弗朗西斯·阿諾德正在設(shè)計(jì)制造更好的酶以分解纖維素。

納米收音機(jī)的唯一電路組成是一個(gè)尺寸僅為頭發(fā)絲直徑萬(wàn)分之一的碳納米管。

馬林·索爾加斯克和他的同事利用磁場(chǎng)耦合共振點(diǎn)亮了一個(gè)60瓦電燈泡。

　　每年，美國(guó)《技術(shù)評(píng)論》雜志都要評(píng)選出未來(lái)幾年將會(huì)扮演重要角色的10項(xiàng)技術(shù)。這些技術(shù)涉及的領(lǐng)域十分廣泛，包括能源、計(jì)算機(jī)軟件和硬件、生物成像等等。今年，在名列榜單的10項(xiàng)技術(shù)中，纖維素酶(cellulolytic enzymes)和原子磁力儀(atomic magnetometers)兩項(xiàng)成果是科學(xué)家們努力解決關(guān)鍵問(wèn)題時(shí)的結(jié)晶，而突發(fā)事件建模(surprise modeling)、connectomics、probabilistic CMOS、 現(xiàn)實(shí)挖掘(Reality Mining)和離線(xiàn)Web應(yīng)用(offline Web applications)等5種技術(shù)則代表著科學(xué)家看待問(wèn)題的全新方式。此外，石墨烯晶體管(graphene transistors)、納米收音機(jī)(nanoradio)和無(wú)線(xiàn)電源(wireless power)這3項(xiàng)技術(shù)則是令人驚嘆的技術(shù)創(chuàng)舉，它們創(chuàng)造出了嶄新的成果。下面我們?cè)敿?xì)介紹其中的3種。

　　纖維素酶

　　美國(guó)加利福尼亞理工學(xué)院化學(xué)工程和生物化學(xué)系教授弗朗西斯·阿諾德正在應(yīng)對(duì)生物燃料產(chǎn)業(yè)最艱巨的挑戰(zhàn)之一：設(shè)計(jì)制造更好的酶以分解纖維素。

　　2007年12月，美國(guó)總統(tǒng)布什簽署了《2007能源獨(dú)立和安全法案》。該法案要求到2022年美國(guó)至少每年生產(chǎn)360億加侖的可再生燃料，這幾乎是現(xiàn)在水平的5倍。在這一總量中，以農(nóng)業(yè)廢棄物、木屑和牧草為原料制造的纖維素生物燃料要占到160億加侖。如果能夠滿(mǎn)足這一要求，屆時(shí)美國(guó)的汽油消耗量將會(huì)大幅下降，同時(shí)溫室氣體排放量和國(guó)外石油進(jìn)口量也會(huì)大為減少。

　　然而，這一野心勃勃的計(jì)劃面臨著一個(gè)巨大的障礙：此前尚沒(méi)有人能夠以具備成本優(yōu)勢(shì)的工業(yè)方法生產(chǎn)纖維素生物燃料。現(xiàn)在，幾乎所有在美國(guó)生產(chǎn)的乙醇都來(lái)自玉米淀粉。其過(guò)程是將淀粉分解成糖，然后再通過(guò)工業(yè)手段把這些糖發(fā)酵變成乙醇。要想從更加便宜的原料中生產(chǎn)乙醇，就需要一種可以使糖分子自由形成纖維素晶體鏈的有效方式。這是“實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、商業(yè)化生產(chǎn)纖維素生物燃料時(shí)最為昂貴的制約環(huán)節(jié)”，阿諾德說(shuō)。

　　阿諾德和許多其他科學(xué)家都認(rèn)為，要想更加高效、低廉地分解纖維素，沒(méi)有比酶更合適的了。阿諾德已經(jīng)用了將近20年時(shí)間設(shè)計(jì)制造新的酶，以用于藥物制造、去污等。阿諾德認(rèn)為自己正在朝正確的方向前進(jìn)。

　　納米收音機(jī)

　　美國(guó)加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的阿歷克斯·澤特爾用納米管制作成的微小型收音機(jī)可以提高從手機(jī)到醫(yī)療診斷等多個(gè)領(lǐng)域的設(shè)備性能。

