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1 科 技 信 息 参 考 目 录 0

2 科 技 信 息 参 考 2011 年 第 2 期 双 月 刊 总 第 24 期 主 办 单 位 : 中 国 计 量 学 院 图 书 馆 主 编 : 陈 永 良 编 辑 : 王 炜 宋 加 龙 蒋 新 民 沈 敏 芳 叶 亚 娜 电 话 : 电 子 邮 箱 : zixun@cjlu.edu.cn 1

3 目 录 政 策 与 战 略 我 国 重 大 科 技 成 果 首 次 通 过 拍 卖 等 方 式 公 开 交 易...1 第 六 次 科 技 革 命 的 机 遇 与 对 策...1 基 础 研 究 纳 米 级 光 学 显 微 镜 问 世...13 美 观 察 到 迄 今 最 重 反 物 质 反 氦 硅 纳 米 晶 体 管 展 现 出 强 量 子 限 制 效 应...14 大 爆 炸 模 拟 实 验 显 示 时 间 旅 行 不 可 能...15 科 学 家 将 捕 获 的 反 氢 原 子 保 持 1000 秒...16 欧 洲 大 型 强 子 对 撞 机 粒 子 束 流 亮 度 创 新 纪 录...17 自 动 化 与 材 料 高 效 储 氢 纳 米 复 合 材 料 研 制 成 功...18 日 本 成 功 研 制 无 需 稀 土 的 强 力 磁 铁...19 研 究 利 用 激 光 制 得 稀 土 超 导 材 料...19 美 科 学 家 开 发 出 可 吹 塑 成 型 的 合 金 材 料...20 高 效 存 储 氢 的 纳 米 复 合 材 料 研 制 成 功...21 IBM 研 发 出 新 石 墨 烯 晶 体 管...22 新 材 料 可 解 玻 璃 防 水 雾 难 题...23 石 墨 烯 能 有 效 传 导 电 子 自 旋...23 澳 大 利 亚 研 制 成 功 一 种 新 型 石 墨 烯 材 料...24 新 智 能 材 料 能 自 我 修 复 划 痕...25 新 型 氢 燃 料 电 池 催 化 剂 不 含 贵 金 属...26 美 科 学 家 制 造 出 新 型 单 分 子 磁 体...27 电 子 与 信 息 技 术 美 国 研 制 出 灵 敏 度 增 强 10 亿 倍 的 超 灵 敏 传 感 器...23 中 红 外 激 光 调 频 首 次 实 现...24 强 扩 展 性 量 子 电 路 架 构 研 制 成 功...25 德 开 发 出 通 用 DNA 结 构 单 位 检 测 器...26 纳 米 尺 度 富 勒 烯 电 子 器 件 可 自 行 制 冷...27 美 制 造 出 超 小 型 单 电 子 晶 体 管

4 美 研 制 出 新 式 超 导 场 效 应 晶 体 管...29 美 制 造 出 被 思 维 操 控 的 计 算 机...30 我 国 首 个 自 主 知 识 产 权 智 能 终 端 操 作 系 统 面 世...31 我 国 成 功 发 射 第 八 颗 北 斗 导 航 卫 星...31 新 技 术 使 分 子 计 算 机 实 现 任 意 演 算...32 生 物 医 药 内 源 性 钠 - 钾 泵 激 动 剂 调 节 痛 觉 信 息 传 递...34 嵌 段 共 聚 物 纳 米 膜 能 过 滤 水 中 细 菌...35 研 究 首 次 解 析 NAT 家 族 蛋 白 结 构...36 大 脑 具 有 惊 人 可 塑 性...37 研 究 揭 开 细 菌 基 因 跳 跃 转 移 机 理...38 美 利 用 光 实 现 活 细 胞 内 分 子 移 动...39 植 物 LED 光 源 高 效 生 产 突 破 关 键 技 术...39 迄 今 最 完 整 人 脑 基 因 图 谱 出 炉...40 基 因 大 规 模 变 异 速 检 技 术 问 世...41 果 蝇 蛋 白 与 功 能 蛋 白 编 织 成 天 然 纤 维...42 美 成 功 制 造 出 可 生 物 降 解 的 新 型 聚 合 物...43 美 将 成 人 皮 肤 细 胞 变 成 神 经 干 细 胞...43 美 揭 示 神 经 元 转 运 蛋 白 的 分 子 运 动 机 制...44 新 技 术 让 研 究 进 入 单 细 胞 内 RNA 的 世 界

