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就像盯著黑洞看:地表最黑材料「奈米碳管黑體」

活躍星系核_96
・2015/05/26 ・1687字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 541 ・八年級

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編譯 / 許瑞福(台大電機系雙主修哲學,人文與科學的兩棲類)   編輯 / y編

逍遙自在的油漆工思想大家莊子曾經寫下:「人皆知有用之用,而莫知無用之用也。」看看這塊黑漆漆的東西,你不禁懷疑:「這到底有什麼用啊?」這時候,發明它的科學家們肯定會跳出來說:「你這不識貨的傢伙!」

在英國南方一座不顯眼的工業區,科學家們用奈米碳管做出了一種新材料,這種材料就像黑洞一樣黑,因以為號曰:「奈米碳管黑體」(Vantablack)!

奈米碳管黑體能吸收99.965%的入射光,你幾乎看不見它,只能見到的這團黑漆漆的東西周圍的空隙,然後推測那裡應該有些什麼東西。奈米碳管黑體的第一批顧客來自國防與航太部門,它被用來製作需要匿蹤的飛行器、武器,或是敏銳的天文望遠鏡,可以防止雜散光的進入。

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奈米碳管黑體是由鋁箔上的奈米碳管所構成。薩里奈米系統(Surrey NanoSystems)這家公司費了九牛二虎之力才開發出來,因此將它視為商業機密,相關的細節外人難以窺探。不過從奈米碳管黑體的名字中也許藏有蛛絲馬跡,因為「Vanta」意指垂直對齊的奈米碳管陣列(vertically aligned carbon nanotube arrays)。而薩里奈米系統公司,最在行的正是低溫原子沉積製程(low-temperature atomic deposition processes),所以很可能是利用原子層沉積(atomic layer deposition)或化學氣相沉積(chemical vapor deposition)將奈米碳管沉積於鋁箔基質上。

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除了在《Optics Express》這份期刊上以外,還能從這篇論文中找到一些蛛絲馬跡,這份論文主要在討論這種材料是否能夠用在航空領域上。

先前奈米碳管的相關研究指出,如果將垂直對齊的奈米碳管排列緊密,光會進得來但出不去。奈米碳管(如同石墨烯)是吸收光線絕佳的材料,輻射線射入材料時,會在材料上反覆彈跳並吸收殆盡,幾乎沒有輻射可以逃脫出去。由於有相似的特性,石墨烯也被寄望用來製作超敏銳成像感測器

這是奈米碳管黑體在顯微鏡底下的樣子,垂直緊密排列的奈米碳管。
這是奈米碳管黑體在顯微鏡底下的樣子,垂直緊密排列的奈米碳管。

奈米碳管黑體可以吸收99.965%的入射光,也就是說只有0.035%的光被反射出來。薩里奈米系統公司並沒有清楚指出吸收頻率的波段,但我們從之前的研究可以得知,奈米碳管具有驚人的吸收光譜頻寬-從紫外線、可見光、紅外線到微波,因此奈米碳管黑體是匿蹤飛行器、武器以及其他軍用設施最棒的材料。除此之外,它也用來放置於望遠鏡與其它成像裝置的內部,吸收環境散亂的光線來提高解析度與觀測範圍。

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公司的技術長Ben Jensen說:「很難用言語描述這個材料,因為你根本無法『真的』看到它。即便你把奈米碳管黑體彎曲或弄皺,它看起來仍然是平的。」、「彎曲或弄皺奈米碳管黑體後,你以為能夠看見像山丘一般的高低起伏,但事實上你還是只能看到黑黑一片,就像根本沒有任何東西存在。這感覺實在是太奇怪了!」

一位未曾參與過研究的英國教授Stephen Westland則說:「這些新的材料,根本就像是黑洞!」也因為它黑的像黑洞一樣的特性,藝術家Sir Anish Kapoor也利用它來進行創作。

薩里奈米設備公司表示,首批奈米碳管黑體訂單已經出貨,目前也正在擴大生產,以便能滿足在國防及太空領域的所有初期客戶需求。NASA也曾開發出一種非常似的材料稱為「super-black」,但並沒有提及是否可以量產。目前NASA的天文望遠鏡的內部只用了黑色塗料覆蓋,而非使用NASA開發的super-black材料。(延伸閱讀:史蒂芬‧霍金的新研究-不存在黑洞

讓我們期待一下,很可能不久之後就可以看到真正的隱形飛機或是坦克,明明從身邊開過去卻什麼都見不到!

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 參考資料:

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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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 ・1194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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