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奈米碳管的能隙調變

科景_96
・2011/02/08 ・930字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 536 ・七年級
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Original publish date:May 03, 2003

編輯 Tzu-Ming Lu 報導

在2003年四月的Physical Review Letters中,康乃爾大學的E.D.Minot等人提出對奈米碳管(carbon nanotube)施加應力以產生應變,並量測相對應的能隙變化的方法。他們發現對金屬性的奈米碳管而言,受到應力會使能隙變大,而對半導性的奈米碳管則有可能變大或變小。

研究人員在矽基板上成長奈米碳管,半徑介於1-10 nm之間。在奈米碳管兩側加上以金為材料的金屬接點後,再以HF將奈米碳管下方的矽基板蝕刻移去,如此使得奈米碳管就像一座跨在空谷上方的橋樑一樣。

之後利用原子力顯微鏡(AFM, atomic-force microscope)的尖端對準奈米碳管的中央施加應力,AFM的尖端同時也作為奈米碳管閘極(gate)的電壓來源。在適當的情形下,所施加的應力和所產生的應變大致成線性關係。記錄下施加的應力以及在不同閘極電壓下奈米碳管的導電率,可推知相對應的能隙變化。

他們發現,不同的奈米碳管,能隙有不同的變化:兩種半導性的奈米碳管在應力作用下能隙會減少,一種半導性和兩種金屬性的奈米碳管能隙會增加,而有兩種金屬性的奈米碳管能隙變化不大。

2000年L. Yang以及J. Han曾對奈米碳管在有應變下的能隙變化作出預測,這次的實驗結果數據的等級和預測相符合,同時可利用實驗結果反推出某些參數,例如奈米碳管的chiral angle[註]。不過亦有其他的人主張,有其他的因素影響了實驗結果,例如E. D. Minot等人所使用的奈米碳管結構可能是多層奈米碳管 (Multi-Walled CNTs),使得能帶彼此交互作用,而產生所觀察到的實驗結果。

註:奈米碳管的chiral angle定義為奈米碳管的中心軸和碳原子形成六邊形的中心軸的夾角,會影響奈米碳管是金屬性或是半導性。

參考論文:
E.D. Minot, Y. Yaish, V. Sazonova, J.-Y. Park, M. Brink, and P.L. McEuen. Tuning Carbon Nanotube Band Gaps with Strain. Phys. Rev. Lett. 90, 156401. 18 April 2003

參考來源:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Jun 15, 2006] 奈米碳管-再硬的物質也能擠出來
  • [Sep 08, 2005] 你也可以做的奈米碳管薄片
  • [Apr 25, 2005] 最細的水管-碳奈米管
  • [Jul 17, 2003] 奈米碳管微型氣體偵測器
  • [Apr 30, 2003] 碳奈米管在積體電路的應用
  • [Mar 31, 2002] 碳奈米管場發射過程中的電阻值量測
  • [Aug 02, 2000] 奈米管電子學

  • 文章難易度
    科景_96
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    預測市場?預測股票?如何讓預測有更高的準確率?——《超越直覺》
    一起來
    ・2024/05/04 ・1635字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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    我們發現在足球賽中,只要知道一個簡單的訊息(主隊過去的獲勝機率超過一半),預測力就會明顯好過隨便亂猜。如果再加上第二個簡單的訊息(勝負紀錄較佳的隊伍會略占優勢),可以再進一步提升預測力。除此之外,你可能還想收集其他訊息,像是四分衛最近的表現、球隊有沒有傷兵、明星跑衛的花邊新聞,但這些資訊對預測的幫助不大。換句話說,預測複雜系統這件事依循著「收益遞減定律」:第一個訊息很有幫助,但很快就找不到有幫助的其他訊息。

    對於某些事件,我們當然會非常計較預測的準確性,像是投放線上廣告或投資高頻交易(HFT),可能一天內就要預測數百萬、數十億次,而且金額相當龐大。投入極大心力與費用、運用最精細的運算模型來開發複雜的預測方式,在那種情況下或許值得。但在其他商業領域,例如製作電影、出版書籍到發展新技術,只需要一年預測數十次、頂多數百次,而且這不過是整個決策過程中的一部分。這時,我們只要借助相對簡單的方式,就可以讓預測臻至完善。

    預測時,不該只根據一人的意見就做決定——尤其是你自己的意見。雖然人們善於察覺與特定問題相關的因素,卻往往不會評估因素之間的相對重要性。譬如,預測電影的首映週末票房時,你可能會認為一些變項都是高度相關,例如製作費、宣傳費、上映廳數、試映會評價。沒錯。但我們要如何權衡「評價不優」與「額外行銷預算:一千萬美元」之間的比重?這沒有一定答案。同樣,在決定分配行銷預算的方法時,要如何判斷多少人會受到網路或雜誌廣告影響,又有多少人會從親朋好友那邊聽到產品訊息?我們也不清楚。唯一知道的是,這些因素都可能相關。