5 政 策 与 战 略 我 国 重 大 科 技 成 果 首 次 通 过 拍 卖 等 方 式 公 开 交 易 作 者 : 吴 晶 晶 来 源 : 新 华 网 发 布 时 间 : 月 13 日 举 行 的 十 一 五 国 家 重 大 科 技 成 果 公 开 交 易 发 布 会 上, 我 国 科 技 重 大 专 项 科 技 支 撑 等 国 家 科 技 计 划 取 得 的 一 批 重 大 科 技 成 果 将 首 次 尝 试 通 过 拍 卖 等 方 式 进 行 公 开 交 易, 这 将 为 我 国 探 索 科 技 成 果 转 移 转 化 的 新 模 式 首 批 进 行 公 开 交 易 的 国 家 重 大 科 技 成 果 共 有 26 项, 分 别 是 国 家 科 技 支 撑 科 技 重 大 专 项 等 计 划 支 持 的 项 目, 涉 及 生 物 医 药 节 能 减 排 农 业 科 技 信 息 技 术 等 领 域, 将 通 过 挂 牌 拍 卖 招 投 标 等 方 式 进 行 公 开 交 易 当 前, 我 国 科 技 发 展 进 入 重 要 跃 升 期, 相 当 一 部 分 科 技 成 果 通 过 技 术 市 场 转 移 转 化 实 现 了 价 值, 有 力 支 撑 了 经 济 社 会 发 展 据 统 计, 十 一 五 期 间 我 国 利 用 财 政 资 金 支 持 研 发 的 科 技 成 果 转 化 规 模 不 断 扩 大, 通 过 技 术 市 场 合 同 交 易 共 项, 成 交 金 额 2840 亿 元 十 一 五 以 来, 我 国 科 技 成 果 转 化 机 制 不 断 完 善, 通 过 科 技 重 大 专 项 的 实 施, 一 批 研 发 基 础 好 市 场 需 求 大 的 重 大 产 品 快 速 进 入 市 场, 直 接 服 务 于 战 略 性 新 兴 产 业 发 展 在 资 金 投 入 方 面, 财 政 性 资 金 投 入 不 断 加 大, 使 用 方 式 不 断 创 新 科 技 与 金 融 进 一 步 结 合, 多 元 化 多 渠 道 多 层 次 的 科 技 投 融 资 体 系 逐 步 形 成, 企 业 开 展 自 主 创 新 活 动 的 投 融 资 渠 道 明 显 拓 宽 在 科 技 成 果 转 化 环 境 建 设 方 面, 促 进 科 技 成 果 转 化 的 政 策 法 规 体 系 不 断 完 善, 科 技 中 介 机 构 数 量 快 速 增 长, 规 模 不 断 扩 大, 服 务 水 平 和 能 力 不 断 增 强 科 技 部 有 关 负 责 人 表 示, 我 国 经 济 社 会 发 展 对 科 技 成 果 转 化 工 作 提 出 了 更 高 要 求, 相 关 部 门 将 不 断 探 索 新 模 式, 采 取 更 有 力 措 施, 开 创 科 技 成 果 转 化 和 产 业 化 工 作 新 局 面 第 六 次 科 技 革 命 的 机 遇 与 对 策 作 者 : 何 传 启 来 源 : 科 学 网 发 布 时 间 : 在 过 去 500 年 里, 世 界 上 先 后 大 约 发 生 了 五 次 科 技 革 命, 包 括 两 次 科 学 革 命 和 三 次 技 术 革 命 中 国 与 前 四 次 科 技 革 命 无 缘 ; 失 去 四 次 科 技 革 命 的 机 会, 中 国 的 国 际 地 位 一 路 下 1

6 滑 以 社 会 生 产 力 ( 按 购 买 力 平 价 计 算 的 人 均 国 内 生 产 总 值 ) 为 例,1700 年 中 国 社 会 生 产 力 水 平 排 名 世 界 第 18 位,1820 年 排 第 48 位,1900 年 排 第 71 位,1950 年 排 第 99 位 目 前, 世 界 正 处 于 第 六 次 科 技 革 命 的 前 夜 第 六 次 科 技 革 命 将 是 中 国 复 兴 的 一 次 历 史 性 机 遇, 值 得 科 技 界 和 全 社 会 重 视 和 思 考 从 人 类 文 明 和 世 界 现 代 化 的 角 度 看, 第 六 次 科 技 革 命 将 以 生 命 科 学 为 基 础, 融 合 信 息 科 技 和 纳 米 科 技, 提 供 解 决 和 满 足 人 类 精 神 生 活 需 要 的 最 新 科 技 从 科 学 革 命 角 度 看, 第 六 次 科 技 革 命 有 可 能 是 新 生 物 学 革 命 ; 从 技 术 革 命 角 度 看, 第 六 次 科 技 革 命 有 可 能 是 再 生 革 命, 包 括 仿 生 创 生 再 生 的 三 生 技 术 革 命 第 六 