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前瞻技術脈動：先進材料與技術（202432）

關鍵字：奈米技術塗料；THz 超穎裝置(meta-devices)；人造細胞；自主產生能量；判斷地震；地震警報系統；
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科技產業資訊室 - 技術發展藍圖研析團隊 發表於 2024年9月11日
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   圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術（202432）
 
奈米技術的塗料可以提供永不退色的絢麗色彩
為了減少飛機燃油消耗和碳排放量，研發出了一種靈感來自蝴蝶翅膀的奈米技術塗料。中央佛羅里達大學的研究人員研發出一種靈感來自於蝴蝶翅膀的奈米技術塗料，透過鋁奈米粒子的小薄片，使塗料不同於常見的顏料，能減輕重量，避免對環境造成污染，並且具有更長的持久性。研究人員使用電子束將鋁奈米粒子沉積在同樣材料的鏡子上，粒子之間的距離配置決定了它們「吸收」的光波長，剩下的波長就成了塗料的顏色。涂上這種塗料的波音747只需要1.3公斤的塗料，一層只有150奈米的厚度，而普通塗料需要500公斤，能夠減輕飛機半噸的重量，對於減少燃油消耗和減少碳排放量有著重大的意義。該研究發表在Science Advances期刊上。
參考資料：Nanotechnology paint provides brilliant colour that doesn't fade, New Scientist. 2023/03/08.
新科學家，奈米技術塗料提供了不褪色的絢麗色彩。 2023/03/08。

科學家開發節能、可調諧的超穎裝置，用於高精度、安全的6G通訊
當前的THz系統依賴笨重的介電透鏡和反射器，這些設備僅能將電磁波引導到固定的發射器或檢測器，或是傳輸到固定位置或有限區域的單一接收器。這樣的限制阻礙了未來6G應用的發展。香港城市大學(CityU)研究團隊研發出一項突破性的可調式THz meta-device，它可以控制THz光束的輻射方向和覆蓋範圍。該裝置可以隨時將6G信號只傳送給指定的接收者，並大幅度地減少功率洩漏和提高隱密性，以提供高度可調、定向和安全的6G通訊系統。此外，可調式meta-device整合了完善的計算和設計，可以將THz波束射聚焦於2維平面或3維空間中的任意點，並可根據終端的要求進行調整，提供更高的方向性、安全性和彈性。此研究成果發表於Science Advances期刊上。
參考資料：Scientists develop energy-saving, tunable meta-devices for high-precision, secure 6G communications, Science Daily. 2023/03/16.
《科學日報》，科學家開發出節能、可調諧的元設備，用於高精度、安全的 6G 通訊。 2023/03/16。

未來的動力源泉：人造細胞
如何透過自然過程中的生物現實能量生成方法來創造人造細胞，並開發人工的線粒體和葉綠體，以實現能夠自主產生能量和合成分子的合成細胞。在Biophysics Reviews期刊上報導，韓國西江大學和中國哈爾濱工業大學的研究人員指出要在實驗室中創造永續的合成細胞，重點必須研究葉綠體和線粒體，因為它們是自然界中能量產生的關鍵。科學家們正努力開發人工的線粒體和葉綠體，以便未來可以創造出能夠自主產生能量和合成分子的合成細胞，這將為創造新的生物體或生物材料鋪平道路。該團隊已經確定了建構合成細胞器所需的成分，並將蛋白質確認為分子旋轉機械、質子傳輸和ATP生產中的最重要方面。最大的挑戰之一是在不斷變化的環境中實現自我適應以維持穩定的ATP供應，未來的研究必須改進這一限制特徵。使用模擬自然過程的生物現實能量生成方法來創造人造細胞非常重要，這可能是理解生命起源和細胞起源的重要里程碑。
參考資料：The powerhouse of the future: Artificial cells, Science Daily. 2023/03/28.
未來的動力來源：人造細胞，《科學日報》。 2023/03/28。

偵測地震的手機
利用智慧手機判斷地震是否發生及其位置，並提供早期警報。Google Android 谷歌安卓智慧手機內建加速度計，可發送數據至Android地震警報系統提供早期警報。該系統可透過群眾提供的數據判斷地震是否發生、發生位置及向可能受到影響的區域發送警報。這項技術讓在沒有昂貴地震儀網絡的地區監測地震成為可能。

大多數使用 Google Android 操作系統的智慧手機都內建加速度計，能夠偵測手機的移動。這種裝置通常用於當手機傾斜時，告訴手機將顯示屏轉換為豎屏或橫屏模式，同時還可提供步數等健身追踪資訊。不過，這些感測器非常靈敏，也可以像迷你地震儀一樣的作用。Google 推出了一項功能，允許用戶將手機自動向 Android 地震警報系統發送數據，如果該設備探測到地震初級（P）波的特徵性振動。透過結合來自成千上萬甚至數百萬其他手機的數據，該系統可以判斷地震是否發生以及發生的位置，然後向地震波可能到達的區域的手機發送警報，提供早期警報。由於無線電訊號傳播速度比地震波快，警報可以在遠離震央的地區的震動開始之前到達。而且由於大部分數據都是由群眾提供的，因此這項技術開啟了在沒有昂貴地震儀網絡的地區監測地震的可能性。預計全球有 160 億部手機在使用，其中超過 30 億部使用 Android 操作系統，且地震警報系統現在可在 90 多個特別容易發生地震的國家中使用。(1498字；圖1)
參考資料：The phones that detect earthquakes, BBC NEWS. 2023/04/07.
偵測地震的手機，BBC 新聞。 2023/04/07。

 
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