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激光技術(shù)成抗癌、3D打印及大數(shù)據(jù)存儲核心

星之球激光 來源:未知2013-07-12 我要評論(0 )   

近日,澳大利亞斯威本科技大學的研究團隊利用激光技術(shù)將1PB(1024TB)的數(shù)據(jù)存儲到一張僅DVD大小的聚合物碟片上,從而解決了大數(shù)據(jù)難以儲存的問題。與此同時,激光在今...

   近日,澳大利亞斯威本科技大學的研究團隊利用激光技術(shù)將1PB(1024TB)的數(shù)據(jù)存儲到一張僅DVD大小的聚合物碟片上,從而解決了大數(shù)據(jù)難以儲存的問題。與此同時,激光在今年如火如荼的3D打印技術(shù)中得以應(yīng)用,在備受關(guān)注的抗癌治療領(lǐng)域也有突出表現(xiàn)。

 

  激光的特性:

       激光被廣泛應(yīng)用是因為它的特性。激光幾乎是一種單色光波,頻率范圍極窄,又可在一個狹小的方向內(nèi)集中高能量,因此利用聚焦后的激光束可以對各種材料進行打孔。以紅寶石激光器為例,它輸出脈沖的總能量不夠煮熟一個雞蛋,但卻能在3毫米的鋼板上鉆出一個小孔。激光擁有上述特性,并不是因為它有與別不同的光能,而是它的功率密度十分高,這就是激光被廣泛應(yīng)用的原因。

 

  激光有三大特性:單色波長、同調(diào)性、平行光束。

    激光解決大數(shù)據(jù)存儲難題

   人類已經(jīng)步入了數(shù)字時代。有資料顯示,目前僅是存儲在Web上的內(nèi)容預計就有大概1ZB(zettabyte,1萬億GB),美國一年的電話記錄就需要0.3ZB的存儲空間進行存儲。因此,大數(shù)據(jù)存儲在當今顯得尤為必要。

  要保護全世界的數(shù)據(jù)資料免遭損失和意外丟失,無疑是件很麻煩的事情。即使放棄本地概念,轉(zhuǎn)投云存儲,也不見得有多么安全。尤其是當黑客襲擊了你所使用的云服務(wù)器,那么數(shù)據(jù)存儲遭受的損失恐怕就更大了。對于現(xiàn)有的本地存儲,如果要將1ZB的數(shù)據(jù)存在藍光光盤上,然后將這些光盤堆疊到一起,那么這一摞光盤的高度就能達到24km?;蛟S傳統(tǒng)硬盤能堆疊的空間更小一些,但成本又難以估量。

  那么數(shù)據(jù)存儲的問題究竟該怎么解決呢來自斯威本科技大學和澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織(CSIRO)的學者們正在研究更為巧妙的解決方案。他們最新的研究可讓1PB的數(shù)據(jù)存放到僅DVD大小的碟片上,也就是說1ZB的數(shù)據(jù)僅需1000張這樣的碟片就能存儲,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(jié)合近期發(fā)展迅猛的3D打印技術(shù),澳洲的這批研究人員還證明了他們的新型光聚合技術(shù)能夠制造小型的3D物體。很顯然,這種新型的存儲技術(shù)離正式商用還有一段距離,目前仍有許多問題需要解決。但至少,未來我們能看到未來大容量存儲碟片的出現(xiàn)。

 

  激光快速成形是3D打印制造的一種。

  除了解決大數(shù)據(jù)存儲,激光技術(shù)在3D打印方面也取得了突破性進展。

  激光快速成形是3D打印制造的一種,是利用計算機模擬切片的技術(shù),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,從而逐步堆積成一定形狀的零件和部件。該技術(shù)將多維制造變?yōu)楹唵蔚挠上轮辽系亩S疊加,大大降低了設(shè)計與制造的復雜度,甚至可以制造傳統(tǒng)方式無法加工的奇異結(jié)構(gòu),如封閉內(nèi)部空腔、多層嵌套等。

激光快速成形技術(shù)與傳統(tǒng)工藝相比具有獨特的優(yōu)越性和特點。比如,可實現(xiàn)材料制備與成型的一體化,顯著縮短零件制造周期,降低制造成本,提高材料利用率;具有廣泛的材料及設(shè)計適應(yīng)性;實現(xiàn)多種材料在同一零件上的集成制造,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(xiàn)代綠色制造理念。

 

  激光技術(shù)實現(xiàn)快速測試細菌對抗生素的反應(yīng)

  瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院(EPFL)研究人員將納米力學傳感器與激光技術(shù)結(jié)合,最近造出了一種火柴盒大小的設(shè)備,能在幾分鐘內(nèi)測出細菌對抗生素的反應(yīng),從而找出有效的療法,而不必再花幾個星期。相關(guān)論文發(fā)表在最近出版的《自然·納米技術(shù)上》。

  藥物濫用增加了耐多種抗生素細菌的數(shù)量,如果有一種工具能快速探測并識別出細菌對抗生素的反應(yīng),是非常有用的。而現(xiàn)有方法要幾周甚至一個月,醫(yī)生需要培養(yǎng)細菌然后觀察它們的生長,比如肺結(jié)核甚至要花一個月,才能確定某種抗生素對它是否有效。而研究小組結(jié)合了激光與納米技術(shù),將這一過程的時間減少到幾分鐘。

  細菌的活動會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(shè)備能將細菌新陳代謝的顯微運動轉(zhuǎn)化為容易看見的電信號。該設(shè)備有一個極小的振動杠桿,只比頭發(fā)絲略粗,探測到細菌的代謝活動時,杠桿就會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,為了檢測這種振動,研究人員發(fā)射一束激光到杠桿上,激光會反射回來,信號被轉(zhuǎn)換為電流信號。醫(yī)生和研究人員就能像讀“心電圖”一樣,根據(jù)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(jīng)全死了。

  有了這種方法,醫(yī)生能輕松快速地確定某種細菌是否已被抗生素有效地“制伏”,這對那些耐藥性的菌種尤其關(guān)鍵,在醫(yī)療階段和化療測試中都很有用。EPFL研究人員喬瓦尼·迪特爾說:“這種方法快速而準確。不僅能幫醫(yī)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(jīng)縮小到僅火柴盒大小。“如果把它與壓電設(shè)備結(jié)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(jié)合起來能在幾分鐘內(nèi)測試出一系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(lǐng)域的應(yīng)用,有望用于檢查腫瘤細胞在抗癌藥物作用下的新陳代謝,評價某種抗癌療法的效果。

 

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