    圖/envato

    你可能會以為,精準判斷應該是專家的強項。但正如泰特洛克的試驗結果,專家在量化預測上的表現,其實跟普通人一樣糟糕,甚至可能更糟。然而,我們依賴專家之所以會成效不彰,不是因為專家的預測力跟一般人沒兩樣。問題在於,我們通常一次只會諮詢一位專家(否則何必找專家)。但我們應該要綜合多人的意見(無論是專家或非專家)再取平均值。至於要如何達成?這其實沒那麼重要。

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    儘管預測市場有各種花俏的噱頭與技術,表現也比民調這類簡單方式好一點,但這種微小差異,還不如採用某種方式簡單綜合許多觀點再取平均。或者,我們也可以直接根據歷史數據,評估各項因素的相對重要性——這實際上就是統計模型在做的事。我必須再強調一次,雖然複雜模型可能會比簡單模型好一點,但兩者的差異小到幾乎沒有差別。到頭來,模型跟群眾所能達到的預測目的都一樣。第一,這兩種預測方式都要靠人為判斷,確認哪些因素與預測相關。第二,兩者皆需要估計、權衡那些因素的相對重要性。正如心理學家羅賓.道斯所言:「訣竅在於,找到要注意的變項,然後知道如何加入它們。」

    只要一直使用這個訣竅,一段時間後,就會知道哪一些預測的失誤率較小,哪一些較大。舉例來說,當你要預測一個事件的結果,假如其他條件都相同,那越早做預測的失誤率就越大。不管你用什麼方法預測電影票房,在「剛開拍」時會比「上映前幾週」時要難得多。同樣,如果你想預測尚未上市的新產品銷量,那準確度可能不會高過預測已上市的產品。

    你無法解決這個問題,唯一能做的只有:使用其中一種方式,或甚至結合幾種方式,就像我們研究預測市場時的方法,然後隨時觀察、記錄預測的表現。我在第 6 章開頭也提過,一般人通常不習慣追蹤自己的預測。我們做了大量預測,卻很少回頭檢視自己對了幾次。然而,留意並記錄預測成效或許才是最重要的事,唯有如此,你才能知道準確度是多少,進而知道自己預測的可信度。

    ——本文摘自《超越直覺》,2024 年 01 月,一起來出版,未經同意請勿轉載。

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    人體吸收新突破:SEDDS 的魔力
    鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
    ・2024/05/03 ・1095字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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    本文由 紐崔萊 委託,泛科學企劃執行。 

    營養品的吸收率如何?

    藥物和營養補充品,似乎每天都在我們的生活中扮演著越來越重要的角色。但你有沒有想過,這些關鍵分子,可能無法全部被人體吸收?那該怎麼辦呢?答案或許就在於吸收率!讓我們一起來揭開這個謎團吧!

    你吃下去的營養品,可以有效地被吸收嗎?圖/envato

    當我們吞下一顆膠囊時,這個小小的丸子就開始了一場奇妙的旅程。從口進入消化道,與胃液混合,然後被推送到小腸,最後透過腸道被吸收進入血液。這個過程看似簡單,但其實充滿了挑戰。

    首先,我們要面對的挑戰是藥物的溶解度。有些成分很難在水中溶解,這意味著它們在進入人體後可能無法被有效吸收。特別是對於脂溶性成分,它們需要透過油脂的介入才能被吸收,而這個過程相對複雜,吸收率也較低。

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    你有聽過「藥物遞送系統」嗎?

    為了解決這個問題,科學家們開發了許多藥物遞送系統,其中最引人注目的就是自乳化藥物遞送系統(Self-Emulsifying Drug Delivery Systems,簡稱 SEDDS),也被稱作吸收提升科技。這項科技的核心概念是利用遞送系統中的油脂、界面活性劑和輔助界面活性劑,讓藥物與營養補充品一進到腸道,就形成微細的乳糜微粒,從而提高藥物的吸收率。

    自乳化藥物遞送系統,也被稱作吸收提升科技。 圖/envato

    還有一點,這些經過 SEDDS 科技處理過的脂溶性藥物,在腸道中形成乳糜微粒之後,會經由腸道的淋巴系統吸收,因此可以繞過肝臟的首渡效應,減少損耗,同時保留了更多的藥物活性。這使得原本難以吸收的藥物,如用於愛滋病或新冠病毒療程的抗反轉錄病毒藥利托那韋(Ritonavir),以及緩解心絞痛的硝苯地平(Nifedipine),能夠更有效地發揮作用。

    除了在藥物治療中的應用,SEDDS 科技還廣泛運用於營養補充品領域。許多脂溶性營養素,如維生素 A、D、E、K 和魚油中的 EPA、DHA,都可以通過 SEDDS 科技提高其吸收效率,從而更好地滿足人體的營養需求。

    隨著科技的進步,藥品能打破過往的限制,發揮更大的療效,也就相當於有更高的 CP 值。SEDDS 科技的出現,便是增加藥物和營養補充品吸收率的解決方案之一。未來,隨著科學科技的不斷進步,相信會有更多藥物遞送系統 DDS(Drug Delivery System)問世,為人類健康帶來更多的好處。

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    鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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    三高肥胖注意心房顫動!心房顫動風險、治療解析
    careonline_96
    ・2024/05/03 ・2162字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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    林柏霖醫師:他是因為左腰痛,居然是心房顫動造成的血栓打到腎動脈,經過我們的團隊緊急將左腎血栓取出來之後,就接受冷凍導管消融術,最後回到正常心律。

    劉育志醫師:大家好,我是劉育志醫師,歡迎林柏霖醫師來到照護線上。

    林柏霖醫師:大家好,我是林柏霖醫師。

    劉育志醫師:請問心房顫動好發在哪些族群?

