過去數年來可見到致力於石墨烯（greaphene）的研究數量呈現實質上的爆發，因此，有關於其屬性新發現的新聞也近乎不間斷地湧出。現在，石墨烯的風采似乎要被一種更有趣的、稱為石墨炔（graphyne，譯註：正確應該翻成「石墨炔類」，為文章通順省略「類」字）的表親所搶走。石墨烯，如同現在絕大多數人所知，是一種以六角形或細鐵絲網（ chicken-wire，雞網）樣式排列的單層的碳原子。石墨炔也是單層的碳原子，不過有幾種不同類型的樣式，那很可能使其用途更為廣泛。現在，關於其特性的新電腦模擬已由一個德國研究團隊所完成，他們報告在 Physical Review Letters 上，其研究顯示，某些種類的石墨炔結構允許電子僅朝某一方向流動。

石墨烯，科學家已注意到它能夠傳導電子，其能量直接與它們的動量成比例。另外也注意到，當它們的能階以三維方式繪製時，呈現出狄拉克錐（Dirac cone，迪拉克錐）的形狀。因為這種獨特的關係，傳導電子表現猶如它們沒有質量一樣，讓它們能以近乎光速的速度行進，在改良電流傳輸技術這樣的事情上，是一種非常有用的特性。

與石墨烯（那有單鍵或雙鍵）不同，石墨炔能有雙鍵或三鍵，而且它不限於僅有一種六角形樣式。事實上，它能夠存在的樣式數量幾乎是沒有限制。

在這項新研究中，該團隊利用他們的電腦模擬觀察三種石墨炔樣式類型，並發現它們全都能產生狄拉克錐，雖然形狀稍稍不同；但也許最重要的是，它們其中之一稱為 6,6,12-graphyne，那以矩形的樣式存在，應能使電子僅朝某一方向行進。據此，研究者表示，在製造材料時也許不需要像石墨烯的例子那樣得「摻雜」，或非碳原子，以便提供電子源。

儘管事實如此，目前只有非常少部份的石墨炔被製成，研究者們對於這項研究感到振奮，因為它證明有許多能產生狄拉克錐的石墨炔樣式類型存在，那意味著有許多其他類型的材料也能夠這麼做。

原始文獻:Daniel Malko, Christian Neiss, Francesc Vines, and Andreas Gorling. Phys. Rev. Lett. 108, 086804 (2012) [4 pages]
doi: 10.1103/PhysRevLett.108.086804

資料來源:PHYSORG:Computer simulations suggest graphynes may be even more useful than graphene[March 5, 2012]

轉載自only-perception

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為什麼有些人吃不胖，有些人沒抽菸卻得肺癌，有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢？這一切都跟我們的基因有關！無論是想探究生命的起源、物種間的差異，乃至於罹患疾病、用藥的風險，都必須從了解基因密碼著手，而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上，DNA 解碼從 1953 年的華生（James Watson）與克里克（Francis Crick）兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構，闡述 DNA 是以 4 個鹼基（A、T、C、G）的配對方式來傳遞遺傳訊息，並逐步發展出許多新的研究工具；1990 年，美國政府推動人類基因體計畫，接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入，到了 2003 年，人體基因體密碼全數解碼完成，不僅是人類探索生命的重大里程碑，也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成，卻因為基因定序技術的突飛猛進，使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展，早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位，但無法排序；直到 1977 年，科學家桑格（Frederick Sanger）發明了第一代的基因定序技術，以生物化學的方式，讓 DNA 形成不同長度的片段，以判讀測量物的基因序列，成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求，出現了次世代定序技術（NGS），將 DNA 打成碎片，並擴增碎片到可偵測的濃度，再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速，且成本更低，讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對，解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤，也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面，儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因，但對於改善個體健康仍有積極的意義，例如：若透過基因檢測，得知將來罹患糖尿病機率比別人高，就可以透過健康諮詢，改變飲食習慣、生活型態等，降低發病機率。又如癌症基因檢測，可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測：前者可偵測是否有單一基因的變異，導致罹癌風險增加；後者則針對是否有藥物易感性的基因變異，做為臨床用藥的參考，也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者，基因檢測後續的生物資訊分析，包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等，對臨床醫療工作都有極大的助益。

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同，而不同族群之間更存在著基因差異，使得歐美國家基因庫的資料，幾乎不能直接應用於亞洲人身上，這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」（Taiwan biobank），希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起，中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」（TPMI），希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫，促進臺灣民眾常見疾病的研究，並開發專屬華人的基因型鑑定晶片，促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人，這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者，超過 99％ 是來自中國不同省分的漢族移民人口，其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫，其中，漢族的全部遺傳變異中，有 21.2％ 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因；3.1％ 的人有癌症易感基因，比一般人罹癌風險更高；87.3％ 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性，例如：若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型，醫生在開藥時就能使用替代藥物，避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰：個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門，但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上，存在著道德倫理的考量，例如：研究用途的資料是否能放在病歷中？個人資料是否受到法規保護？而且技術上各醫院之間的資料如何串流？這些都需要資通訊科技（ICT）產業的協助，而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言，建議患者做基因檢測是因為出現症狀，希望找到原因，但是如何解釋以及病歷上如何註解，則是另一項重要議題。

從人性觀點來看，在技術更迭演進的同時，對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生？回到了解病因的初衷，在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時，家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等，都是值得深思的議題，也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好，因此，基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統，以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡，將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容，請見「科技魅癮」：https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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