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2021年の「世の中を驚かせたニューテクノロジー」ベスト5! 202112

2021-12-29 22:10:00 | 🔟 番付色々🆚

2021年の「世の中を驚かせたニューテクノロジー」ベスト5!
ナゾロジー より 211229  大倉康弘


 こんにちは。ナゾロジーライターの「大倉康弘」です。
2021年はあっという間に過ぎてしまいましたが、テクノロジーの進歩を確かに感じ取ることができました。

 そこで今回は、2021年の「世の中を驚かせたテクノロジーニュース」ベスト5を発表します。

▷目次
2021年のテクノロジーニュースBEST5!

第5位.ウンチをお金に変えるトイレ
Credit: Ulsan National Institute of Science and Technology_Science Walden “Waterless Toilet” Displayed at DDP(2017)
 韓国の大学で、生理現象からお金を生み出すアイデアが採用されました。
ウンチをメタンに分解し、バイオ燃料として利用するシステムが開発されたのです。
 この大学の学生たちは、専用トイレを使用することで特別な仮想通貨がもらえます。
通貨は大学内で利用でき、コーヒーやカップラーメン、果物、本などと交換できるようです。
 学生たちをサポートするだけでなく、クリーンエネルギーに対する認識も高める効果的な取り組みだと言えますね。

第4位.注射針を通過する超小型マイクロチップ
Credit: Kenneth L. Shepard (Columbia University)et al.,Science Advances(2021)
 アメリカ・コロンビア大学(Columbia University)の研究チームは、総体積0.1mm³未満の埋め込み型マイクロチップを開発しました。
 これまでにも体内に埋め込むタイプの電子機器は存在してきましたが、体積効率が課題となってきました。
 チップや部品だけでなくバッテリーを積む必要があるため、どうしてもサイズが大きくなってしまうのです。
新しく開発されたマイクロチップは、ワイヤレス充電を可能にしたので小型化できました。
注射器で体内に埋め込むことで、体温測定と通信が可能になると言われています。

第3位.都市部での活躍する「ハネのない風力発電機」
Credit: Vortex Bladeless
 スペインの企業「Vortex Bladeless」が、ハネのない風力発電機を開発しました。
従来の風力発電は、ハネで風を受けてタービンを回転させるもので、いわゆる風車の仕組みを採用しています。
 しかし設置場所が限られていたり、トリたちがハネの回転に巻き込まれて犠牲になったりとデメリットがありました。
 新しいハネのない風力発電機は、風が当たった時の振動を増幅させることで効率よく発電しています。
省スペースなので、都市部や住宅地でも設置可能でしょう。

第2位.超リアルなデジタル人間を作成できるツール
Credit: Unreal Engine(YouTube)_MetaHuman Creator: High-Fidelity Digital Humans Made Easy | Unreal Engine(2021)

 アメリカのゲーム開発・販売企業「Epic Games」は、精巧なデジタル人間をユーザーが短時間で作成できるクラウドストリーミングツール「MetaHuman Creator」を発表しました。
 通常、リアルな3Dモデルを製作するには、数カ月にもわたるリサーチや高額なスキャンマシン、また大勢のCGクリエイターが必要になります。
ところが新しく開発されたツールを使えば、簡単に超リアルな3Dモデルを作成可能。
あらかじめヘアスタイルやボディが用意されているため、ユーザーは1時間以内に作成できます。
しかも各パーツを細かく調整できるため、自分そっくりな分身を生み出すこともできるでしょう。
まるでゲームのキャラメイクのように3Dモデルを作成できる時代が到来しました。

第1位.ハンマー投げの要領で「投げ飛ばす」ロケット発射システム
Credit: SpinLaunch(YouTube)_SpinLaunch Suborbital Accelerator – First Launch(2021)
 通常、宇宙船や人工衛星はロケットエンジンの噴射によって宇宙まで運ばれます。
しかしアメリカ・カリフォルニア州を拠点とするロケット開発企業「SpinLaunch」が、まったく新しい発射システムを開発しました。
ハンマー投げのようにロケットをグルグルと回転させて、上空まで投げ飛ばしてしまうのです。
電気駆動であるため、従来のロケット噴射に比べて燃料が4分の1、コストが10分の1に削減されます。
既に打ち上げテストは成功しており、今後の進展に期待できます。
いずれロケットを宇宙まで投げ飛ばすこともできるかもしれません。
さて、2021年には世の中を驚かせるたくさんのテクノロジーニュースがありました。

2022年も新たなテクノロジーが開発され、私たちを驚かせてくれることでしょう。


参考文献;ナゾロジー https://nazology.net/archives/category/technology
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量子機能デバイス開発へ、カーボンナノチューブがトランジスタに  202112

