部分是利用這套系統對一些精神疾病,如亨丁頓症及精神分裂症等進行治療。「CRISPR/Cas系統有助於幫助我們修正基因的微小突變。儘管只有少數人群攜帶這種致病突變,但這些突變對人類健康的影響則是災難性的。」張鋒說。

基因專利「衛士」:坦尼亞‧西蒙塞利(Tania Simoncelli)

t63lPFjqlP-27JwM9KSFSq_HOtjFdpQNudPjbk1bNY12AgAApAEAAEpQ
坦尼亞‧西蒙塞利。圖片來源:Eero Simoncelli

2005年,坦尼亞的一番言論讓美國民權組織(American Civil Liberties Union,ACLU)的高級律師大吃一驚。作為該組織的科學顧問,她指出有些公司正在搶奪人類基因的專利。律師克里斯‧漢森(Chris Hansen)向她大喊:「這太荒謬了!我們能控告誰呢?」

保護人類基因的專利並非易事。儘管ALCU一直在呼籲聯邦政府採取措施,但仍沒有哪項專利因此受到威脅。西蒙塞利認為搶注基因專利會帶來嚴重後果,不僅影響個體醫療,也會導致科研受阻。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

在過去的幾年中,西蒙塞利與ACLU一起指控恆河沙遺傳公司(Myriad Genetics)的基因專利違規。該公司擁有兩個和乳腺癌密切相關的基因專利,並藉此壟斷與該基因相關的乳腺癌預防和保護措施。西蒙塞利呼籲科學家和患者共同支持她的控告。最終,聯邦法院裁定西蒙塞利勝訴。

漢森這麼評價西蒙塞利:「她在說服別人方面具有不可思議的能力,她會固執的與你討論,直至你同意她的觀點。」

戰勝病毒:黛博拉‧佩爾紹德(Deborah Persaud)

tKBVZhZ6OrtuTyNXtgj2VeMCPLz8RLg40CI8Rtz6BBh2AgAApAEAAEpQ
黛博拉‧佩爾紹德。圖片來源:Johns Hopkins Medicine

今年三月,佩爾紹德發表了一項可喜的研究成果:一名出生在密西西比州的HIV病毒攜帶者在停止治療一年後,體內仍未出現HIV病毒。佩爾紹德認為必須嚴肅的對待這一結果。在此之前約有40多個類似病例,然而在進行基因檢測後,發現它們中的多數是假陽性結果。

佩爾紹德的工作始於2012年9月。當時她的同事蓋伊(Gay)在治療一名嬰兒時使用了高劑量的抗逆轉錄病毒藥物。這名嬰兒的母親感染有HIV病毒,且在孕期未接受相關治療。在一次檢查中,蓋伊發現這名嬰兒有五個月未接受藥物治療。隨後她對嬰兒進行了全面檢查,並發現嬰兒體內已經沒有HIV病毒了。佩爾紹德、蓋伊與合作者盧蘇里加(Luzuriaga)對這名嬰兒進行了詳細的檢查,並將結果發表,引起了媒體的關注。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

在媒體的干預下,類似的較危險的臨床試驗成為可能。但隨之而來的是,更多從出生即開始接受反轉錄病毒藥物治療的患者要求停藥,觀察自己體內是否已經沒有HIV病毒。一方面,醫生仍建議患者採用此前的治療方案,因為哪怕僅有一日的停藥都可能會帶來危險。但另一方面,一旦實驗結果得到確證,將會有數以百計的HIV兒童能夠從昂貴的藥物中解脫出來。

「另一個地球」探索者:米克爾‧馬約爾(Michel Mayor)

aBL77OqvaTnBCHOdqna4woSHUT3nr6SUXAXaU5mpS3F2AgAApAEAAEpQ
米克爾‧馬約爾。圖片來源:Rita Scaglia

在過去的20年時間裡,米克爾‧馬約爾和他的團隊找到了數百個系外行星。但2013年的一項發現讓這名71歲高齡的「行星獵手」成為母光焦點:他的團隊發現的編號為「Kepler-78b」的行星在密度和大小上都與地球接近,這也使得這顆行星成為迄今為止最像地球的行星。

很難找到與地球完全一樣的行星,Kepler-78b的軌道與它的母星相距過近,這顆星球的表面已經熔化。然而馬約爾認為,找到真正的「孿生地球」只是時間問題。

馬約爾的研究堪稱碩果纍纍,1995年11月,他和他的學生找到了第一顆系外行星。從那以後,他的研究團隊總共找到了約1050顆這樣的行星。他的競爭對手傑夫‧馬西(Geoff Marcy)稱:馬約爾在技術上的天賦使他成功,「每年馬約爾都會改良他的設備,而每次的效果都令我震驚。」