　　2007年，澤特爾和他的同事成功研制出迄今為止世界上最小的收音機(jī)——納米收音機(jī)。這部收音機(jī)的唯一電路組成是一個(gè)尺寸僅為頭發(fā)絲直徑萬(wàn)分之一的碳納米管。

　　同傳統(tǒng)收音機(jī)相比，納米收音機(jī)具有顯著的特點(diǎn)：碳納米管集天線(xiàn)、調(diào)諧器、放大器和解調(diào)器于一身;而在傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的收音機(jī)中，各個(gè)功能由相互獨(dú)立的部件來(lái)完成。

　　為探測(cè)到廣播的無(wú)線(xiàn)電信號(hào)，納米收音機(jī)的碳納米管被置于真空管中，并鉤掛在電池負(fù)極上。廣播電臺(tái)的無(wú)線(xiàn)電信號(hào)經(jīng)過(guò)后，其產(chǎn)生的電場(chǎng)將不斷“推”和“拉”碳納米管，也就是碳納米管隨無(wú)線(xiàn)電信號(hào)發(fā)生共振，利用這種共振現(xiàn)象可以探測(cè)到無(wú)線(xiàn)電信號(hào)。

　　任何無(wú)線(xiàn)設(shè)備，從手機(jī)到監(jiān)測(cè)環(huán)境變化的傳感器，都能夠從無(wú)線(xiàn)收音機(jī)的研發(fā)中獲益。更小尺寸的電子元件，例如調(diào)諧器，將會(huì)減少能量的消耗，并延長(zhǎng)電池的壽命。此外，納米收音機(jī)還能夠?qū)�無(wú)線(xiàn)通信拓展到新的領(lǐng)域，包括制造引導(dǎo)血液流向以助藥物發(fā)揮更好作用的微小型設(shè)備等。

　　無(wú)線(xiàn)電源

　　美國(guó)麻省理工學(xué)院的物理學(xué)家馬林·索爾加斯克正在為構(gòu)建一個(gè)無(wú)線(xiàn)傳輸電力的世界而努力。
　　有關(guān)無(wú)線(xiàn)電源的想法由來(lái)已久。早在19世紀(jì)30年代，邁克爾·法拉第就發(fā)現(xiàn)，周?chē)�磁�?chǎng)的變化將在電線(xiàn)中產(chǎn)生電流。19世紀(jì)晚期，尼古拉·特斯拉有了一個(gè)偉大的構(gòu)想，那就是將電傳送到世界各地。因?yàn)楹茈y構(gòu)建一個(gè)可以延伸到每座城市、每棟大樓和每個(gè)房間的基礎(chǔ)架構(gòu)，特斯拉將視線(xiàn)轉(zhuǎn)向了無(wú)線(xiàn)傳輸。他制定了一個(gè)發(fā)射塔規(guī)劃，想以無(wú)線(xiàn)的方式在遠(yuǎn)隔數(shù)公里之外的地點(diǎn)間傳輸電力。他的團(tuán)隊(duì)確實(shí)在此方面作了一些試驗(yàn)，但在發(fā)射塔建成之前，他們的經(jīng)費(fèi)就用完了。后來(lái)，由于工業(yè)界接受了以有線(xiàn)的方式傳輸電力，無(wú)線(xiàn)電源的夢(mèng)想也就隨之?dāng)R淺。不過(guò)，特斯拉申請(qǐng)了這方面最初的一個(gè)專(zhuān)利。

　　2007年6月，索爾加斯克領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)小組宣布，他們成功地利用無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)點(diǎn)亮了一個(gè)離電源約2米遠(yuǎn)的60瓦電燈泡。其試驗(yàn)過(guò)程如下：兩組磁性線(xiàn)圈在相同的頻率下發(fā)生共振，當(dāng)其中一個(gè)線(xiàn)圈連上電源后，該線(xiàn)圈產(chǎn)生的共振磁場(chǎng)顯著增加，另外一個(gè)沒(méi)有連接電源的線(xiàn)圈的共振磁場(chǎng)也跟著上升，隨后這個(gè)線(xiàn)圈就產(chǎn)生了電能。

　　也許，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，在家庭、圖書(shū)館、機(jī)場(chǎng)和咖啡館里給筆記本電腦和手機(jī)自動(dòng)無(wú)線(xiàn)充電會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。