神奇的自组塑料讲了什么科学知识?
美国化学工程师们在《科学》杂志上发表报告说,他们已经设法诱使塑料分子自己组装成为漂亮而实用的结构。纽约罗切斯特大学的萨姆森?耶纳科及同事说,他们所“培育”的塑料能“生长”成为玻璃制品表层那种结晶体结构,而且有朝一日可能会导致研制出速度更快的通信手段。这些塑料的结构看上去与玻璃碟子上覆盖的乳白色釉层大同小异。但是,它们成为设法使化学材料表现得更像生物活体的一个先例。科学家认为,这样的材料将会导致效率更高的机器的问世。研究人员培育出的这些装置面积约为1平方厘米,厚度比人的头发还薄些。在显微镜下观察,这些被称为光子晶体的结构类似于堆成蜂巢状造型的空心球形。这种制品能反射出明亮的颜色,因为空气和二氧化硅结合的方式对经过二氧化硅分子的光线产生影响。同样,这些利用一种聚苯乙烯相关化学物质制造出的结构能够以精确的、可预知的方式对通过的光线产生影响。耶纳科说:“这是自我组成现象随后自然会出现的一个步骤。我们用溶化在溶液中的聚合体分子开始试验。它们通过自我组织,形成空心的球体,无数个这样的球体以精确有序的方式结合在一起,组成体积更大的周期性结构。”罗切斯特大学的这个研究小组说,这种塑料可能有助于研制出性能更好的发光二极管、在不同光线环境中能够改变颜色的特殊油漆、或者超高效能激光器。目前计算机所依赖的是半导体,即能够控制数以百万计电子信号的晶体。如果能利用光使这一切得以发生,那么系统的速度和效率将会大大提高。耶纳科说:“我们现在利用电子能够实现的事情导致了微电子技术的革命。我们希望利用光子做同样的事情。要想做到这一点,就需要有类似这些光子晶体的新材料,它们能捕捉住光线,并控制其传播方式。”
神奇无比的生物电脑讲了什么科学知识?
在科学家首次报道用“编程”DNA链解数学难题取得突破后一年,一批科学家认为,现在已有可能对功能强大的DNA电脑作最新的深入了解。普林斯顿大学的丹?博南在美国科学促进协会年会上说“能否找到那种‘令人向往的应用’将决定DNA电脑的成败。”那种应用的候选者有两个,打破复杂的代码和储存巨大的数据总量。其中无论哪一种应用、或者两种应用、或者使这个处在婴儿期的技术行之有效的其他思想都可能证明是成功的。电脑的功能之所以强大,在于每个链本身就是一个微型处理器。博南说:“我们能够把10亿亿个链安排在一公斤的水里,而每个链各干各的事情,它们各自进行计算。”这意味着,DNA电脑能同时“试用”巨大数量的可能的解决方案。研究人员确实能从DNA解决方案中抽出解决某一个问题的每一个步骤,而目前实验室里的这些程序解一个方案需要花一天或者更多时间。博南说:“所以,从这个意义上来说,电子电脑和DNA电脑是截然不同的。电子电脑一小时能进行多次运算,但是一次只能进行一次运算。而DNA电脑进行一次运算需要大约一小时,但是一次能进行10亿亿次运算。”据博南说,人脑的功能介于两者之间:一小时进行大约10万次运算,一次进行大约一万亿次运算。DNA电脑把二进制数--几乎是所有计算机的语言--翻译成遗传密码的片段,每个片段就是著名的双螺旋的一个链。普林斯顿大学的电脑学家理查德?利普顿说:“这是个理想。我们希望提出一个方法能把一切可能模式的DNA分解出来,并把它放在试管里。”然后,他们将制造互补数字链。他们知道互补数字链不会解决某一个方程式,但是将会从一个解决方案中把那些互补数字链提取出来。