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電晶體新秀走混搭風,威脅矽元素主導地位!

羅紹桀
・2014/06/29 ・1314字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 561 ・九年級
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混合奈米碳管(CNT)和氧化銦鎵鋅(IGZO)的混合電路鑲嵌在聚二甲基矽氧烷基板的聚酰亞氨薄膜上。 Credit: USC Viterbi, Chongwu Zhou

說到電子產業,矽元素恐怕不再獨占鰲頭。

近日在《自然通訊期刊》(Nature Communications)上發表的研究報告指出, 南加州大學維特比工程學院(USC  Viterbi of Engineering)研究團隊開發出一種混合電路,整合奈米碳管和其它薄膜電晶體,克服了奈米碳管的弱點、更加節能且具有延展性。

奈米碳管具有透明、高延展性而且製作成本低的特性,這種新式混合電路可以取代矽元素作為製作電子蕊片時的電晶體素材。

南加州大學維特比學院電氣工程教授周崇武博士(Dr.Chongwu Zhou)和研究生Haitian Chen(譯名)、Yu Cao和Jialu Zhang整合了奈米碳管薄膜電晶體和氧化銦鎵鋅薄膜電晶體研發出這種高效能的電路。

周崇武表示:「我在2013年一月的時候想到了這個概念,在這之前,我們竭盡心力想把奈米碳管轉化成N型電晶體,有一天,我突然靈光一現,想到與其勉強奈米碳管做它不擅長的事,何不尋找另一種N型電晶體(這裡指氧化銦鎵鋅)素材來製造互補電路呢?」

這次的混合之所以成功,在於結合了奈米碳管和氧化銦鎵鋅兩者分別是P型電晶體和N型電晶體的特性,以製造種可以互補運行的電路,減少能量損耗並提升效率,如果只有奈米碳管發生作用,無法達到真正的高效能,氧化銦鎵鋅的參與提供了能源效率以增加電池壽命,藉由混合這兩種素材,它們各自發揮了優點並隱藏了劣勢。

周崇武教授以中國陰陽調和的哲學來比喻奈米碳管和氧化銦鎵鋅的結合,他表示:「兩者的結合就像對天造地設的夫妻,我們對於這個互補電路的概念感到興奮,我們相信它有很大的潛力。」

這種混合電路事實上有許多實際運用的潛力,包括有機發光二極體(OLEDs)、數位電路(digital circuits)、射頻辨識(RFID)標籤、感測器(sensors)、穿戴式電子產品(wearable electronics)、快閃儲存器(flash memory device)甚至汽車儀表板上的抬頭顯示器(head-up display)可能很快就會問世。

這項新的技術在醫療方面也具有相當大的潛力,為了從病人身上得到如心跳速率或腦波數據等醫療資訊,以往硬性的電極會被安裝在病人身上的特定部位,現在利用這種新的整合電路,或許可以只安裝一個較大、延展性較強的電極探測病人的全身。

在這個研究中,周崇武博士與他的研究團隊避開了製造N型奈米碳管電晶體與P型氧化銦鎵鋅電晶體的難題,卻整合了P型的奈米碳管電晶體和N型的氧化銦鎵鋅電晶體,此舉大大地展現了電路整合的可能性。為了証實他們的理論,他們完成了包含1000個電晶體的刻度環振盪器。目前為止,所有以奈米碳管為基礎的電晶體佔大多數,共有200個電晶體。

「我們相信這是科技的一大突破,因為以前從來沒有人做過這件事。」周崇武的研究助理Haitian Chen表示:「這次的成功證明了我們可以進行更大尺度的電路整合,此法可以製造更複雜的電路。」

「數位電路可以應用在任何電子產品,具有無限的可能性。」Haitian Chen進一步說:「有一天印製電路會像印製報紙一樣簡單!」

周崇武與Haitian Chen師徒都認為,奈米碳管相關科技,包含奈米碳管和氧化銦鎵鋅的整合技術會在將來的五到十年內商業化。

「我相信這只是一個開始,」周崇武表示:「我們期待看到更多有趣的成果。」

資料來源:

Move over, silicon, there’s a new circuit in town. phys.org [June 17,2014]

 

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羅紹桀
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目前在美國一家數位行銷公司當SEO分析師,特別愛Google的What People Also Ask功能所以還特地開了一個Youtube頻道專門分享各種關鍵字會觸發什麼PAA。 影片皆有中文字幕歡迎訂閱:https://www.youtube.com/channel/UClgRDretD9XNp3ydod8TIlA/videos


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人類的遠古好兄弟:認識鯊魚的「適應性免疫系統」——《我們為什麼還沒有死掉?》

麥田出版_96
・2021/10/23 ・1867字 ・閱讀時間約 3 分鐘

• 作者/伊丹.班—巴拉克
• 譯者/傅賀

你可能聽過這個說法:鯊魚不會得癌症。事實上,牠們的免疫系統接近完美,牠們幾乎不會得任何疾病,牠們的免疫系統在過去幾億年裡都沒多大變化。是不是很神奇?

