近日,澳大利亞(ya) 斯威本科技大學的研究團隊利用激光技術將1PB(1024TB)的數據存儲(chu) 到一張僅(jin) DVD大小的聚合物碟片上,從(cong) 而解決(jue) 了大數據難以儲(chu) 存的問題。與(yu) 此同時,激光在今年如火如荼的3D打印技術中得以應用,在備受關(guan) 注的抗癌治療領域也有突出表現。
激光的特性:
激光被廣泛應用是因為(wei) 它的特性。激光幾乎是一種單色光波,頻率範圍極窄,又可在一個(ge) 狹小的方向內(nei) 集中高能量,因此利用聚焦後的激光束可以對各種材料進行打孔。以紅寶石激光器為(wei) 例,它輸出脈衝(chong) 的總能量不夠煮熟一個(ge) 雞蛋,但卻能在3毫米的鋼板上鉆出一個(ge) 小孔。激光擁有上述特性,並不是因為(wei) 它有與(yu) 別不同的光能,而是它的功率密度十分高,這就是激光被廣泛應用的原因。
激光有三大特性:單色波長、同調性、平行光束。
激光解決(jue) 大數據存儲(chu) 難題
人類已經步入了數字時代。有資料顯示,目前僅(jin) 是存儲(chu) 在Web上的內(nei) 容預計就有大概1ZB(zettabyte,1萬(wan) 億(yi) GB),美國一年的電話記錄就需要0.3ZB的存儲(chu) 空間進行存儲(chu) 。因此,大數據存儲(chu) 在當今顯得尤為(wei) 必要。
要保護全世界的數據資料免遭損失和意外丟(diu) 失,無疑是件很麻煩的事情。即使放棄本地概念,轉投雲(yun) 存儲(chu) ,也不見得有多麽(me) 安全。尤其是當黑客襲擊了你所使用的雲(yun) 服務器,那麽(me) 數據存儲(chu) 遭受的損失恐怕就更大了。對於(yu) 現有的本地存儲(chu) ,如果要將1ZB的數據存在藍光光盤上,然後將這些光盤堆疊到一起,那麽(me) 這一摞光盤的高度就能達到24km。或許傳(chuan) 統硬盤能堆疊的空間更小一些,但成本又難以估量。
那麽(me) 數據存儲(chu) 的問題究竟該怎麽(me) 解決(jue) 呢來自斯威本科技大學和澳大利亞(ya) 聯邦科學與(yu) 工業(ye) 研究組織(CSIRO)的學者們(men) 正在研究更為(wei) 巧妙的解決(jue) 方案。他們(men) 最新的研究可讓1PB的數據存放到僅(jin) DVD大小的碟片上,也就是說1ZB的數據僅(jin) 需1000張這樣的碟片就能存儲(chu) ,雖說1000張碟片聽起來有些多,但堆放1米的高度還是要比藍光光碟的24km好出不少。
結合近期發展迅猛的3D打印技術,澳洲的這批研究人員還證明了他們(men) 的新型光聚合技術能夠製造小型的3D物體(ti) 。很顯然,這種新型的存儲(chu) 技術離正式商用還有一段距離,目前仍有許多問題需要解決(jue) 。但至少,未來我們(men) 能看到未來大容量存儲(chu) 碟片的出現。
激光快速成形是3D打印製造的一種。
除了解決(jue) 大數據存儲(chu) ,激光技術在3D打印方麵也取得了突破性進展。
激光快速成形是3D打印製造的一種,是利用計算機模擬切片的技術,逐步利用高能激光束熔化送到熔池中的粉末,如金屬、陶瓷、塑料、砂等,從(cong) 而逐步堆積成一定形狀的零件和部件。該技術將多維製造變為(wei) 簡單的由下至上的二維疊加,大大降低了設計與(yu) 製造的複雜度,甚至可以製造傳(chuan) 統方式無法加工的奇異結構,如封閉內(nei) 部空腔、多層嵌套等。
激光快速成形技術與(yu) 傳(chuan) 統工藝相比具有獨特的優(you) 越性和特點。比如,可實現材料製備與(yu) 成型的一體(ti) 化,顯著縮短零件製造周期,降低製造成本,提高材料利用率;具有廣泛的材料及設計適應性;實現多種材料在同一零件上的集成製造,滿足零件不同部位的不同性能需要;采用非接觸加工的方式,無切割噪音、振動以及廢水、廢料等排放,符合現代綠色製造理念。
激光技術實現快速測試細菌對抗生素的反應
瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)研究人員將納米力學傳(chuan) 感器與(yu) 激光技術結合,最近造出了一種火柴盒大小的設備,能在幾分鍾內(nei) 測出細菌對抗生素的反應,從(cong) 而找出有效的療法,而不必再花幾個(ge) 星期。相關(guan) 論文發表在最近出版的《自然·納米技術上》。
藥物濫用增加了耐多種抗生素細菌的數量,如果有一種工具能快速探測並識別出細菌對抗生素的反應,是非常有用的。而現有方法要幾周甚至一個(ge) 月,醫生需要培養(yang) 細菌然後觀察它們(men) 的生長,比如肺結核甚至要花一個(ge) 月,才能確定某種抗生素對它是否有效。而研究小組結合了激光與(yu) 納米技術,將這一過程的時間減少到幾分鍾。
細菌的活動會(hui) 在納米尺度造成振動,但這些生命特征的信號很難覺察,而新檢測設備能將細菌新陳代謝的顯微運動轉化為(wei) 容易看見的電信號。該設備有一個(ge) 極小的振動杠杆,隻比頭發絲(si) 略粗,探測到細菌的代謝活動時,杠杆就會(hui) 以細菌代謝活動的頻率振動,以此能確定有沒有某種細菌。這種振動是納米級的,為(wei) 了檢測這種振動,研究人員發射一束激光到杠杆上,激光會(hui) 反射回來,信號被轉換為(wei) 電流信號。醫生和研究人員就能像讀“心電圖”一樣,根據讀取的電流信號做出分析解釋。如果電流信號是平直的,就說明細菌已經全死了。
有了這種方法,醫生能輕鬆快速地確定某種細菌是否已被抗生素有效地“製伏”,這對那些耐藥性的菌種尤其關(guan) 鍵,在醫療階段和化療測試中都很有用。EPFL研究人員喬(qiao) 瓦尼·迪特爾說:“這種方法快速而準確。不僅(jin) 能幫醫生確定所用抗生素的適當劑量,還能幫研究人員找到最有效的方法。”
目前該測試工具已經縮小到僅(jin) 火柴盒大小。“如果把它與(yu) 壓電設備結合而不是激光,還能進一步縮小到微芯片大小。”迪特爾說,這樣結合起來能在幾分鍾內(nei) 測試出一係列抗生素治療某種細菌的效果。
研究人員還評估了新工具在腫瘤學領域的應用,有望用於(yu) 檢查腫瘤細胞在抗癌藥物作用下的新陳代謝,評價(jia) 某種抗癌療法的效果。
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