次 科 技 革 命 将 上 接 第 五 次 科 技 革 命 ( 信 息 革 命 ), 下 接 第 七 次 科 技 革 命 ( 时 空 革 命 ) 它 的 主 体 部 分 和 带 动 部 分 将 与 这 两 次 科 技 革 命 有 关 有 些 内 容 是 交 叉 的 和 跨 学 科 的, 依 据 观 察 角 度 不 同 可 以 归 于 不 同 的 科 技 革 命 首 先, 第 六 次 科 技 革 命 的 主 要 标 志 信 息 转 换 器 : 实 现 人 脑 与 电 脑 之 间 的 直 接 信 息 转 换, 引 发 学 习 和 教 育 革 命 两 性 智 能 人 : 解 决 和 满 足 人 类 对 性 生 活 的 需 要, 引 发 家 庭 和 性 模 式 的 革 命 体 外 子 宫 : 实 现 体 外 生 殖, 解 放 妇 女, 引 发 生 殖 模 式 和 妇 女 地 位 的 革 命 人 体 再 生 : 通 过 虚 拟 仿 生 和 再 生 实 现 人 体 永 生, 引 发 人 生 观 革 命 其 他 标 志 : 合 成 生 命 神 经 再 生 人 格 信 息 包 耦 合 论 整 合 论 永 生 论 等 其 次, 第 六 次 科 技 革 命 的 主 体 部 分 ( 主 要 方 向 ) 第 六 次 科 技 革 命 是 科 学 革 命 和 技 术 革 命 的 融 合, 并 与 信 息 革 命 和 时 空 革 命 有 部 分 交 叉 它 的 主 体 部 分 涉 及 两 类 革 命 和 多 个 学 科, 可 以 和 需 要 分 类 讨 论 其 三, 第 六 次 科 技 革 命 的 扩 展 和 带 动 部 分, 涉 及 两 类 革 命 和 多 个 学 科 生 命 科 学 的 相 关 学 科 如 发 育 生 物 学 细 胞 生 物 学 分 子 生 物 学 信 息 生 物 学 空 间 生 物 学 认 知 科 学 心 理 学 生 物 医 学 再 生 医 学 分 子 和 生 态 农 业 生 态 学 仿 生 学 和 仿 真 学 生 命 和 宇 宙 起 源 等 目 前, 我 们 不 确 切 知 道 宇 宙 有 多 大, 人 类 来 自 何 方, 将 走 向 哪 里, 人 类 是 否 是 茫 茫 宇 宙 的 唯 一 智 慧 生 物 此 外, 空 间 科 技 能 源 科 技 海 洋 科 技 国 防 科 技 人 工 智 能 机 器 人 学 社 会 科 学 行 为 科 学 科 技 伦 理 学 和 现 代 化 科 学 等, 都 会 受 到 比 较 大 的 影 响 第 六 次 科 技 革 命 的 主 要 挑 战 首 先 是 伦 理 挑 战 人 造 生 命 人 造 子 宫 两 性 智 能 人 和 人 体 再 生 等 一 系 列 突 破, 将 彻 底 改 变 人 类 对 生 命 家 庭 和 性 关 系 的 认 识, 引 发 重 大 伦 理 争 论 其 次 是 副 作 用 生 命 工 程 再 生 工 程 和 仿 生 工 程 的 技 术 和 成 果, 既 可 以 促 进 文 明 发 展 和 人 类 进 化, 也 会 产 生 许 多 新 型 武 器 和 犯 罪 形 式 科 技 革 命 是 一 种 历 史 现 象 关 于 科 技 革 命 的 历 史 影 响 的 分 析, 可 以 加 深 我 们 对 第 六 次 科 技 革 命 的 理 解 一 般 而 言, 科 技 革 命 必 然 改 变 人 类 的 生 活 观 念 生 活 方 式 和 生 产 方 式, 改 变 科 技 结 构 和 世 界 结 构, 影 响 文 明 进 程 和 国 家 兴 衰 等 关 于 科 技 革 命 的 历 史 影 响, 可 以 和 需 要 多 角 度 和 多 层 次 的 分 析 2

7 首 先, 科 技 影 响 科 技 革 命 产 生 了 一 系 列 的 新 理 论 新 技 术 和 新 方 法, 催 生 一 批 新 学 科, 促 进 了 科 技 结 构 的 变 化, 影 响 了 世 界 科 学 中 心 的 转 移 16 世 纪 以 来, 世 界 科 学 中 心 先 后 从 意 大 利 英 国 法 国 德 国 转 移 到 美 国 其 次, 社 会 影 响 科 技 革 命 为 社 会 进 步 提 供 了 新 观 念 新 生 活 和 新 知 识, 如 科 学 精 神 科 学 方 法 和 科 学 知 识 等 人 类 生 活 方 式 从 机 械 化 电 气 化 自 动 化 到 信 息 化, 从 乡 村 