2021-12-29 20:43:00 | 気になる モノ・コト

量子機能デバイス開発へ、カーボンナノチューブがトランジスタに
ニュースイッチ by 日刊工業新聞 より 211229

 
 物質・材料研究機構の湯代明主任研究員と産業技術総合研究所のドンN・ふたば研究チーム長、東京大学の丸山茂夫教授らは、1本のカーボンナノチューブ(CNT)をトランジスタにすることに成功した。
 金属CNTに熱と応力をかけて中央部分を半導体CNTに変化させる。トランジスタのチャネルの長さが2・8ナノメートル(ナノは10億分の1)と小さく、量子力学的な閉じ込め効果が生じている。単一分子レベルの量子機能デバイスの開発につなげる。

 CNTは炭素が六角形に並んで筒状になった炭素物質。筒に対しての六角形の向きによって電気特性が金属伝導か半導体性伝導になる。今回、透過型電子顕微鏡の中で2本の探針を操作し、CNTに電気を流して加熱しながら引っ張ることで塑性変形させた。六角形の向きが変わっていることを電子回折パターンなどで確認した。

 今回CNTは金属の固定電極から突出した状態で存在する。2本の探針と固定電極をトランジスタのソース電極とドレイン電極、ゲート電極に見立ててサスペンデッド型トランジスタを構築した。

 ソース電極とドレイン電極の間に中央が半導体になった金属CNTを配置する。すると駆動電圧が0・5ボルトでオン電流が740ナノアンペア、オフ電流が0・2ナノアンペアになった。オンオフ比は3700に相当する。CNTに量子干渉も観測された。量子機能デバイスの設計と製造を進める。
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🚶‍♀️…隠元橋…伏見区向島農道… 宇治川高架橋 211229

2021-12-29 20:21:00 | 🚶 歩く
🚶‍♀️…右岸河川敷…隠元橋…左岸堤防道47km碑+…伏見区向島清水町農道⇆…左岸河川敷…宇治川高架橋…Alp…右岸堤防道…>
🚶‍♀️11313歩2kg

⛅️:彩雲👀:隠元橋10℃;風穏やか

🚙👫↔︎セリア:マツモトSp:島村



彩雲👀



リア双発ジェット機が北から南へ珍しい



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CO2排出量が30分の1,太陽熱と木質バイオマスを利用した「水素製造プラント」商用化へ 202112

2021-12-28 23:34:00 | 気になる モノ・コト

CO2排出量が30分の1,太陽熱と木質バイオマスを利用した「水素製造プラント」商用化へ
 ニュースイッチ by 日刊工業新聞 より 211228


 京都大学の武田秀太郎特定准教授と九州大学のアンドリュー・チャップマン准教授、釜山開発機構の南ホソク研究員は太陽熱と木質バイオマスを利用して水素を製造するプラントの概念設計に成功した。既存のあらゆる水素製造法よりも二酸化炭素排出量が少ないという。水の電気分解の30分の1に当たる。産業界と協力し5年以内の商用化を目指す。

 大きな反射鏡で太陽光を集熱タワーに集め950度Cの熱をデュアルチャンバー流動床ガス化炉に供給する。このガス化炉では木質チップを高温の砂に投入して合成ガスに変換する。この合成ガスを水蒸気改質して水素を得る。

 ガス化炉から出る合成ガスの温度は870度C。この熱を利用して加熱水蒸気を作るなど、熱を効率的に利用する。

 ライフサイクル環境インパクト評価をすると水素1キログラム当たり二酸化炭素排出量は1・04キログラムで済んだ。

 既存の12手法よりも少ない。例えば風力発電の電力を使った水電気分解は排出量が2・21キログラムのため半分、系統電源を用いた水電気分解は29・54キログラムのため30分の1に当たる。
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🔬 生きた細胞の内部をナノレベルで直接観察できる原子間力顕微鏡を開発=金沢大学 202112

2021-12-28 23:11:00 | ¿ はて?さて?びっくり!

