因著其合成容易及具有獨特的導電特性﹐碳奈米管在如今的奈米科技發展中﹐佔了一個重要的角色。至目前為止﹐其應用研究的方向大部份是在其導電特性上(電子元件﹑電子源等)。而荷蘭Delft科技大學的Keith A. Williams等人﹐則從碳奈米管的化學特性著手﹐將其可應用的領域擴展到了生物科技。
對於學習(分子)生物的人來說﹐分離DNA的手續應不算陌生。但是利用碳奈米管來作為識別及分離DNA的工具﹐可能還是頭一回聽說。基本上﹐Keith A. Williams等人所用來作為識別及分離DNA的原理﹐與傳統方式是一樣的﹕將帶有與目標DNA互補磷酸基的(單股)核酸﹐與所欲分離的單股DNA在溶液中混合﹔利用磷酸基之間的匹配﹐DNA會與核酸結合而被從溶液中分離出來。Keith A. Williams等人研究的獨特之處﹐乃是將碳奈米管接在用來分離DNA的核酸上。
碳奈米管經由王水(硝酸﹕硫酸=1﹕3) ﹑鹽酸處理之後﹐其兩端帶有許多羧基群﹐然後經由進一步處理使其管末端形成帶有NHS (N-hydroxysuccinimide) 的酯類。經處理後的碳奈米管﹐再與PNA(peptide nucleic acid﹐縮氨酸核酸) 在DMF(dimethylformamide)溶液中混合。在DMF溶液中﹐PNA會透過取代碳奈米管末端的NHS基與碳奈米管結合﹐形成PNA-SWNT。當Keith A. Williams等人將所合成的PNA-SWNT與所欲分離的單股DNA混合在一起之後﹐利用原子力顯微鏡(AFM﹐atomic force microscope) 觀察到DNA成功地與PNA-SWNT結合而被分離出來。
由於碳奈米管已經被證明可以應用在製造電晶體﹑電子源﹑奈米感應器等元件﹐如今又被展示可用來作為識別及分離DNA﹐Keith A. Williams等人的研究結果﹐可說是為未來生物科技與電子學的結合﹐搭起了一座互通有無的橋樑。
原始論文: Keith A. Williams et al., Carbon nanotubes with DNA recognition, Nature420, 761 (2002).
不管是大型電腦或個人電腦都需具有「中央處理單元」(central process unit,簡稱 CPU)。CPU 是電腦的「腦」,其電子電路負責處理所有軟體正確運作所需的所有任務,如算術、邏輯、控制、輸入和輸出操作等等。雖然早期的設計即可以讓一個指令同時做兩、三件不同的工作;但為了簡單化,我們在這裡所談的工作將只是執行算術和邏輯運算的工作(arithmetic and logic unit,簡稱 ALU),如將兩個數加在一起。在這一簡化的定義下,CPU 在任何一個時刻均只能執行一件工作而已。
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
在個人電腦剛出現只能用於一般事物的處理時,CPU 均能非常勝任地完成任務。但電腦圖形和動畫的出現帶來了第一批運算密集型工作負載後,CPU 開始顯示心有餘而力不足:例如電玩動畫需要應用程式處理數以萬計的像素(pixel),每個像素都有自己的顏色、光強度、和運動等, 使得 CPU 根本沒辦法在短時間內完成這些工作。於是出現了主機板上之「顯示插卡」來支援補助 CPU。