人工DNA抗體! Biosensor DNA

生物晶片一個最核心個概念就是利用偵測結合來判斷某種生物分子的有無, 在偵測DNA基因上這樣的使用已經沒有問題, 只要有合適的序列就可以. 但是在偵測蛋白質上, 因為要跟蛋白質結合的抗體不容易大量多樣專一生產, 加上螢光標定問題, 所以還侷限在實驗室研究上. 以往有一類的研究是希望利用分子模板鑄造來製造人工抗體,而不是用傳統的免疫方式. 下面這影片是介紹利用DNA分子當骨幹, 把不同的氨基酸結合在DNA的鏈上, 這樣一來就可以賦予DNA更多的性質,可以跟蛋白質結合, 變成人工的抗體. 這技術的一個好處是可以利用目前合成DNA長鏈的技術直接產生抗體, 所以可以克服以往抗體不容易生產的問題, 而來DNA上很容易在加上螢光標定的互補鏈, 可以增加這種分子的功能性. 類似的解決方案不只一種,目前應該都是正要發展的時候, 這樣的技術會大大增加生物晶片以後的偵測能力.


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星際大戰裡的技術-動態全像3D! Hologram 3D Star Wars

全像技術是利用干涉的方式重建光的波前跟強度, 發明了很久也很多改進, 雖然不用戴眼鏡也可以看到各種角度的3D影像, 但是在目前的3D顯示器上沒法實用, 一個原因是在沒有參考物的物理的光學資訊下, 電腦計算干涉圖案非常耗時, 另一個原因是全像片是一種固定的照片, 沒有辦法顯示動態. 第一個問題在電腦進步下已經慢慢有進展. 這影片是說展示現在的材料技術是怎克服動態顯示的困難. 新一代的材料利用可重複寫入的動態底片, 原理是把感光的材料放在一對透明電極之間, 當加上電壓又同時受光的時就可以改變局部的分子排列讓折射率改變. 然後利用掃描的脈衝雷射就可以把想要的干涉圖形一次一次寫入這樣的材料. 變成可以改變內容的全像影像, 目前可以做到大約一秒一次上下的更新 雖然慢不過比起以往已經是大幅的進步. 要顯示的時候只要打LED的燈光, 就可以讓立體的影像出現. 動態的3D全像影片或許離實現的時候不遠了!

學術文獻
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雷射投影機! Compact laser projector

現在主要有兩種類型的投影機, 一種利用液晶的光閥, 一種利用微機電的小鏡子光開關. 兩種的共通點是在光源上都是利用一般非同調光源照明還有利用鏡頭來對焦投影. 這樣的機制讓投影的畫面只能在一個平面上清楚呈現. 這影片介紹利用掃描雷射來當做成像的機制. 雷射掃描在很多地方有應用, 像是共扼焦顯微鏡或是舞台燈光效果. 不同於一般的應用只使用單色雷射, 這投影機利用三種顏色的雷色光, 利用別對強度調變然後旋轉鏡子使雷射掃到每一個畫素, 就可以控制每一個畫素的顏色. 因為利用掃描成像, 所以沒有對焦位置的問題, 使得投影出來的畫面在曲面上也一樣清楚. 另一個優點是傳統利用均勻光源跟光閥的投影機只能利用到部分的光強度. 而這種利用對個別雷射的強度調變, 光源強度直接就是影像的強度, 所以沒有額外的耗損, 或許在省能上有優勢.

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電熱共生-太陽史特林引擎! Solar-Powered Stirling Engine

很多人都學過卡諾循環, 只要控制熱源的有無還有壓縮釋放氣體的方式就可以利用熱來做功. 但是在實際上, 卡諾引擎的過程很難對應到好的機械設計, 所以並不實用. 史特林引擎事另外一種熱引擎, 跟卡諾引擎的不同是它有一個高溫跟一個低溫的的氣缸, 利用時序的機械設計來處理氣體的熱膨脹跟冷卻, 所以可以在兩個汽缸有溫差的情況下持續工作, 不需要像卡諾引擎需要切換高溫跟低溫. 這影片是介紹利用太陽光來驅動的史特林引擎, 利用了塑膠的平面透鏡來聚光可以讓局部的溫度上升到五百度. 引擎的機械運動跟冷卻可以同時產生電力跟熱水. 這樣的過程如果經過好的設計, 目前可以達到比太陽能板發電更好的效率. 太陽能電板雖然很被看好, 不過目前生產的方式還是很昂貴跟高污染. 同時研究不同的陽光利用方式跟針對需求來設計光電或是光熱轉換或許能更幫助再生能源的發展!

引擎簡介
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微快門顯示器! MEMS Shutter Display

液晶螢幕的基本原理是利用液晶的偏光性來控制背光源通過不同顏色的濾片後, 光透出銀幕的強度. 因為這樣的設計,光在經過不同顏色濾片後就剩的不多, 加上液晶利用極化來控制光, 只能讓部分有正確偏振方向的光通過, 本身也損失很多光強度. 漸漸液晶的耗電變成手持性裝置電力上限制的主要來源. 這影片介紹利用微機電的快門控制來克服這問題. 這種新的螢幕在背光的設計是利用三種不同顏色的LED循序發光, 光利用反射通道通引導到螢幕上的光開口窗, 然後利用微小的快門來控制每一開口的每一瞬間光可以透出的量. 所以就是不同顏色的光在不同的時間發出, 然後用微快門來控制光量, 利用人眼的暫留就可以合成不同顏色. 這樣一來就不需要濾片, 所以光損小很多, 控制光強的方式也不只限制偏振光, 能讓不同的偏振態的光都透出. 整體來說可以讓光能的使用變的很有效率, 所以比起液晶變的很省電. 另外這種設計也可以以光快門作為反射螢幕的開關, 所以也可以變成類似電子的用途. 其實利用微機電來做螢幕還有不同的設計, 再過幾年技術成熟了, 說不定可以跟液晶在不同的應用上加以互補.


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