生きた細胞の内部をナノレベルで直接観察できる原子間力顕微鏡を開発=金沢大学
  TIS(ティーズ)編集部  より 211228

 金沢大学ナノ生命科学研究所の福間剛士教授と,マルコス・ペネド特任助教,産業技術総合研究所の中村史副連携研究室長らの共同研究グループは26日,生きた細胞の内部においてナノスケールの構造やその動きを直接観察できる原子間力顕微鏡(AFM)(※1)技術を開発することに成功したと発表しました。


生細胞内部におけるオルガネラ(※2)やタンパク質などのナノスケールの構造および動態を理解することは,さまざまな細胞機能やそれが関係する疾患,老化などの生命現象の仕組みを理解する上で,極めて重要な手がかりとなります。
 しかし,従来の観察技術では生きた細胞の中でそれらを直接観ることはほとんどできませんでした。


 今回、研究グループが開発した「ナノ内視鏡AFM」の技術では,あたかも生きた人体に細長い内視鏡カメラを挿入してその内部を観察するように,生きたままの細胞の内部に細長いニードル状のAFM探針を挿入し,その探針の先端が細胞内の構造と接触する際に受ける微弱な力を検出することで、細胞内構造を画像化します。
 研究では,この技術を用いて細胞核やアクチン繊維(※3)などの3次元分布や,細胞膜を支えるナノスケールの裏打ち構造の動きを生きたままの細胞の内部で観察できることを明らかにしました。

 金沢大学ナノ生命科学研究所は、研究の成果について、次のように紹介しています。


研究の背景

 生きた細胞の中で働くタンパク質,核酸(※4),脂質,代謝物質などのナノスケールの構造および動態を理解することは,疾患や老化などのさまざまな生命現象を根本的に理解するために極めて重要です。
 しかし,既存の観察技術では,それらを生細胞内部で観ることはほとんどできていません。
 例えば,蛍光顕微鏡(※5)では、蛍光ラベルをつけた生体分子の位置を知ることはできますが,分子自身の形を観ることはできません。
 一方,電子顕微鏡(※6)では、凍結した細胞の内部をナノレベルで観ることはできますが,液中で動作する様子を観ることはできません。
 それに対し,原子間力顕微鏡(AFM)は,液中で生体分子の構造を直接観察できる現在唯一の技術であり,その点において非常に有望です。
 しかし,従来のAFMは,観察対象の表面を鋭くとがった針でなぞることで表面形状を知るという原理から,膜に覆われた細胞の内部にある立体構造を観ることは不可能でした。


研究成果の概要

 研究グループは,生細胞内部の構造や動態を直接ナノスケールで観察できる「ナノ内視鏡AFM」を初めて開発することに成功しました。
 この技術では,あたかも人体に細長い内視鏡カメラを挿入してその内部を観察するように,生きた細胞の内部に細長いニードル状のAFM探針を挿入し,その内部構造を可視化します。探針を細胞内部に挿入する際に,探針先端は内部構造を押しのけるための反発力を受けますが,その力を3次元的に記録することで細胞内構造を可視化できます。
 研究では,この技術を用いて細胞核やアクチン繊維などの3次元分布や,細胞膜を支えるメッシュ状の裏打ち構造の動きを生きたままの細胞の内部で観察できることを明らかにしました。
 さらに本手法では,細胞内構造と探針を直接接触させられるため,原理的には,分子分解能観察や,力学物性計測,分子認識イメージングなどのほぼすべてのAFM機能が活用できます。これらの計測は従来法では原理的に不可能だったものであり,本技術の開発によって新たな計測の可能性が拓かれました。


 今回の研究成果は、2021年12月22日午後2時(米国東部時間)に米国科学誌『Science Advances』のオンライン版に掲載されました。


(図: ナノ内視鏡AFMによる細胞内3次元観察の原理と測定例. 生きたHeLa細胞の3次元AFM像.)


用語解説
※1 原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscopy: AFM)
鋭く尖った探針で固体表面をなぞることで,その表面形状を観察することのできる表面分析技術。液中で原子や分子を直接観ることのできる顕微鏡技術。
※2 オルガネラ
細胞核やミトコンドリアなどの細胞内小器官であり,細胞の増殖やエネルギーの生成など,細胞の機能を維持するための様々な機能を果たす。
※3 アクチン繊維
細胞骨格の一種。細胞の形状維持や運動のために重要な役割を果たす。
※4 核酸
DNAやRNAの総称。遺伝子情報の保持や,その情報に基づいてタンパク質を生成するために重要な役割を果たす。
※5 蛍光顕微鏡
蛍光分子を興味のあるターゲット分子に結合させ,蛍光の分布を観察することで,ターゲット分子の分布や,それが局在する細胞内の立体構造を可視化する顕微鏡技術。生命科学分野での細胞観察に幅広く利用されている
※6 電子顕微鏡
試料に電子線を照射して,そこで放出される2次電子や反射電子,あるいは透過電子を検出することで,物質の構造をナノレベル以下の分解能で観察できる顕微鏡技術。細胞観察においては,凍結もしくは樹脂包埋などの方法で固定して,静止構造を観察する。
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