生 活 城 市 生 活 到 国 际 化 生 活, 从 实 体 生 活 到 网 络 生 活 等 其 三, 经 济 影 响 科 技 革 命 为 经 济 发 展 提 供 了 新 技 术 和 新 手 段, 导 致 了 新 产 品 和 新 产 业 的 不 断 涌 现, 产 业 结 构 就 业 结 构 和 世 界 经 济 重 心 随 之 变 迁, 而 且 与 经 济 周 期 有 较 大 关 系 世 界 经 济 的 主 导 产 业 从 农 业 工 业 服 务 业 到 知 识 产 业, 先 后 出 现 工 业 超 过 农 业 服 务 业 超 过 工 业 知 识 产 业 超 过 物 质 产 业 等 现 象 其 四, 世 界 影 响 科 技 革 命 既 推 动 了 世 界 现 代 化, 也 为 国 家 现 代 化 提 供 了 战 略 机 遇 抓 住 机 遇 的 国 家, 能 够 保 持 世 界 先 进 水 平 或 者 后 来 居 上 ; 忽 视 或 失 去 机 遇 的 国 家, 一 般 表 现 平 庸, 甚 至 国 际 地 位 下 降 第 六 次 科 技 革 命 的 预 期 影 响 首 先 表 现 在 对 人 类 文 明 的 预 期 影 响 第 六 次 科 技 革 命 是 一 次 改 变 人 类 自 身 的 科 技 革 命, 它 将 彻 底 改 变 人 类 的 生 活 观 念 和 生 活 模 式, 从 学 习 工 作 家 庭 性 关 系 到 寿 命 例 如, 信 息 转 换 器 的 发 明 和 普 及, 使 人 类 从 没 完 没 了 的 学 习 压 力 中 解 放 出 来, 学 习 成 为 知 识 充 电, 学 校 成 为 心 理 培 训 所, 人 类 的 知 识 和 信 息 鸿 沟 将 消 失 或 减 小 人 类 的 生 产 方 式 和 经 济 结 构 也 将 发 生 变 化, 当 然 科 技 结 构 的 本 身 变 化 是 必 然 的 如 果 它 的 预 期 目 标 能 够 实 现, 人 类 文 明 将 进 入 再 生 时 代 其 次, 对 世 界 现 代 化 的 预 期 影 响 第 六 次 科 技 革 命 将 推 动 世 界 现 代 化 的 第 五 次 浪 潮 从 科 学 角 度 看, 第 六 次 科 技 革 命 是 一 次 新 生 物 学 革 命 ; 从 技 术 角 度 看, 它 是 一 次 创 生 和 再 生 革 命 ; 从 产 业 角 度 看, 它 是 一 次 仿 生 和 再 生 革 命 ; 从 文 明 角 度 看, 它 是 一 次 再 生 和 永 生 革 命 抓 住 科 技 机 遇 的 国 家, 将 获 取 巨 大 经 济 和 社 会 利 益 由 于 信 息 转 换 器 的 普 及 知 识 和 信 息 鸿 沟 的 缩 小, 国 际 间 的 贫 富 差 距 有 可 能 逐 步 缩 小, 人 类 社 会 趋 向 于 国 际 公 平 从 人 类 文 明 和 世 界 现 代 化 的 角 度 看, 第 六 次 科 技 革 命 ( 约 2020~2050) 有 可 能 以 生 命 科 学 为 基 础, 融 合 信 息 科 技 和 纳 米 科 技, 提 供 解 决 和 满 足 人 类 精 神 生 活 和 生 活 质 量 需 要 的 最 新 科 技 从 科 学 角 度 看, 第 六 次 科 技 革 命 将 是 一 次 新 生 物 学 革 命 ; 从 技 术 角 度 看, 它 是 一 次 创 生 和 再 生 革 命 ; 从 产 业 角 度 看, 它 是 一 次 仿 生 和 再 生 革 命 ; 从 文 明 角 度 看, 它 是 一 次 再 生 和 永 生 革 命 第 六 次 科 技 革 命 的 主 体 部 分 将 包 括 : 整 合 和 创 生 生 物 学 思 维 和 神 经 生 物 学 生 命 和 再 生 工 程 信 息 和 仿 生 工 程 纳 米 和 仿 生 工 程 等 它 的 扩 展 和 带 动 部 分 将 包 括 : 生 命 科 学 的 相 关 学 科 材 料 科 学 和 生 物 材 料 地 球 和 环 境 科 学 绿 色 超 级 制 造 和 绿 色 超 级 运 输 等 此 外, 空 间 科 技 能 源 科 技 海 洋 科 技 国 防 科 技 社 会 科 学 行 为 科 学 科 技 伦 理 学 和 现 代 化 科 学 等, 都 会 受 到 较 大 的 影 响 3