    林柏霖醫師:特別是年長者,或者是有三高患者,特別是像高血壓、心臟衰竭。還有甚至像是甲狀腺亢進,或者是最近非常熱門的議題,就是肥胖,也是一個危險因子。

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    劉育志醫師:請問心房顫動在台灣的盛行率為何?

    林柏霖醫師:在台灣的盛行率大概是 1-2%。特別是台灣要進入到高齡化的社會,會隨著年紀越來越高的時候,它的風險性,它的盛行率也會越來越高。

    劉育志醫師:請問心房顫動可能出現哪些症狀?

    林柏霖醫師:大部分大概 20% 的病人可能會沒有症狀。但是因為當心房顫動發作的時候,心跳速度會快快慢慢,會出現不一樣的症狀。特別像腦部可能就會頭暈;心臟來講可能就會有喘、胸悶、心悸等等的症狀;其中最嚴重的併發症就是血栓,因為心房顫動一旦發作的時候,它的左心房的速度會到 400 到 600 下左右,會造成血液在我們左心房滯留進而產生血塊。如果血塊打到腦就是俗稱的中風,打到心臟就是心肌梗塞,打到腳就是我們常見的腳中風。

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    劉育志醫師:請問要如何及早發現心房顫動?

    林柏霖醫師:在醫院上面來講,我們有傳統上 12 導程的心電圖或者是有 24 小時的霍特心電圖,甚至我們的節律器或者是我們植入性的心臟監測儀都可以發現。但是如果在居家的時候,我們有一些血壓器也具備心律不整的監測功能,或是現在非常流行的智慧型手環或手錶也都有類似這樣的功能。

    劉育志醫師:請問目前主要的治療方式為何?

    林柏霖醫師:心房顫動的治療方式,我們通常用 ABC 的一個 Pathway。A 就是抗凝劑;B 就是 Better Rhythm Control,我們可以用藥物或者是手術的方式來治療心律不整,特別是心房顫動,包含手術方式就是有傳統的電燒手術或者是冷凍導管的消融術;C 就是 Comorbidity,就是同時有心房顫動的時候,我們要治療他的共病症,包含三高。

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    劉育志醫師:請問手術治療會如何進行?

    林柏霖醫師:我們會半身麻醉,特別是我們從腳的股靜脈會伸導管到我們的右心房,必須從右心房再做一個穿刺到左心房。傳統上來講,就是過去的傳統電燒是用點狀燒,燒我們的四個肺靜脈,可能會耗時比較久。如果我們是心室的冷凍導管消融術,他是用氣球,就是放到我們的肺靜脈,他會造成一個連續性電訊號的破壞。

    劉育志醫師:請問冷凍導管消融術的成效與安全性?

    林柏霖醫師:傳統電燒手術是我們用點狀的電燒。新式的冷凍導管消融術,他是用一個球狀,注入液態的一個冷凍劑,可以讓球囊的溫度下降到零下 30 到 50 度,它會造成一個連續性的電訊號阻斷。它的優勢就在於它的手術時間會縮短到一半,大概約兩個小時左右,所以手術時間短,它的安全性就會提高,也可以降低病人在手術時間,因為時間過久而造成不適感。

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    劉育志醫師:針對手術治療心房顫動的時機,醫師會如何建議?

    林柏霖醫師:我想給大家一個觀念就是 Early,就是早期診斷跟早期治療。早期診斷可以利用很多健康檢查的方式,去提早發現心律不整;早期治療就是說,當如果已經有心房顫動,特別是陣發性的心房顫動,或者是心房顫動已經造成有症狀了,或者是這個是很早期的時候,可以去利用藥物或甚至是用手術的方式,把這樣的心房顫動解決掉。

    林柏霖醫師:我想跟大家分享一個特別的案例,是一位 40 歲的男生。到我們醫院的時候,他是因為左腰痛,居然是心房顫動造成的血栓打到腎動脈,經過我們的團隊緊急將左腎血栓取出來之後,就接受冷凍導管消融術,最後回到正常心律。因為這樣可以降低他未來再血栓的風險。

    林柏霖醫師:心房顫動會造成五倍以上的中風率,所以它其實是一個非常需要大家重視的疾病。特別是在年輕人,或者是你本身已經是陣發性的心房顫動合併有症狀的時候,更應該要及早去做診斷跟治療。

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    劉育志醫師:感謝林醫師來到照護線上,我們下次再見,掰掰。

    林柏霖醫師:掰掰。

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