可惜,這都是無稽之談。沒錯,鯊魚的免疫系統非常驚人,全身分布有許多有趣而且有效的抗菌和抗病毒分子,牠們患癌症的概率也的確比人們通常預計的更低,但是鯊魚仍然會患上各種疾病,包括腫瘤。除此之外,數百萬隻鯊魚每年死於愚蠢。不是牠們自己的愚蠢(就智力而言,鯊魚還行),而是人類的愚蠢,特別是那些認為鯊魚軟骨產品可以「提高免疫力」、抗發炎甚至抗癌的江湖郎中。那種認為「鯊魚有完美的免疫系統」的觀念是由那些想透過賣軟骨藥而大賺一筆的藥商推動的,這背後的研究也不可靠。真正的科學研究已經揭穿了這些騙人的鬼把戲,但是依然有人在獵殺鯊魚,依然把它們的骨骼碾碎,當成「神奇的藥方」。

所謂「鯊魚的免疫系統從未改變過」的說法也經不起推敲。根據化石證據,我們的確發現今天的鯊魚跟牠們幾億年前的祖先「看起來 」 沒什麼差別,顯然,這讓一些人認為,鯊魚在其他方面也沒有任何變化。但這裡有一個重要區別:鯊魚的體型解決的是在水中穿行的問題;鯊魚的免疫系統解決的則是對抗病原體的問題。水沒有發生演化,但是病原體卻一直在演化。想必你明白我的意思了。

模樣特別古老的皺腮鯊(Chlamydoselachus anguineus)。圖/WIKIPEDIA by Citron

鯊魚有適應性免疫系統,也有完整可辨認的 T 細胞、B 細胞、抗體,以及各種其他組成。鯊魚跟人類的適應性免疫系統有許多差異,畢竟,我們分開的時間已經很久了。不過,牠們在許多基本的細節上跟我們類似,我們可以自信地說,某種類似的適應性免疫系統在四億年前(我們分開的時候)就已經出現並且發揮功能了。

牠們選擇留在水裡,發育出可以替換的鋒利牙齒,追逐魚類,而我們(更準確地說,是那些不再是硬骨魚的我們)則爬到岸上,失去了鰓,發育出了四肢,又過了許多年,我們回到海裡,拍攝了多部關於鯊魚及其鋒利牙齒的驚悚電影。儘管如此,我們的免疫系統提醒我們,在不同的外表之下,鯊魚和我們其實是失散多年的兄弟

但是,讓我們沿著演化史再往回走一步,來到所有的脊椎動物分成兩類—有頜與無頜脊椎動物—的時間點。你也許沒聽說過還有無頜脊椎動物;老實說,這一類生物後來活得不太好,只有兩個科的動物避免了滅絕的厄運,活到了今天:七鰓鰻和盲鰻。這兩種動物長得都比較搞笑,牠們看起來像是努力要長成魚,但是好像不太合格,直到最近,人們一直都認為牠們並沒有適應性免疫系統

屬於無頷類的盲鰻,是韓國炒魚菜的原料。圖/WIKIPEDIA

也許牠們不需要:第一批有頜脊椎動物可能是掠食者,而掠食者往往會活得更久,後代更少,而且一般更注重質而不是量。同樣可以推斷,牠們在演化過程中對感染的抵抗力更強。鯊魚、人類、其他魚類以及所有有頜脊椎動物都有一個胸腺和脾臟,而且在各個物種裡無論是形狀還是功能看起來都比較類似,但是七鰓鰻和盲鰻就沒有。研究人員仔細檢查了無頜脊椎動物的基因組,發現牠們也沒有 T 細胞、B 細胞或者抗原受體的重組基因。但是問題在於,牠們實際上是有適應性免疫系統的—只是跟我們的不一樣而已。

這一點其實意義重大。我們以為我們的適應性免疫系統相當特殊,但是我們現在看到,適應性免疫系統在脊椎動物中似乎出現了兩次,而且是獨立演化出來的。

這也許是一種經典的趨同演化(convergent evolution):正如鳥類和蝙蝠各自以不同的方式演化出了翅膀,無頜脊椎動物使用一種和我們一樣的隨機重排機制,來增加抗原受體基因的多樣性,但是牠們使用的是跟我們這些有頜脊椎動物完全不同的一套基因,這種重排機制使用的是不同的酶,做著完全不同的事情。同樣地,牠們的淋巴球類型跟我們的也不一樣。不過,牠們的免疫系統看起來跟我們的一樣有效。

——本文摘自《我們為什麼還沒有死掉?》,2020 年 9 月,麥田出版

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1992,麥田裡播下了種籽…… 耕耘多年,麥田在摸索中成長,然後努力使自己成為一個以人文精神為主軸的出版體。從第一本文學小說到人文、歷史、軍事、生活。麥田繼續生存、繼續成長,希圖得到眾多讀者對麥田出版的堅持認同,並成為讀者閱讀生活裡的一個重要部分。
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