8 生 命 科 学 信 息 科 学 纳 米 科 学 仿 生 工 程 和 机 器 人 学 的 结 合, 信 息 转 换 器 人 格 信 息 包 两 性 智 能 人 人 体 再 生 和 互 联 网 的 结 合, 人 类 将 获 得 三 种 新 的 生 存 形 式, 即 网 络 人 仿 生 人 和 再 生 人, 实 现 某 种 意 义 的 人 体 永 生 4

9 基 础 研 究 纳 米 级 光 学 显 微 镜 问 世 作 者 : 黄 堃 来 源 : 新 华 网 发 布 时 间 : 英 国 和 新 加 坡 研 究 人 员 1 日 报 告 说, 他 们 制 造 出 能 够 观 测 50 纳 米 大 小 物 体 的 光 学 显 微 镜, 这 是 迄 今 观 测 能 力 最 强 的 光 学 显 微 镜, 也 是 世 界 上 第 一 个 能 在 普 通 白 光 照 明 下 直 接 观 测 纳 米 级 物 体 的 光 学 显 微 镜 英 国 曼 彻 斯 特 大 学 研 究 人 员 和 新 加 坡 同 行 当 天 在 新 一 期 自 然 通 信 杂 志 上 报 告 了 这 项 成 果 由 于 光 的 衍 射 特 性 的 限 制, 光 学 显 微 镜 的 观 测 极 限 通 常 约 为 1 微 米 研 究 人 员 通 过 为 光 学 显 微 镜 添 加 一 种 特 殊 的 透 明 微 米 球 透 镜, 克 服 了 上 述 障 碍, 使 这 一 极 限 达 到 50 纳 米, 观 测 能 力 提 高 了 20 倍 论 文 第 一 作 者 王 增 波 博 士 告 诉 新 华 社 记 者 : 这 是 目 前 世 界 上 唯 一 能 在 普 通 白 光 照 明 下 直 接 观 测 纳 米 级 物 体 的 光 学 显 微 镜, 是 一 个 新 的 世 界 纪 录 据 介 绍, 目 前 一 般 使 用 电 子 显 微 镜 观 测 极 其 微 小 的 物 体, 但 它 也 有 一 些 缺 陷 比 如 在 观 测 细 胞 时, 电 子 显 微 镜 只 能 显 示 出 细 胞 表 面 的 状 况, 而 不 能 用 于 观 测 细 胞 内 部 结 构 之 前 还 有 研 究 人 员 先 为 细 胞 染 色, 然 后 利 用 特 制 光 学 显 微 镜 观 测 染 色 后 的 细 胞 内 部 结 构, 但 这 种 方 法 对 病 毒 无 效, 因 为 染 料 无 法 进 入 病 毒 内 部 而 这 种 新 型 光 学 显 微 镜 首 次 提 供 了 在 普 通 条 件 下 观 测 细 胞 内 部 结 构 和 病 毒 活 动 机 理 的 手 段 领 导 该 项 研 究 的 曼 彻 斯 特 大 学 教 授 李 琳 说, 这 可 能 会 为 观 测 细 胞 和 病 毒 的 方 式 带 来 革 命 性 变 化, 有 助 于 研 发 新 的 药 物 和 疾 病 治 疗 方 法 研 究 人 员 还 表 示, 利 用 类 似 方 法 可 以 进 一 步 制 造 出 观 测 能 力 更 强 的 光 学 显 微 镜 从 理 论 上 说, 这 种 基 于 透 明 微 米 球 透 镜 的 光 学 显 微 镜 不 存 在 观 测 极 限 美 观 察 到 迄 今 最 重 反 物 质 反 氦 -4 作 者 : 刘 霞 文 章 来 源 : 科 技 日 报 发 布 时 间 : 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 3 月 23 日 ( 北 京 时 间 ) 报 道, 美 国 布 鲁 克 海 文 国 家 实 验 室 相 对 论 重 离 子 对 撞 机 国 际 合 作 组 的 科 学 家, 首 次 观 察 到 了 新 型 反 物 质 反 氦 -4, 这 是 迄 今 科 学 家 13

10 观 察 到 的 最 重 反 物 质 高 能 对 撞 能 形 成 夸 克 胶 子 等 离 子 体, 这 种 炽 热 稠 密 的 物 质 包 含 数 量 大 致 相 当 的 夸 克 和 反 夸 克 粒 子 夸 克 胶 子 等 离 子 体 逐 渐 冷 却 后 会 变 成 一 种 强 子 气 体 并 产 生 质 子 中 子 和 它 们 的 反 粒 子 科 学 家 们 在 金 核 相 互 对 撞 10 亿 次 后 形 成 的 强 子 气 体 中 共 观 察 到 了 18 个 反 氦 -4, 证 明 反 氦 -4 确 实 存 在, 其 包 含 4 个 反 物 质 粒 子 :2 个 反 质 子 和 2 个 反 中 子 