《BBC知識》10種神奇材料將改變世界

■ 操縱自如的流體、會吞子彈的玻璃、薄板狀的變形金剛、還有取代石墨烯的電子業新星。這些新材料各個身懷絕技，準備實現不可思議的科幻夢想……。

作者│鄧肯‧ 葛拉漢羅威（Duncan Graham-Rowe）
譯者│高英哲

在世界各地的實驗室裡，材料革命正在悄悄發生。科學家打算用漸趨細小的尺度操縱物質，並從生物世界中擷取靈感。曾經只有在科幻小說裡才見得到的物質，如今科學家將為我們逐步實現。

然而發明這些材料可不只是出於科學上的好奇心。它們真的很有用，只要開始出現應用的方法，這些材料就會徹底顛覆我們的世界。

鐵磁流體：操縱會變形的液體來殺死癌細胞。

你要是想要在現實生活中打造一台電影《魔鬼終結者2》（Terminator 2）裡的變形機器殺手T-1000，不從鐵磁流體（ferrofluid）著手的話，八成會搞得一團糟。鐵磁流體就像T-1000一樣，是可以變形的液態金屬。鐵磁流體是在液體中散置了磁鐵礦、赤鐵礦或其他含鐵化合物的微小粒子，液體帶有磁性，所以能夠擺弄成形。

鐵磁流體已經悄悄鑽入我們的日常生活之中。鐵磁流體用磁鐵加以定位後，就能夠在轉動的電腦硬碟外形成一道液態密封，防止微粒飄進去，毀了你的度假照片。此外喇叭裡也用到鐵磁流體。不過它的應用潛力不只如此。美國NASA嘗試用鐵磁流體來做太空船姿態控制系統（attitude control system），加拿大研究者則表者則表示它能拿來做下一代的望遠鏡反射鏡，這樣就能改變形狀，補償大氣扭曲的效應。
鐵磁流體在醫學領域也深具應用潛力。美國維吉尼亞理工學院的研究者正在著手研究，打算利用含有鐵氧化物奈米粒子的鐵磁流體來治療癌症。他們先用磁鐵將鐵磁流體導入腫瘤內，再對其施加振動磁場，使鐵磁流體振動生熱，殺死癌細胞。領導這項研究的伊斯瓦‧普利教授（Ishwar Puri）說：「理想情況下，這套療法會增加腫瘤細胞的溫度大約三十分鐘，而同時健康組織的溫度則維持不變。」這套技法雖然管用，距離臨床試驗卻還有一段距離。

應用領域

• 控制太空船
• 製作望遠鏡的反射鏡
• 治療癌症

黃金奈米粒子：用黃金「打造」HIV檢測的新標準。

中世紀的彩色玻璃匠師是世界上第一批奈米科技專家。他們或許對自己工作的物理知識一竅不通，但他們所用的技法卻能使細小的黃金粒子困在玻璃內，散發出紅寶石色。如今黃金粒子不是用來妝點聖經場景，而是用來檢測愛滋病之類的致命病症，這些新方法比現有的檢測法更敏感，也更容易解讀。在極小尺度的奈米範疇內，材料會產生新的特質。一塊黃金是金色的沒錯，但是微小的黃金粒子卻會因為聚結方式不同，而產生不同的顏色。英國倫敦帝國學院的研究者就善加利用這點：他們的HIV檢測溶液裡裝滿了金離子（離子就是帶電的原子），把血清滴入溶液後，根據反應就能判定血清裡是否含有HIV病毒。簡單來說，如果有HIV病毒，溶液裡的雙氧水濃度就會下降，產生奈米尺度下的不規則黃金結塊，發出藍光；若是沒有，溶液裡就會充滿雙氧水，產生球狀的黃金奈米粒子，發出紅光。

這項檢測法很敏感，可以在一毫升的人類血清中偵測到幾阿克（attogram，即10-18 克）的HIV病毒蛋白，這甚至比目前最佳的檢測標準還要好！尤其要緊的是，新檢測法的溶液顏色改變用肉眼就可以看出來，而目前的檢測法卻需要昂貴的機器，才能解讀出至關重要的呈色變化。

領導這項研究的茉莉‧史蒂文斯教授（Molly Stevens）表示，不久後實際可用的檢測法就能問世：「目前我們已經用HIV陽性的人類樣本，證明這套檢驗法在概念上確實可行。現在我們得把這套技術最佳化，使它更易於攜帶，容易上手。我想這不用五年就能做到。」

這套檢測法加以修改後，還能檢測瘧疾、攝護腺癌與肺結核等疾病。

應用領域

• 檢測HIV病毒
• 檢測攝護腺癌
• 治療肺結核與瘧疾

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作者／鄧肯‧ 葛拉漢羅威（Duncan Graham-Rowe）科技記者，擁有電子工程學位。

譯者／高英哲 英國約克大學經濟學碩士，台灣大學科學教育發展中心長期合作譯者。

●本文摘自《BBC知識國際中文版》第26期（2013年10月號）。版權所有，轉載請註明出處。
●《BBC知識》彙整了研究論文與專利申請案，為您呈現即將問世的十大關鍵材料。（完整內容請參閱該刊第二十六期）

責任編輯：Vita Chen