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透明彈性 3D 記憶晶片

only-perception
・2012/04/10 ・1320字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 554 ・八年級

一位科學家在今日報告,新的記憶晶片是透明的,其彈性足以像一張紙般摺疊,不把華氏 1,000 度(約攝氏 578 度)當作一回事 — 那比廚房爐子的最高溫度還要熱上二倍 — 而且能挺過其他險惡的環境,引領次世代記憶體的發展,為明日的隨身碟、手機與電腦而開發的記憶體,能與快閃記憶體競爭。

在第 243 屆 National Meeting & Exposition of the American Chemical Society 中演說,那位科學家表示,擁有這些晶片的裝置,不管是偶然穿越乾燥器,或甚至在前往火星的旅程上,都能保有資料。且憑藉獨特的 3D 內部結構,這款新晶片能在佔用較少空間的情況下,封裝額外數 GB 的資料。

「這些新晶片對電子產業來說是大件事,因為他們正試圖取代快閃記憶體,」James M. Tour, Ph.D. 表示,他領導研究團隊。「這些新記憶晶片有數種優勢勝過今日晶片,那在成千上萬種快閃碟(拇指碟)、智慧型手機、電腦與其他產品中,是資料儲存的主力。快閃記憶體還有約六、七年的光景,在這之間那能夠變得更小,但開發者之後就會遇到根本障礙。」

因為新記憶晶片的設置方式,即每位元的資訊有二個終端,而非標準的每位元三個終端,它們比快閃碟更適合電子學中的下一波革命 — 3D 記憶體。

「為了要在更小的面積內放入更多記憶體,你得要在二維之外堆疊元件,那正是目前能辦到的,」他說。「你得要邁向 3D。」而且這些晶片具有高開關比(on-off ratio),那是當晶片儲存資訊與晶片空白時,有多少電流能流入晶片的一種度量。這個比愈高,這個晶片對製造商來說,愈具有吸引力。

這種晶片原本是由一層石墨烯或其他碳材料在矽氧化物(那長久以來被視為一種絕緣體、一種電子裝置中的被動元件)上組成。石墨烯是薄薄的一層碳原子,被視為一種「神奇材料」,因為它是已知最薄與最強的材料。它甚至是最近諾貝爾獎的主題。當初,在 Rice 大學的研究者認為這種晶片驚人記憶能力是由於石墨烯的緣故。不過他們最近發現,他們錯了。實際上是矽氧化物表面造就這種記憶能力,現在,他們能使它們不含石墨烯了。這項研究是 Tour 的小組在與(物理系)Douglas Natelson 教授以及(電機與電腦工程系)Lin Zhong 的合作下完成。此計畫主要參與的學生是 Jun Yao 與 Javen Lin。

這種新晶片的透明度與小尺寸使得它們具有廣泛的潛在應用。製造商能將它們嵌入玻璃內,用於日常駕駛、軍事與太空所用的穿透式擋風玻璃顯示器上,這樣不僅能在擋風玻璃上顯示內容,還能夠記憶。這釋放載具中的空間,供其他裝置或機能使用。事實上,這款晶片為了未來在 ISS 上進行的實驗,於 2011 年八月搭載在 Russian Progress 44 貨運太空船上。不過,載具未曾使其在進入太空之後被摧毀。「這艘太空船在西伯利亞上毀滅,所以我們的晶片落在西伯利亞!」Tour 說。他希望能將這款晶片送到 2012 年七月的未來任務上,看看記憶如何在太空的高輻射環境中維持。

目前的觸控螢幕以氧化銦錫(ITO)與玻璃製成,這二者都脆弱且易碎。然而,包含這種記憶晶片的塑膠能取代這些螢幕,除具有彈性優勢之外,還能夠儲存大量記憶,在手機內騰出空間給能夠提供其他服務或功能的元件使用。另外,將記憶儲存在螢幕的小晶片上,也能讓製造商做出更薄的裝置。

這種容易製造的記憶晶片已經取得專利,Tour 已經再跟製造商討論有關此晶片在產品上的嵌入。

資料來源:Transparent, flexible ‘3-D’ memory chips may be the next big thing in small memory devices—PHYSORG [March 28, 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


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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

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。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

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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科技魅癮_96
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