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

氣候「良心」:納季羅夫‧薩諾(Naderev Saño)

7ZahCntJ75JbHwbYXLMniy2gWAVCHFL1P6Vc5DTXE-Z2AgAApAEAAEpQ
納季羅夫‧薩諾。圖片來源:AP

在華沙全球氣候大會上,菲律賓代表團的納季羅夫‧薩諾帶來一場催人淚下的演講。沒人知道這名菲律賓外交官的家鄉正遭遇什麼:他唯一的兄弟加入了緊急救援隊伍,在颱風海燕席捲過後的災區,搜索居民的遺體。

他決定絕食直到氣候大會上形成具有意義的提議。薩諾說:「我們的國家正在承受極端氣候的肆虐。」

國際組織對於全球變暖的應對時至今日依然進展緩慢,而薩諾本人也並不清楚他的演講會帶來怎樣的影響。他認為颱風海燕將世界的關注集中在氣候問題上。曾經學習過氣候的他,認為科學家並不會將單一的氣候災難歸因於氣候變暖。但至少,氣候變暖導致了更多的暴風是科學界的共識。

他說:「我希望這些行為在緩慢推進氣候共識之餘,我們可以激發更多意義深遠的想法。」

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

隕石「獵人」:維克托‧格羅霍夫斯基(Viktor Grokhovsky)

RNCSXUgJSDY-2Qy0VRS80bHEaYM1pobEmdulJ27k0Nh2AgAApAEAAEpQ
維克托‧格羅霍夫斯基。圖片來源:Natalia Nikitina

2月15日一次隕石撞擊,使得維克托‧格羅霍夫斯基躋身2013十大人物行列。這名來自烏達爾聯邦大學的冶金學家並未親身觀測到這次撞擊,但當他聽說車裡雅賓斯克州發生了爆炸而且數千塊窗戶被震碎時,他突然意識到有一塊隕石撞在地球上。

爆炸發生之後的幾天,格羅霍夫斯基夜以繼日地工作,他試圖計算隕石的下墜曲線並預測隕石碎片的位置。搜索隊根據他的指示,找到了700多塊隕石碎片,總重5.5公斤。然而他最大的成就是發生在2013年年末:根據他的計算,搜索隊最終在一個湖底,找到了一塊重約570公斤的碎片!

這些隕石碎片被送往世界各地的實驗室進行分析,它們所埋藏的秘密正被逐漸被揭露。格羅霍夫斯基說:「對於我來說,這是一生一次的大事,我真幸運我能參與到對這名太空來客的調查。」

流感「前哨」:陳化蘭(Chen Hualan)

ORLn2jg_uqBruYH0UzPRFyrJvsjuf1QEvgpGUbWenvB2AgAApAEAAEpQ
陳化蘭。圖片來源:哈爾濱獸醫研究所。

2013年4月,全世界的病毒學家和衛生官員都把目光聚焦在中國。一種新型的禽流感病毒H7N9正開始蔓延,引起大流行還有死亡。中國農科院哈爾濱獸醫研究所的陳化蘭院士,此時站在了對抗疫情的第一線。他們停止了所有的研究,將工作重點放在H7N9上,致力尋找它從鳥類或其他動物傳播並感染人類的途徑。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

在首例H7N9病例得到確認的48小時內,陳化蘭研究小組以及上海動物疾控中心從周邊的土壤、水和家禽市場中採集了約1000份樣本,其中20份檢出H7N9陽性,均來自於上海家禽市場。當地政府迅速關閉了這些市場,這也使得感染率迅速下降。

病情得到控制,新增病例減少。這給陳化蘭研究團隊更多的時間研究這一病毒。陳化蘭團隊認為,相比於另一禽流感病毒H5N1,H7N9更易經由家禽感染人類。雖然目前沒有明確的證據證明H7N9可以在人類之間傳播,但陳化蘭團隊認為,病毒具有這種潛力。

陳化蘭實驗室目前關注流感病毒的監測。夏天和秋天新病例出現減少,一方面要歸功於相關單位的及時應對,另一方面也有可能是病毒感染力在氣溫高時較弱。現在又到了冬季,必須有更多的監測,陳化蘭自己也認為:「流感病毒的檢測是我們實驗室的首要任務」。