科 学 家 指 出, 反 氦 -4 很 可 能 是 迄 今 观 察 到 的 最 重 的 反 物 质, 并 预 测 下 一 个 可 能 会 现 身 的 更 重 反 物 质 将 是 反 锂 年, 科 学 家 首 次 观 察 到 反 物 质 粒 子 - 正 电 子 从 此, 越 来 越 多 更 重 的 反 物 质 逐 渐 映 入 科 学 家 的 眼 帘 1955 年 观 察 到 的 是 反 质 子 和 反 中 子, 在 接 下 来 的 20 年 里, 科 学 家 们 依 次 观 察 到 了 反 氘 核 反 氦 核 -3 加 速 器 和 探 测 器 技 术 的 不 断 改 进 让 科 学 家 在 1995 年 首 次 观 察 到 了 反 氢 ;2011 年 观 察 到 了 新 型 反 物 质 反 超 氚, 反 超 氚 是 反 氦 -4 出 现 之 前 最 重 的 反 物 质, 也 是 首 个 含 有 反 夸 克 的 粒 子 科 学 家 们 还 表 示, 这 次 实 验 中 观 察 到 的 反 氦 -4 数 量 表 明, 宇 宙 中 反 氦 -4 并 不 多, 在 宇 宙 中 观 察 到 反 氦 -4 的 可 能 性 微 乎 其 微 如 果 真 的 在 宇 宙 中 观 察 到 了 反 氦 -4, 这 些 反 氦 -4 一 定 是 由 另 一 种 机 制 所 产 生, 这 种 机 制 很 可 能 在 宇 宙 中 很 多 地 方 产 生 大 量 反 物 质 4 月 发 射 的 奋 进 号 航 天 飞 机 将 携 带 阿 尔 法 磁 谱 仪 前 往 国 际 空 间 站 搜 寻 宇 宙 射 线 中 的 反 物 质 阿 尔 法 磁 谱 仪 肩 负 着 寻 找 宇 宙 中 的 反 碳 核 反 氦 核 及 其 他 更 重 的 反 核 来 确 定 宇 宙 中 是 否 存 在 反 物 质 的 重 要 使 命 如 果 科 学 家 能 找 到 宇 宙 中 某 个 包 含 更 多 反 物 质 的 区 域, 就 能 解 决 长 期 困 扰 他 们 的 一 个 重 大 问 题 : 为 何 可 见 的 宇 宙 主 要 由 物 质 而 不 是 反 物 质 组 成, 并 厘 清 宇 宙 诞 生 之 初 所 发 生 的 事 情 硅 纳 米 晶 体 管 展 现 出 强 量 子 限 制 效 应 作 者 : 常 丽 君 文 章 来 源 : 科 技 日 报 发 布 时 间 : 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 3 月 21 日 报 道, 美 国 得 克 萨 斯 大 学 的 一 个 研 究 小 组 用 非 常 细 的 纳 米 线 制 造 出 一 种 晶 体 管, 表 现 出 明 显 的 量 子 限 制 效 应, 纳 米 线 的 直 径 越 小, 电 流 越 强 该 技 术 有 望 在 生 物 感 测 集 成 电 路 缩 微 制 造 方 面 发 挥 重 要 作 用 相 关 研 究 发 表 在 最 近 出 版 的 纳 米 快 报 上 实 验 中, 他 们 用 平 版 印 刷 技 术 制 造 了 一 种 直 径 仅 有 3 纳 米 到 5 纳 米 的 硅 纳 米 线 由 于 直 径 非 常 小, 表 现 出 明 显 的 量 子 限 制 效 应, 纳 米 线 的 块 值 (bulkvalues) 性 质 发 生 了 变 化 尤 其 是 用 极 细 纳 米 线 制 造 的 晶 体 管, 在 空 穴 迁 移 率 驱 动 电 流 和 电 流 强 度 等 方 面 属 性 明 显 14

11 增 强, 大 大 提 高 了 晶 体 管 的 工 作 效 率, 其 性 能 甚 至 超 过 最 近 报 道 的 用 半 导 体 掺 杂 技 术 改 良 的 硅 纳 米 线 晶 体 管 大 爆 炸 模 拟 实 验 显 示 时 间 旅 行 不 可 能 作 者 : 刘 霞 文 章 来 源 : 科 技 日 报 发 布 时 间 : 据 英 国 每 日 邮 报 4 月 15 日 ( 北 京 时 间 ) 报 道, 美 国 科 学 家 在 实 验 室 模 拟 出 了 137 亿 年 前 宇 宙 大 爆 炸 时 ( 科 学 家 认 为 宇 宙 从 此 而 诞 生 ) 光 和 时 间 流 动 的 情 景 实 验 结 果 同 时 表 明, 时 间 旅 行 不 可 能 实 现 该 研 究 成 果 发 表 在 物 理 评 论 快 报 杂 志 上 马 