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驚人!用磁鐵設計的時尚家具!!

dr. i
・2012/02/29 ・390字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 479 ・五年級

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圖:Jólan van der Wiel

小時候的自然科學課都有做過一個小實驗,就是把鐵沙放在一張白紙上,然後放上一塊磁鐵,結果原本散佈在紙上的鐵沙就開始凝聚,形成有規則的線條。這些線條就是受到磁鐵的磁場所吸引,沿著磁場的方向排列出柱狀的結,隨著磁鐵方位的不同,有的平躺,有的則是直立於紙上。

近年在國際漸漸竄紅的比利時設計師凡德威(Jolan van der Wiel)利用了這個原理,將「鐵磁流體(Ferrofluid)」參雜了凝固劑,先用強力磁鐵塑形,再讓它慢慢凝固成為可用來當做家具的結構。

太有創意了!生活中的小科學也可以應用到藝術設計上呢!

下面是凡德威描述他創作的方法:

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轉載自dr. i 新發現 新科技 新生活 新藝術 

文章難易度
dr. i
33 篇文章 ・ 0 位粉絲
小時候的啓蒙師父是小叮噹,偶像是馬蓋先,並崇拜發明燈泡的愛迪生,當時志向是發明會飛的車。在歐洲旅居十二年後回台灣,目前投身科技與藝術的跨界整合以及科學教育和傳播,現任國立台灣師範大學科技與文創講座兼任助理教授。dr. i 一輩子最大的幻想,是能夠使用時光機和隱形風衣。如果您恰巧擁有其中一項,請拜託用以下的連絡方式連絡!http://facebook.com/newartandscience

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提款機的運作原理—《知識大圖解》
知識大圖解_96
・2016/08/20 ・945字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 499 ・六年級

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自動櫃員機替你管理帳務,同時確保資料安全

現代人很難想像沒有提款機的生活,但提款機其實是從 1970 年代才開始流行。世界上第一台提款機是約翰.雪伯巴倫(John Shepherd-Barron)所發明的,安裝在大倫敦區的恩非市(Enfield)。

如今,隨處可見的自動櫃員機讓民眾可以一天 24 小時便利存提款,不須到銀行排隊。但在方便的背後,提款機其實要執行許多困難的把關工作,才能維持服務品質;像是提款機必須檢核使用者的身分、卡片的真偽,還要調閱你的帳戶資訊,才能執行正確的交易,同時更要保護提款機裡的鈔票,以免被歹徒盜取。

基本 CMYK
本圖節錄自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第23期(2016年08月號),全見版請點擊圖片。

提款卡背後的磁條,看起來是一條實心的黑色長條,實際上卻是由上百萬個微小的磁鐵所組成,每個小磁鐵各有不同的極性,經由兩組磁頭讀取後,解讀為二進位碼資料。第一組磁頭先確認卡片真偽,接著第二組磁頭才會讀取帳號和密碼,並比對你輸入的數字。

密碼確認後,櫃員機會自動連結到銀行網路,接收傳回來的訊號,再針對機器內部的出鈔系統下達一連串指令,然後由提款機完成剩下的存提款交易。如果提款人不小心忘了把鈔票拿走,新型的櫃員機會在一段時間後把鈔票回收,以免用戶蒙受損失。

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提款機詐騙犯罪

提款機經常成為罪犯覬覦的目標,有幾種常見的詐騙手段可以輕易偷取你的卡片資料,其中最常見的是卡片側錄器,安裝在提款機上就能偷偷記下提款人的帳號資訊。通常歹徒還會搭配隱藏式攝影機,將之鎖在櫃員機上方,或安裝在附近,用以拍攝輸入密碼時的手部動作。另一種越來越常見的詐騙手法是盜卡陷阱,利用特殊裝置讓卡片卡在機器裡出不來,等提款人離去後歹徒就可以取走卡片。為了避免成為受害者,警方建議民眾使用提款機時要提高警覺,隨時注意是否有不尋常的狀況,並盡量使用固定的提款機,就能識破詐騙手法。輸入密碼時也一定要設法遮蔽,並小心在提款機附近出沒的可疑人士。