克隆「酋長」:肖克萊特‧米塔利波夫(Shoukhrat Mitalipov)

E-sXmTPHh7UdynCTIA9eU8hzZ2XwaRwjCRbownn8ArV2AgAApAEAAEpQ
肖克萊特‧米塔利波夫。圖片來源:Oregon Health & Science University

2007年,美國奧勒崗健康與科學大學(Oregon Health and Science University)的生殖生物學專家米塔利波夫(Shoukhrat Mitalipov),計畫使用胚胎來獲得個體特異性的幹細胞,治療患者的疾病。將實現藉由人類皮膚細胞複製產生胚胎幹細胞的理想。由於研究需要大量的人類受精卵培育胚胎並犧牲,其面臨的困境遠不止是技術難題那麼簡單。最終,他任職的學校為他建立了新的實驗室,如此他才能夠合法操作和處理人類胚胎。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

米塔利波夫的研究始於2012年十月,在同年的聖誕節前,實驗室利用核移植獲得了四株細胞株。他認為憑藉他之前在猴子中進行的實驗,他能夠最終達成自己的目標。在這一領域他面臨較少的競爭,來自社會的監管和輿論阻止了更多的科學家「分一杯羹」。

他接下來打算爭取政府的資助用於研究線粒體移植的技術,使得新生兒不必再受到線粒體相關遺傳病的困擾。他同時也把從複製胚胎中獲得的幹細胞與分離的人類細胞加以比較。而目前他面臨的最大問題仍然是資金,聯邦政府不會對其關於細胞株的實驗提供經費,他不得不四處尋求經費與合作,導致這一實驗目前進展緩慢。他無奈地表示:「好像我們又回到了幾年之前。」。(可以參考〈科學家成功複製人類幹細胞〉

「騷擾之眼」——凱瑟琳‧克蘭西(Kathryn Clancy)

qRvFMdeUIL089xJtiEB8kWYqv-eeHeEMI2uZObEcesp2AgAApAEAAEpQ
凱瑟琳‧克蘭西。圖片來源:L. Brian Stauffer

對於田野調查,人類學家凱瑟琳‧克蘭西充滿了美好的回憶。然而一次偶然的交談使得她意識到這一活動可能給人帶來完全不同的回憶。她的朋友透露自己曾經在調查時遭遇性騷擾。從那時起,克蘭西決定採取一些行動。

她的行動從2012年1月開始。起初她在博客上匿名發佈關於她朋友被性騷擾的故事博取關注,後來她意識到,這樣還遠遠不夠。於是,她與幾名合作者一起發起了網絡調查,呼籲人類學家分享自己在田野調查中的經歷,並收集了數據。

今年四月,在美國體質人類學家會議上,凱瑟琳投下了這枚「重磅炸彈」:在參與調查的124名人類學家中,有59%經歷過性有關的言語暗示,而約有18%則受到身體上的性騷擾。女學生通常是主要受害者,而施害者多是一起進行調查的博士生、博士後乃至教授。對此許多人認為,田野調查中來自家庭和朋友監督的缺失,是引發不良行為的主要原因。

在調查中克蘭西還發現,由於害怕會被排除在調查以外無法獲得研究所需數據,受害者們往往選擇對自己的遭遇忍氣吞聲。只有極少數的受害者選擇報告自己的遭遇。「年輕的研究人員正因為這些經歷退出我們的行業,毫無疑問,我們失去了優秀的同伴。」克蘭西說。

「太陽守望者」——亨利‧斯奈斯(Henry Snaith)

rU91lajjOuvDi4B5-ZTnzcyY1l-nrF7uU1XPabU0-gl2AgAApAEAAEpQ
亨利‧斯奈斯。圖片來源:Douglas Fry/Piranha Photography

在這一年,斯奈斯讓所有材料學家大吃一驚。他利用鈣鈦礦半導體,大大地提升了太陽能電池的效率。在過去的幾年中,研究人員一直試圖用這一材料製造低效而複雜的光伏設備。斯奈斯意識到經由更有效的純化和設計,它們能夠產生更高的效率。

目前世界上絕大多數太陽能電池由硅製作,它們能夠將吸收到的17-25%的光能轉化為電能,但絕大多數造價高昂。薄膜太陽能電池更加廉價,但效率較低。鈣鈦礦光電池可被視作兩者的結合。

現在,斯奈斯設計的電池轉化效率已經可以達到15%,他認為最終鈣鈦礦電池的轉化率有望達到29%——這是目前砷化鎵晶體電池的轉化率。砷化鎵晶體電池多被用在衛星上,因造價高昂難以被廣泛採用。

下一步斯奈斯計畫繼續他的研究,如果鈣鈦礦電池能夠運轉良好,他將考慮如何更好的儲存這些電能。「當這些研究告一段落,我會將工作重點轉移至對更好的電極的探索上。」斯奈斯說。

資料來源:

365 days: Nature‘s 10. Nature.

