弗朗西斯·阿諾德正在設(shè)計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尺寸僅為頭發(fā)絲直徑萬分之一的碳納米管。

馬林·索爾加斯克和他的同事利用磁場耦合共振點亮了一個60瓦電燈泡。

　　每年，美國《技術(shù)評論》雜志都要評選出未來幾年將會扮演重要角色的10項技術(shù)。這些技術(shù)涉及的領(lǐng)域十分廣泛，包括能源、計算機(jī)軟件和硬件、生物成像等等。今年，在名列榜單的10項技術(shù)中，纖維素酶(cellulolytic enzymes)和原子磁力儀(atomic magnetometers)兩項成果是科學(xué)家們努力解決關(guān)鍵問題時的結(jié)晶，而突發(fā)事件建模(surprise modeling)、connectomics、probabilistic CMOS、 現(xiàn)實挖掘(Reality Mining)和離線Web應(yīng)用(offline Web applications)等5種技術(shù)則代表著科學(xué)家看待問題的全新方式。此外，石墨烯晶體管(graphene transistors)、納米收音機(jī)(nanoradio)和無線電源(wireless power)這3項技術(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。下面我們詳細(xì)介紹其中的3種。

　　纖維素酶

　　美國加利福尼亞理工學(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)對生物燃料產(chǎn)業(yè)最艱巨的挑戰(zhàn)之一：設(shè)計制造更好的酶以分解纖維素。

　　2007年12月，美國總統(tǒng)布什簽署了《2007能源獨立和安全法案》。該法案要求到2022年美國至少每年生產(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。如果能夠滿足這一要求，屆時美國的汽油消耗量將會大幅下降，同時溫室氣體排放量和國外石油進(jìn)口量也會大為減少。

　　然而，這一野心勃勃的計劃面臨著一個巨大的障礙：此前尚沒有人能夠以具備成本優(yōu)勢的工業(yè)方法生產(chǎn)纖維素生物燃料�，F(xiàn)在，幾乎所有在美國生產(chǎn)的乙醇都來自玉米淀粉。其過程是將淀粉分解成糖，然后再通過工業(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“實現(xiàn)大規(guī)模、商業(yè)化生產(chǎn)纖維素生物燃料時最為昂貴的制約環(huán)節(jié)”，阿諾德說。

　　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，沒有比酶更合適的了。阿諾德已經(jīng)用了將近20年時間設(shè)計制造新的酶，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尺寸僅為頭發(fā)絲直徑萬分之一的碳納米管。

　　同傳統(tǒng)收音機(jī)相比，納米收音機(jī)具有顯著的特點：碳納米管集天線、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，各個功能由相互獨立的部件來完成。

　　為探測到廣播的無線電信號，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。廣播電臺的無線電信號經(jīng)過后，其產(chǎn)生的電場將不斷“推”和“拉”碳納米管，也就是碳納米管隨無線電信號發(fā)生共振，利用這種共振現(xiàn)象可以探測到無線電信號。

　　任何無線設(shè)備，從手機(jī)到監(jiān)測環(huán)境變化的傳感器，都能夠從無線收音機(jī)的研發(fā)中獲益。更小尺寸的電子元件，例如調(diào)諧器，將會減少能量的消耗，并延長電池的壽命。此外，納米收音機(jī)還能夠?qū)�無線通信拓展到新的領(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。

　　無線電源

　　美國麻省理工學(xué)院的物理學(xué)家馬林·索爾加斯克正在為構(gòu)建一個無線傳輸電力的世界而努力。
　　有關(guān)無線電源的想法由來已久。早在19世紀(jì)30年代，邁克爾·法拉第就發(fā)現(xiàn)，周圍磁場的變化將在電線中產(chǎn)生電流。19世紀(jì)晚期，尼古拉·特斯拉有了一個偉大的構(gòu)想，那就是將電傳送到世界各地。因為很難構(gòu)建一個可以延伸到每座城市、每棟大樓和每個房間的基礎(chǔ)架構(gòu)，特斯拉將視線轉(zhuǎn)向了無線傳輸。他制定了一個發(fā)射塔規(guī)劃，想以無線的方式在遠(yuǎn)隔數(shù)公里之外的地點間傳輸電力。他的團(tuán)隊確實在此方面作了一些試驗，但在發(fā)射塔建成之前，他們的經(jīng)費就用完了。后來，由于工業(yè)界接受了以有線的方式傳輸電力，無線電源的夢想也就隨之?dāng)R淺。不過，特斯拉申請了這方面最初的一個專利。

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

　　也許，在可預(yù)見的未來，在家庭、圖書館、機(jī)場和咖啡館里給筆記本電腦和手機(jī)自動無線充電會成為現(xiàn)實。