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本文節錄自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第 23 期(2016 年 08 月號)

更多精彩內容請上知識大圖解

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為什麼啤酒泡沫總像不定時炸彈般迸出?
Fungus
・2015/01/07 ・1266字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 552 ・八年級

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想像以下這個情境:經過了一週的辛苦工作,你接受同事的邀約來到了酒吧,想在 Friday night 輕鬆一下。入座之後,你發現吧台上有位女子獨自一人。她身材姣好、面容清秀,不像是會來到酒吧的氣質,她肯定是遇上了什麼困難。她一個人在這裡喝悶酒,你的好同事們當然也都注意到了。而年過三十又沒有交往對象的你理所當然地擁有優先權,就在眾人的慫恿下,你鼓起勇氣緩緩地走向吧台。

「兩瓶啤酒!」你對酒保這麼說,希望輕鬆一點的飲料能帶來放鬆的氣氛。她向你看了一眼,似乎對陌生人的接近有點意外,但並沒有展現排斥的神情。你也就順勢地坐到她的身旁。接過啤酒後,你拿了開瓶器豪氣地開瓶。不料!這啤酒外表看似冰山,其內在卻是座火山!源源不絕的泡沫自瓶口不斷湧出,流滿了桌子,灑滿了褲子。在混亂之中她嚇得跳離你三步之遙,你慌張地看向酒保卻又壓抑不住心中的羞憤,回頭看看那群損友早已笑得人仰馬翻,你認為這一定是他們早已安排好的惡作劇……。

from: pixabay / jarmoluk
from: pixabay / jarmoluk

啤酒開瓶時,大量的二氧化碳泡沫湧出瓶口是偶爾會碰上的情形(而且是在未經搖晃的情況下)。這種現象的產生,是啤酒在釀造時,其主要的原料-麥,遭受到真菌感染所致,而這些貼附在大麥表面的真菌,其表面富有疏水蛋白。在釀造的過程中,這些疏水蛋白會吸附發酵時所產生的二氧化碳。當啤酒中含有過多的二氧化碳,開瓶時就會有大量的泡沫湧出。釀酒廠為了因應這種現象,會加入啤酒花萃取物(hops extract)作為抗泡沫因子(antifoaming agent),它們運作的原理是能較二氧化碳優先與真菌表面的疏水蛋白結合,被搶走位置的二氧化碳也就不會在啤酒中留下那麼多了。

以使用啤酒花萃取物為基礎,位於比利時的食品科學家近日更開發了除去泡沫的新技術-利用磁鐵。他們發現,在啤酒釀造時施加磁場,能將這些作為抗泡沫因子的啤酒花萃取物化分為更小的粒子,如此一來便能有效地提升與疏水蛋白的結合(分子更小、表面積增加的原理),也更能夠避免啤酒泡沫失控。

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研究團隊將於下個月份的《食品工程期刊》(Journal of Food Engineering)中發表此研究結果。當這個方法真正運用在釀造啤酒時,其極佳的效率可令製酒商減少啤酒花萃取物的添加,而這對於降低成本相當具有潛力。研究團隊表示,在未來的研究中,希望能達到在工業生產的尺度下,單以施加磁場就能夠減少泡沫形成的結果。

from: wiki
好一朵美麗的啤酒花。from: wiki

所以說囉,當下次再遇到啤酒噴發的情形,切記:莫急、慌莫、莫害怕。保持鎮定,將溢出的啤酒清理乾淨後,你大可以從容地分享啤酒暴走的原理。如此一來不但展現了氣度,避免錯怪朋友,更能夠散發身為一個科學青年的無窮魅力。

參考資料:

Fungus
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身為一名牙體技術師,有責任讓大家知道這是個製作假牙的行業。因深信數位加工的趨勢而在碩士生涯中與加法製造結下不解之緣。沉迷於底片相機,喜歡昆蟲,還養了一隻虎斑貓。