 

轉載自果殼網

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
果殼網_96
108 篇文章 ・ 9 位粉絲
果殼傳媒是一家致力於面向公眾倡導科技理念、傳播科技內容的企業。2010年11月,公司推出果殼網(Guokr.com) 。在創始人兼CEO姬十三帶領的專業團隊努力下,果殼傳媒已成為中國領先的科技傳媒機構,還致力於為企業量身打造面向公眾的科技品牌傳播方案。

0

0
0

文字

分享

0
0
0
從奈米微塵到化學氣體, HEPA 與活性碳如何聯手打造純淨空氣?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/17 ・4433字 ・閱讀時間約 9 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本文由 Amway 委託,泛科學企劃執行。

很多人可能沒想到,無論是家用的空氣清淨機,還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠,它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩,而是一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網
在半導體產業的無塵室中,「乾淨」的定義極其殘酷:一粒肉眼看不見的灰塵,就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢 / 圖片來源:envato

到底怎樣才算是「乾淨」?這不是什麼靈魂拷問,而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中,「乾淨」的定義極其殘酷:一粒肉眼看不見的灰塵,就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞,甚至能成為台積電(TSMC)決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中,雖然不需要生產精密晶片,但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密,卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康,你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此,空氣議題早已超越單純的環保範疇,成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

很多人可能沒想到,無論是家用的空氣清淨機,還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠,它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩,而是同一件看起來平凡無奇的東西:一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信,就憑這層厚度不到幾公分的板子,能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎?

這片大家都聽過的 HEPA 濾網,裡面到底是什麼?

首先,我們必須打破一個直覺上的誤解:HEPA 濾網(High Efficiency Particulate Air filter)在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5,是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物,它們能穿過呼吸道直達肺泡,並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本,在工廠與汽車尾氣中,還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1,甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」(UFP,即 PM0.1)。 UFP 不僅能輕易進入血液,甚至能繞過血腦屏障(BBB),進入大腦與胎盤,其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣,單靠孔目大小來「過濾」粒子,那麼為了攔截奈米微粒,濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡,一般人認為的「乾淨」,在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米3 奈米(相當於頭髮直徑萬分之一)的晶片而言,空氣中一顆微小的塵埃,就是一顆足以毀滅世界的隕石。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

因此,傳統的過濾思維並非治本之道,我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形,最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身,誕生於曼哈頓計畫!

1940 年代,製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而,若將排氣直接排向大氣,會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾(Irving Langmuir),他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」(Absolute Filter),其內部並非有孔的篩網,而是石綿纖維。

有趣的來了,如果把過濾器放到顯微鏡下,你會發現纖維之間的空隙,其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢?這是因為在奈米尺度下,物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時,並非走直線,而是會受到空氣分子撞擊,而產生「布朗運動」(Brownian Motion),像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時,布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動,最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時,靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客,就這樣被永久禁錮迷宮中。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

現在最常見的 HEPA 材料,是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間,它們在濾網內隨機交織,像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後,並非僅僅面對一層薄紙,而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層,微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外,HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵,那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀,中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐,目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒,而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺:過濾不是越快越好嗎?

其實,這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管,如果你捏住出口,水流會變得湍急;若將出口放開並擴大,雖然總出水量不變,但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言,當表面積越大,單位面積所需承載的空氣量就越少,空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久,增加被捕捉的機會。此外,越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」,延長了使用壽命,這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

然而,即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter),但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ,其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物,去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念?塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子,大小約在 2 至 200 微米;細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米,細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」,大多數的病毒(如流感、新冠病毒)都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說,基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上,它更獲得英國過敏協會(Allergy UK)認證,能有效處理 19 大類、102 種過敏原,濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室,就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷,就是「硼 (Boron)」 / 圖片授權:Shutterstock

然而,同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室,就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷,就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中,硼是常見的 P 型摻雜物,用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕,進而釋放出極微量的硼離子,就可能直接污染晶圓,改變其導電特性,導致晶片報廢。

此外,無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA(超低穿透率空氣濾網) 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中,任何多穿透的一顆微塵,都代表著一筆不小的經濟損失。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率,材料學家搬出了塑膠界的王者,PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕,還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維,其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕,但它既昂貴且物理上也很脆弱,安裝時若不小心稍微觸碰,數萬元的濾網就可能報銷。因此,你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此,在空氣濾淨系統中,還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網,就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附?

