掌上型電子鼻　隨時監測空氣品質

　

文／楊嘉慧 審稿／清華大學奈米工程與微系統研究所副教授　饒達仁、博士後研究員　林苔瑄

掌上型電子鼻是模仿人類嗅覺細胞而設計的氣體偵測器，其靈敏度高，能檢測胺類、醛類、醇類等氣體，而且只要數分鐘，即可知道結果。

教室課桌椅是否含過量甲醛？工廠排放的廢氣有沒有毒？未來監測員只要隨身攜帶一台掌上型氣體感測器「電子鼻」，數分鐘內即可知道結果。這是由清華大學奈米工程與微系統研究所副教授饒達仁及其研究生郝旭昶、陳玫菁、博士後研究員林苔瑄、該校化學所楊家銘副教授、電機系助理教授鄭桂忠等人，共同研發的產品。它不但體積小、辨識速度快，靈敏度也相當高。

掌上型電子鼻是仿照生物的嗅覺概念，當人類的嗅覺細胞接受氣味分子後，會刺激嗅覺神經，最後再傳至中樞神經系統處理，判別氣味的種類。掌上型電子鼻的偵測方式也是如此，當待測氣體分子吸附在由高分子薄膜所構成的感測區時，由於質量附載效應，使得經由感測區傳遞的表面聲波頻率產生改變，最後經運算器處理判斷氣體的種類及濃度。

利用表面聲波頻率變化，偵測氣體

　電子鼻的主要感測元件是表面聲波感測晶片（SAW chip），其由具有兩組狀如手指交叉的指叉換能器（IDT）壓電晶體，以及一層高分子薄膜所組成。壓電晶體具有壓電特性，輸入電壓時會產生形變（機械能），輸入機械能則轉換成電訊號輸出。

偵測時，感測器暴露於目標感測氣體中，讓感測區上的高分子薄膜進行物理吸附或化學吸附。同時，輸入一電訊號至壓電晶體上的指叉換能器，把電能轉成機械能，直接在壓電晶片上激發出表面聲波。…more

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核融合發電美夢何時成真？

撰文╱穆易爾（Michael Moyer）
翻譯／甘錫安

長久以來，科學家一直夢想能控制核融合，以取得安全、乾淨而且幾乎用之不竭的能源。這些努力正逐漸有了成果，但是，真的打造得出可運作的反應器嗎？

重點提要
■氫同位素在融合時，能很快釋出巨大能量。在數十年來人類熱切追尋核融合能量的過程中，這是個重要的里程碑。
■如果能駕馭這個巨大的能量，就能藉此建造革命性的新型發電廠。
■但科學家現在發現了嚴苛的工程挑戰，可能影響未來數年內這種發電廠的建造工作。

點火的時刻越來越接近了。在這一、兩年內，美國國家點燃設施（NIF）的192道雷射光束，就要將全部能量集中在大小不到一粒胡椒籽的小球上。這個耗時13年、耗資40億美元的雷射系統，是全世界規模最大、能量也最強的。雷射光束將會擠壓小球核心，力道足以融合球中的氫同位素，釋放出相當於小型氫彈的龐大能量。

這件事其實以前就有人嘗試過，而且成果還不錯。但是，以往科學家使同位素融合時，經由雷射輸入的能量往往大於核融合反應釋出的能量。這次情況就不一樣了！小球核心爆炸所釋出的能量將大於雷射輸入的能量，這個轉變的意義不只是帳面上的數字差異。理論上，我們可以收集這些多出來的能量，把核融合裝置當做發電廠。…more

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藏在DNA中的肖像

撰文╱索拉斯（Christine Soares）
翻譯／涂可欣

科學家能利用鑑識學分析，描繪出嫌犯的外貌嗎？

「性別男、身材矮小粗壯、膚色黝黑、褐色眼珠、鏟形齒、A型血、深棕色粗髮、有禿頭跡象、酒量很好、比一般人容易染上菸癮（幸好他生活在人類開始吸菸的數千年前）。」科學家在今年2月發表的這段敘述，詳細描繪了一名生活在4000多年前石器時代的格陵蘭男子，根據的是他遺留下來的DNA。

這項由丹麥科學家主導的研究，不僅是第一個完整的古人類基因組定序，同時也顯示了現代調查人員可以從嫌犯的遺傳密碼中讀取出豐富的資訊。鑑識科學的特徵分析將不再只是利用DNA證據指出嫌犯與案發現場的關聯，它正朝向根據基因組中的特徵繪製未知人物肖像畫的方向發展。美國莫爾浩斯學院的人類學家席萊佛（Mark Shriver）說：「身體對DNA的詮釋決定了人的外觀長相。」他希望能在10年內仿製這種能力。…more

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更多專題文章請參閱《科學人》雜誌2010年6月號

1.全艦升起防護罩（本期雜誌P.17）            

2.來上一堂質數課（本期雜誌P.38）

3.真正的永續能源－－核融合（本期雜誌P.60）