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研究者將分子磁鐵設計成長效 qubits
only-perception
・2012/06/02 ・1079字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 566 ・九年級

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今日某些物理學家正在研究將分子磁鐵(molecular magnets)當成未來量子電腦之資訊儲存單元使用的可能性。就分子結構來說,分子磁鐵是那些磁矩偏好朝特定軸向排列的分子。其所擁有的電子自旋結構可經由磁力調整出一種以上的狀態,且在低溫時,即使在缺乏磁場的情況下,依然可維持這種狀態,這可能使它們被用於資訊儲存上。

現在一個來自英國的研究團隊已證明,在不同的磁性狀態間,量子力學相位的疊加可持續超過 15 微秒,使其自旋態因解同調(decoherence,走調)而失去其資訊前,能反覆切換。在分子磁鐵作為 qubits(量子位元,量子電腦的元件)的實用性上,這項發現為其平添佐證。

來自牛津大學與曼徹斯特大學的研究者,C.J. Wedge 等人,已將他們「如何利用化學方法修改分子 qubits 以增加其相位記憶時間」的研究發表在最近一期的 Physical Review Letters 上。在這之前,研究者已達成 3.8 微秒的相位記憶時間(phase memory times),而其他分子磁鐵系統研究所產生的(記憶)時間都在 1 微秒的時間尺度上。

“相位記憶時間與同調時間是非常類似的概念,” 牛津大學的共同作者 Arzhang Ardavan 表示。”(長相位記憶時間)意味著,當量子資訊消失前,有可能操縱 qubit 許多次。那意義重大,但我們亦樂見能精確控制分子結構的可行性,以及能測定各種解同調機制,並盡我們所能來減少它們。”

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在他們的研究中,研究者聚焦在 Cr7Ni 分子磁鐵上。他們之前證明這種分子所擁有的同調時間遠超過操縱單一 qubit 所需要的 10 奈秒。在此,他們採取下一步驟並研究分子磁鐵解同調(原子核自旋擴散 (nuclear spin diffusion) 與頻譜擴散 (spectral diffusion))的特定來源,以及如何優化結構以便盡可能地延緩解同調。

為了辦到這件事,研究者改變二種關鍵要素(某些陽離子與配位基),藉此比較不同的 Cr7Ni 結構。他們特別研究,在低溫下不同的結構維持其自旋態的能力有多好,那以結構的相位–同調性鬆弛時間(phase-coherence relaxation time)來測定。研究者發現,優化修改過的 Cr7Ni 分子磁鐵能有超過 15 微秒的相位記憶時間,那比操縱單一 qubit 所需要的時間多了幾個數量級,而且明顯比先前的證明還要更長。

研究者預測,這些結果將導致在分子磁鐵簇內操控量子態的能力。他們計畫在未來更進一步研究操縱分子磁鐵的方法。

“我們將驗證各種可能性,” Ardavan 說。”我們研究這些分子之化學性質的同僚能夠合成合併數個耦合分子磁鐵的結構。我們將利用這類分子來研究簡單的多 qubit(multi-qubit)演算法。”

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“最近,有人在理論上提出,電場能用來操縱分子磁鐵的磁性狀態,” 他補充道。”我們正透過實驗來驗證這些可能性。”

原始文獻:C. J. Wedge, G. A. Timco, E. T. Spielberg, R. E. George,
F. Tuna, S. Rigby, E. J. L. McInnes, R. E. P. Winpenny,
S. J. Blundell, and A. Ardavan.
Phys. Rev. Lett. 108, 107204 (2012) [5 pages]
doi: 10.1103/PhysRevLett.108.107204

資料來源:PHYSORG:Researchers engineer molecular magnets to act as long-lived qubits[March 21, 2012]

轉載自only-perception

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only-perception
153 篇文章 ・ 1 位粉絲
妳/你好,我是來自火星的火星人,畢業於火星人理工大學(不是地球上的 MIT,請勿混淆 :p),名字裡有條魚,雖然跟魚一點關係也沒有,不過沒有關係,反正妳/你只要知道我不是地球人就行了... :D