好不容易將微塵擋在門外時,危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王:AMC(氣態分子污染物)

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒,但面對氣態分子時,就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般,能輕易穿過物理濾網的縫隙,其中包括氮氧化物、二氧化硫,以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物(VOCs)。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

為了對付這些幽靈,我們必須在物理防線之外,加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同,這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理(Impregnation)」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質,在活性碳上添加不同的化學藥劑:

  • 酸鹼中和:對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體,會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑,透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之,如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑,就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
  • 物理吸附與凡德瓦力:對於最麻煩的有機揮發物(VOCs,如甲醛、甲苯),因為它們不具酸鹼性,科學家會精密調控活性碳的孔徑大小,利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力(凡德瓦力),像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。
活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附? / 圖片來源:Amway

空氣濾淨的終極邏輯:物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境,活性碳的運用並非「亂槍打鳥」,而是一場極其精密的對戰策略。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告,像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝,打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區(Photolithography),晶圓最怕的是人體呼出的氨氣,此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和;而在蝕刻區(Etching),若偵測到酸性廢氣,則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯,是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中,雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析,但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯,正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網,更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳,科學界有個關鍵指標:「比表面積(Specific Surface Area)」。活性碳的孔隙越多、表面積越大,其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳,並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理,打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克,但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字,相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積,是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是,它還添加了雙重觸媒技術,能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線,能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體,或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來,成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說,無論是造價百億的半導體無塵室,還是守護家人的空氣清淨機,其背後的科學邏輯如出一轍:「物理濾網攔截微粒,化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作,空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

進一步了解商品:https://shop.amway.com.tw/products/2071?navigationType=brand&

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
246 篇文章 ・ 319 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

0
0

文字

分享

0
0
0
春季流感別當小感冒!高燒不退恐重症,專家示警:吃錯藥當心養出「超級細菌」
careonline_96
・2026/03/31 ・1906字 ・閱讀時間約 3 分鐘

春季流感來勢洶洶,別再當成一般感冒!專家提醒,錯誤用藥觀念恐讓病情惡化

春季流感別當小感冒!若有持續高燒、呼吸困難等重症警訊應盡速就醫。專家提醒,流感需以抗病毒藥物治療,誤用抗生素不僅無效,更恐養出超級細菌,正確用藥才能遠離威脅。

春季流感不容小覷,不少民眾以為冬季結束,流感威脅就跟著下降,事實上在忽冷忽熱的春季,病毒依然活躍。且流感往往來勢洶洶,可能上午還精神充沛,下午就高燒、全身痠痛到彷彿被一拳擊倒。而在過去流感大流行期間,不少四、五十歲且沒有慢性病史的中壯年族群突然病情惡化,甚至有孕婦因免疫力相對較低而陷入重症危機,顯示流感不分年齡,所有族群都不能掉以輕心!

流感高風險族群與重症警訊

別把流感當小感冒 出現這些症狀恐是重症前兆

高雄醫學大學附設中和紀念醫院感染內科陳惇杰醫師說明,流感常見症狀包括發燒、咳嗽、喉嚨痛、全身痠痛與疲倦,嚴重程度與當時流行的病毒型別有關。對健康成人而言,症狀通常數日內都能逐漸緩解;但對於免疫功能低下的長者,或患有心臟病、慢性阻塞性肺病、腎功能不全等慢性疾病者,流感可能引發更嚴重的併發症。

流感病毒會破壞呼吸道黏膜與纖毛功能,使痰液清除能力下降,增加續發性細菌性肺炎的風險。一旦併發肺炎或造成器官功能惡化,患者可能需要住院,甚至入住加護病房。若發燒超過三至五天未退,或症狀好轉後又再度高燒,甚至出現呼吸困難、意識改變、食慾下降等情況,都有可能是重症警訊,切勿拖延治療,應盡速就醫。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
流感抗病毒治療