里 兰 大 学 工 程 师 伊 格 斯 莫 亚 尼 诺 夫 和 洪 玉 珠 ( 音 译 ) 在 实 验 中 使 用 了 由 丙 烯 酸 ( 腈 纶 ) 和 黄 金 合 成 的 超 颖 材 料 ( 一 类 具 有 新 奇 人 工 结 构 和 自 然 界 材 料 所 没 有 的 超 常 物 理 性 质 的 材 料 ), 并 采 用 一 种 独 特 的 方 式 让 光 发 生 扭 曲, 以 模 拟 出 宇 宙 中 发 生 的 事 件, 诸 如 行 星 自 转 以 及 光 在 黑 洞 中 的 一 举 一 动 等 当 一 束 激 光 射 向 这 种 超 颖 材 料 时, 激 光 会 激 发 该 材 料 表 面 的 等 离 子 体 波, 而 这 种 等 离 子 体 波 仅 朝 一 个 方 向 移 动 这 种 运 动 模 式 和 大 爆 炸 发 生 时 大 质 量 粒 子 在 时 空 中 的 运 动 模 式 一 样, 从 而 模 拟 出 了 宇 宙 大 爆 炸 时 的 情 景 科 学 家 起 初 以 为, 让 光 在 这 种 超 颖 材 料 中 沿 环 形 轨 道 运 动 ( 在 数 学 上 与 宇 宙 大 爆 炸 时 大 质 量 粒 子 在 时 间 中 的 运 动 一 致 ), 接 着, 再 朝 一 个 环 形 轨 道 发 送 一 束 等 离 子 体, 并 将 其 带 回 到 起 始 点, 他 们 就 能 创 造 出 时 间 旅 行 但 实 验 结 果 却 比 预 想 的 要 复 杂 很 多 研 究 发 现, 与 在 时 间 中 运 行 的 粒 子 相 互 作 用 的 特 定 波 长 的 光 无 法 进 入 一 个 环 形 轨 道 斯 莫 亚 尼 诺 夫 表 示 : 似 乎, 在 这 一 模 型 中, 时 间 旅 行 无 法 实 现 然 而, 该 研 究 小 组 也 承 认, 这 一 实 验 结 论 也 无 法 绝 对 地 回 答 时 间 旅 行 是 否 可 行 这 一 问 题 斯 莫 亚 尼 诺 夫 说 : 模 拟 实 验 永 远 无 法 告 诉 你 与 宇 宙 大 爆 炸 和 真 实 时 间 有 关 的 真 相 但 如 果 你 去 研 究, 或 许 会 有 所 发 现, 然 后 再 进 行 更 深 入 的 研 究 科 学 家 表 示, 新 研 究 将 有 助 于 科 学 家 解 释 一 直 盘 旋 在 人 们 脑 海 中 的 问 题, 包 括 : 为 什 么 时 间 总 是 大 踏 步 向 前 迈 进 以 及 为 何 无 序 性 ( 熵 ) 总 是 不 断 增 加, 这 些 问 题 更 通 俗 一 点 讲 就 是 : 为 什 么 我 们 不 断 老 去 而 不 是 越 来 越 年 轻? 为 什 么 破 镜 不 能 重 圆? 新 研 究 还 有 助 于 他 们 更 好 地 理 解 宇 宙 大 收 缩 论, 这 种 与 宇 宙 终 极 命 运 有 关 的 理 论 认 为, 宇 宙 大 爆 炸 产 生 的 光 和 时 间 的 无 限 膨 胀 将 反 转, 宇 宙 最 终 会 坍 塌 成 一 个 黑 洞 得 克 萨 斯 大 学 研 究 人 员 沃 尔 特 胡 介 绍 说, 我 们 已 经 证 明, 载 荷 子 迁 移 率 会 随 着 硅 隧 15

12 道 的 量 子 限 制 程 度 增 加 而 不 断 提 高, 这 在 理 论 上 为 3 纳 米 直 径 纳 米 线 的 受 激 高 速 空 穴 流 动 提 供 了 实 验 证 据 这 好 像 是 违 反 直 觉 的, 一 根 更 细 的 纳 米 线 能 产 生 比 更 粗 的 线 更 高 的 流 动 性 但 研 究 人 员 解 释 说, 在 块 状 硅 中, 形 成 电 流 的 空 穴 能 量 分 布 很 宽, 量 子 限 制 效 应 限 制 了 空 穴, 形 成 了 更 加 一 致 的 能 量 排 列, 从 而 提 高 了 导 线 中 的 载 荷 子 迁 移 率 在 细 纳 米 线 中, 由 于 空 穴 能 量 分 布 更 窄, 反 而 提 高 了 流 动 性 和 电 流 强 度 当 与 构 造 类 似 的 纳 米 带 ( 只 在 厚 度 维 度 进 行 限 制 ) 相 比 时, 细 纳 米 线 也 显 出 隧 道 的 量 子 限 制 程 度 提 高, 能 产 生 更 高 的 载 荷 子 迁 移 率 纳 米 线 晶 体 管 技 术 主 要 用 于 制 造 廉 价 且 超 灵 