高風險族群應及早治療 抗病毒藥可降低重症機率

在治療方面,陳惇杰醫師說明,並非所有流感患者都需要抗病毒藥物,症狀輕微者經休息與支持性治療也可能自行康復。但對於高風險族群或症狀較為明顯者,使用抗病毒藥物不僅可縮短病程,還能降低併發症與重症風險。

目前常見抗流感病毒藥物包括需連續五天服用的口服藥物,以及單次靜脈注射劑型。近來亦出現新型單次口服抗流感病毒藥物,使用更為便利,只需服用一次即可完成治療。臨床經驗顯示,此類單次口服藥物在改善與緩解流感症狀方面,效果與傳統療程相當,且可較快降低體內病毒量,有助控制傳播風險,也提供患者更多元的治療選擇。

別再把流感當細菌感染,錯誤用藥恐增抗藥性

面對難以控制的發燒與不適,不少民眾會認為應該要服用抗生素,但事實上,流感是病毒感染,抗生素只對細菌有效,對病毒毫無作用。若在沒有細菌感染證據的情況下濫用抗生素,不僅無法改善症狀,還會助長抗藥性問題。「目前台灣與全球都進入了多重抗藥性超級細菌時代」,陳惇杰醫師觀察,有些民眾會私自停藥或將藥物留待下次使用,甚至要求醫師多開幾天備用,這些錯誤的觀念都可能以致於未來真正需要時反而無藥可用。

陳惇杰醫師也提醒,隨著國人出國旅遊頻率提高,病毒跨境傳播風險增加,A型與B型流感皆有增加趨勢,民眾出國期間應特別注意個人衛生與防護,以免將流感當伴手禮帶回家。春季流感看似低調,卻潛藏威脅,民眾除了留意重症警訊,也應善用疫苗預防才能降低感染與併發症風險。流感不能輕忽,早期診斷、用對藥、預防到位,才能守住健康防線!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

筆記重點整理:

  • 若出現發燒超過3–5天未退、症狀好轉後再反彈、呼吸困難、意識改變、食慾下降等症狀可能是重症警訊,應積極就醫勿錯失黃金治療期。
  • 長者、免疫力低下者、心肺或腎功能不全患者等高風險族群,重症風險大,感染流感可能引發併發症甚至住院,不容輕忽。
  • 目前有多種治療方式,使用抗流感病毒藥物可快速緩解症狀、降低併發症與傳播風險,單次口服療程便利且副作用低。
  • 濫用抗生素可能助長抗藥性,未來真正需要時可能無藥可用,呼籲民眾應遵醫囑按時用藥。
-----廣告,請繼續往下閱讀-----

討論功能關閉中。

careonline_96
646 篇文章 ・ 281 位粉絲
台灣最大醫療入口網站

0

2
1

文字

分享

0
2
1
從遺傳學角度剖析:女性能在體育場上超越男性嗎?——《運動基因》
行路出版_96
・2024/08/10 ・3722字 ・閱讀時間約 7 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

科學期刊的預言:女性能追趕甚至超越男性?

我在 2002 年還在讀大四時,第一次看到兩位 UCLA 生理學家的論文〈不用多久女性就會跑得比男性快?〉,當時我覺得這個標題很荒謬。在那之前我花了五個賽季,進行 800 公尺中距離跑步訓練,成績已經超越世界女子紀錄。而且我還不是自己接力隊上跑最快的。

但那篇論文發表在《自然》(Nature)期刊上,這是世上極具聲望的科學期刊,所以一定有些道理。大眾就是這麼認為的。《美國新聞與世界報導》雜誌在 1996 年亞特蘭大奧運之前,對一千個美國人做了調查,結果其中有三分之二認為,「終有一天頂尖女運動員會勝過頂尖男運動員」。

1996 年亞特蘭大奧運前,一千位美國人中有三分之二認為,「終有一天頂尖女運動員會勝過頂尖男運動員」。 圖/envato

《自然》期刊上那篇論文的作者,把男子組和女子組從 200 公尺短跑到馬拉松各項賽事歷年的世界紀錄畫成圖表,發現女子組紀錄進步得遠比男子組急速。他們用外推法從曲線的趨勢推斷未來,確定到 21 世紀前半葉,女性就會在各個賽跑項目擊敗男性。兩名作者寫道:「正因進步速度的差異實在非常大,而使(兩者)差距逐漸縮小。」

2004 年,趁著雅典奧運成為新聞焦點之際,《自然》又特別刊出一篇同類型的文章〈2156 年奧運會場上的重要衝刺?〉(Momentous Sprint at the 2156 Olympics?)──標題所指的,正是女子選手會在 100 公尺短跑比賽中,勝過男子選手的預計時間。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

2005 年,三名運動科學家在《英國運動醫學期刊》發表了一篇論文,省去問號開門見山在標題宣稱:〈女性終將做到〉(Women Will Do It in the Long Run.)。

難道男性主導世界紀錄的情況,始終是歧視女性、把女性排除於競技場外的結果?

20 世紀上半葉,文化規範與偽科學嚴重限制了女性參與運動競技的機會。在 1928 年阿姆斯特丹奧運期間,有媒體(捏造)報導指稱,女性選手在 800 公尺賽跑後筋疲力竭地躺在地上,這讓一些醫生和體育記者十分反感,使得他們認為這個比賽項目會危害女性健康。《紐約時報》上有篇文章就寫:「這種距離太消耗女性的體力了。」〔1〕那幾屆奧運之後,在接下來的三十二年間,距離超過 200 公尺的所有女子項目,都突然遭禁,直到 2008 年奧運,男女運動員的徑賽項目才終於完全相同。但《自然》期刊上的那幾篇論文指出,隨著女性參賽人數增多,看起來她們的運動成績到最後可能會與男性並駕齊驅,甚至比男性更好。

運動能力的基因密碼:性別差異的生物學根源

我去拜訪約克大學的運動心理學家喬.貝克時,我們談論到運動表現的男女差異,尤其是投擲項目的差異。在科學實驗裡證實過的所有性別差異中,投擲項目一直名列前茅。用統計學術語來說的話,男女運動員的平均投擲速度相差了三個標準差,大約是男女身高差距的兩倍。這代表如果你從街上拉一千個男子,其中 997 人擲球的力氣會比普通女性大。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

不過貝克提到,這種情形可能是反映女性缺乏訓練。他的太太是打棒球長大的,輕輕鬆鬆就能贏過他。他打趣說:「她會發出一束雷射光。」那麼這是生物學上的差異嗎?

男性和女性的 DNA 差異極小,僅限於在女性身上為X或男性為Y的那單一染色體。姊弟或兄妹從完全相同的來源取得基因,透過重組母親和父親的 DNA,確保兄弟姊妹絕對不會相近到變成複製人。

性別分化過程大部分要歸結到 Y 染色體上的「SRY 基因」,它的全名是「Y 染色體性別決定區基因」。若要說有「運動能力基因」,那就非 SRY 基因莫屬了。人類生物學的安排,就是讓同樣的雙親能夠同時生育出男性的兒子和女性的女兒,即使傳遞的是相同的基因。SRY 基因是一把 DNA 萬能鑰匙,會選擇性地啟動發育成男性的基因。

我們在生命初期都是女性──每個人類胚胎在形成的前六週都是女性。由於哺乳動物的胎兒會接觸到來自母親的大量雌激素,因此預設性別為女性是比較合算的。在男性身上,SRY 基因到第六週時會暗示睪丸及萊氏細胞(Leydig cell)該準備形成了;萊氏細胞是睪丸內負責合成睪固酮的細胞。睪固酮在一個月之內會不斷湧出,啟動特定基因,關閉其他基因,兩性投擲差距不用多久就會出現。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

男孩還在子宮時,就開始發育出比較長的前臂,這使得他們日後投擲時會做出更有力的揮臂動作。儘管男孩和女孩在投擲技能方面的差異,不如成年男性和女性之間那麼顯著,但這種差異在兩歲幼童身上已經很明顯了。

性別分化過程大部分要歸結到 Y 染色體上的「SRY 基因」,會選擇性地啟動發育成男性的基因。 圖/envato

文化與訓練的影響:投擲項目中的性別差距

為了確定孩童之間的投擲差距有多少與文化有關,北德州大學和西澳大學的科學家組成團隊,共同測試美國孩童與澳洲原住民孩童的投擲技能。澳洲原住民沒有發展出農業,仍過著狩獵採集生活,他們教導女孩丟擲戰鬥及狩獵用武器,就像教導男孩一樣。這項研究確實發現,美國男孩和女孩在投擲技能上的差異,比澳洲原住民男孩和女孩之間的差異顯著許多。不過儘管女孩因為較早發育長得較高較壯,男孩仍比女孩擲得更遠。

普遍來說,男孩不僅比女孩更善於投擲,視覺追蹤攔截飛行物的能力往往也出色許多;87% 的男孩在目標鎖定能力的測試上,表現得比一般女孩好。另外,導致差異的部分原因,至少看起來是因為在子宮的時期接觸到了睪固酮。由於先天性腎上腺增生症,而在子宮裡接觸到高濃度睪固酮的女孩,上述項目的表現會像男孩一樣,而不像女孩;患有這種遺傳疾病的胎兒,腎上腺會過度分泌男性荷爾蒙。

受過良好投擲訓練的女性,能輕易勝過未受訓練的男性,但受過良好訓練的男性,表現會大幅超越受過良好訓練的女性。男子奧運標槍選手擲出的距離,比女子奧運選手遠大約三成,儘管女子組使用的標槍比較輕。此外,女性投出的最快棒球球速的金氏世界紀錄是 65 mph(相當於時速 105 公里),表現不錯的高中男生的球速經常比這還要快,有些男子職業球員可以投出超過 100 mph(相當於時速 160 公里)的球速。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

在跑步方面,從 100 公尺到 1 萬公尺,經驗法則是把菁英級表現差距定在 11%。從短跑到超級馬拉松,不管任何距離的賽跑,男子組的前十名都比女子組的前十名快大約 11%。〔2〕在職業等級,那就是個鴻溝。女子組的 100 公尺世界紀錄,跟 2012 年奧運男子組的參賽資格還差了四分之一秒;而在一萬公尺長跑,女子組的世界紀錄成績,與達到奧運參賽資格最低標準的男選手相比落後了一圈。

不論距離,男子組前十名的跑步速度普遍比女子組快約 11%。圖/enavato

投擲項目與純爆發力型運動項目的差距更大。在跳遠方面,女子選手落後男子 19%。差距最小的是長距離游泳競賽;在 800 公尺自由式比賽中,排名前面的女子選手,與排名前面的男子選手差距不到 6%。

預言女性運動員將超越男性的那幾篇論文暗示,從 1950 年代到 1980 年代,女性表現的進展遵循一條會持續下去的穩定軌跡,但在現實中是有一段短暫爆發,隨後趨於平穩──這是女子運動員,而非男子運動員進入的平穩期。儘管到 1980 年代,女性在 100 公尺到 1 英里各項賽跑的最快速度,都開始趨於穩定,但男子運動員仍繼續緩慢進步,雖然只進步一點點。

數字很明確。菁英女子選手並未趕上菁英男子選手,也沒有保持住狀況,男性運動員則在非常慢地進步。生物學上的差距在擴大。但為什麼原本就有差距存在?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

註釋

  1.  各報上氣不接下氣地報導 800 公尺女子選手紛紛倒在跑道上。正如運動雜誌《跑步時代》(Running Times)2012 年的一篇文章指出的,實情是只有一個女子選手在終點線倒下,其餘三名都打破了先前的世界紀錄。據稱人在現場的《紐約郵報》記者寫道,「11 位淒慘的女性」當中有 5 人沒有跑完,5 人在跑過終點線後倒下。《跑步時代》報導說,參賽的女運動員只有 9 個,而且全部跑完。
  2. 過去普遍認為,隨著比賽距離拉長,女子賽跑選手會超越男子選手。這是克里斯多福.麥杜格(Christopher McDougall)在《天生就會跑》這本很吸引人的書裡談到的主題,但不完全正確。成績非常優秀的跑者之間的 11% 差距,在最長距離和最短距離同樣穩固存在。儘管如此,南非生理學家卻發現,當一男一女的馬拉松完賽時間不相上下,那個男士在距離短於馬拉松的比賽中通常會贏過那個女士,但如果競賽距離加長到 64 公里,女士就會跑贏。他們報告說,這是因為男性通常比較高又比較重,比賽距離越長,這就會變成很大的缺點。然而在世界頂尖超馬選手當中,男女體型差異比一般群體中的差異小,而 11% 的成績差距,也存在於超級長距離的最優秀男女選手之間。

——本文摘自 大衛・艾普斯坦(David Epstein)運動基因:頂尖運動表現背後的科學》,2020 年 12 月,行路出版,未經同意請勿轉載

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

討論功能關閉中。

行路出版_96
21 篇文章 ・ 8 位粉絲
行路為「讀書共和國」出版集團旗下新創的出版社,出版知識類且富科普或哲普內涵的書籍,科學類中尤其將長期耕耘「心理學+腦科學」領域重要、具時代意義,足以當教材的出版品。 行路臉書專頁:https://www.facebook.com/WalkPublishing