敏 的 生 物 传 感 器, 其 灵 敏 度 将 随 纳 米 线 直 径 的 减 小 而 增 加 我 们 计 划 用 这 种 型 号 的 微 细 纳 米 线 晶 体 管 来 开 发 蛋 白 质 生 物 感 测 器 沃 尔 特 胡 说, 小 直 径 纳 米 线 依 靠 本 身 优 势, 可 在 生 物 感 测 方 面 发 挥 重 要 作 用, 有 望 开 发 出 最 终 达 到 一 个 单 分 子 的 灵 敏 感 测 仪 器, 而 且 信 噪 比 更 好 除 了 生 物 感 测 器, 新 型 高 性 能 晶 体 管 还 在 互 补 金 属 氧 化 物 半 导 体 缩 微 技 术 (CMOS, 一 种 集 成 电 路 材 料 微 型 化 ) 上 有 极 大 潜 力, 目 前 该 领 域 的 发 展 已 经 接 近 极 限, 变 得 越 来 越 难 沃 尔 特 胡 认 为, 硅 材 料 在 纳 米 电 子 设 备 领 域 仍 具 有 很 多 潜 能 硅 纳 米 线 晶 体 管 的 性 能 随 着 直 径 减 小 而 增 强, 将 细 微 纳 米 线 晶 体 管 排 成 阵 列, 无 需 新 的 工 艺 技 术 就 能 制 造 出 高 性 能 产 品 新 型 纳 米 线 晶 体 管 在 把 CMOS 缩 小 到 纳 米 级 别 时 甚 至 能 简 化 目 前 的 工 序, 并 不 需 要 用 高 掺 杂 的 补 充 质 结 作 为 源 漏 科 学 家 将 捕 获 的 反 氢 原 子 保 持 1000 秒 作 者 : 常 丽 君 来 源 : 科 技 日 报 发 布 时 间 : 秒 并 不 太 长, 但 对 于 欧 洲 核 子 研 究 中 心 (CERN) 反 氢 激 光 物 理 装 置 (ALPHA) 项 目 的 物 理 学 家 来 说, 却 是 4 个 数 量 级 的 重 大 突 破 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 5 月 4 日 报 道, CERN 此 前 的 记 录 是 捕 获 了 38 个 反 氢 原 子 并 保 持 了 172 毫 秒, 而 本 次 实 验 捕 获 了 309 个 反 氢 原 子 并 保 持 了 1000 秒, 为 进 一 步 证 明 反 物 质 属 性 铺 平 了 道 路 特 殊 反 物 质 概 念 是 现 代 科 幻 小 说 和 电 影 的 最 爱, 在 大 众 心 理 层 面 产 生 的 效 果 经 常 会 扭 曲 了 反 物 质 的 真 实 性 质, 或 对 使 用 反 物 质 带 来 的 后 果 产 生 误 解 因 此, 任 何 CERN 取 得 的 新 进 展, 都 可 能 引 发 更 多 联 想 由 粒 子 和 反 粒 子 构 成 的 原 子 很 不 稳 定, 通 常 仅 能 存 在 不 到 1 微 秒 而 反 氢 原 子 完 全 由 反 粒 子 构 成, 被 认 为 是 稳 定 的, 成 为 精 确 研 究 物 质 反 物 质 对 称 体 系 的 最 佳 目 标 反 氢 原 子 和 氢 原 子 是 否 具 有 同 样 的 能 级? 它 和 重 力 会 怎 样 反 应? 反 氢 原 子 在 重 力 作 用 下 会 向 下 落 16

13 还 是 向 上 升, 抑 或 是 以 其 他 某 种 人 们 想 不 到 的 方 式?CERN 进 行 的 系 列 实 验 正 是 要 回 答 这 些 问 题 ALPHA 项 目 研 究 小 组 在 反 质 子 和 正 电 子 结 合 的 时 候, 将 其 冷 却 以 降 低 能 量 制 造 出 反 氢 原 子, 低 能 态 让 反 氢 原 子 在 磁 阱 中 保 持 一 团 云 状 在 实 验 中, 研 究 人 员 捕 获 了 309 个 任 意 速 度 的 反 氢 原 子, 它 们 在 跟 各 种 微 量 气 体 碰 撞 而 彻 底 湮 灭 或 者 得 到 能 量 逃 出 磁 阱 之 前, 持 续 存 在 了 1000 秒 时 间 研 究 人 员 指 出, 这 意 味 着 ALPHA 小 组 掌 握 了 捕 获 更 多 反 氢 原 子 的 技 术 下 一 步 计 划 是 冷 却 一 小 群 反 氢 原 子, 以 观 察 它 们 在 重 力 作 用 下 是 升 还 是 降, 回 答 有 关 反 物 质 属 性 的 关 键 问 题 之 一 实 验 还 首 次 测 量 了 被 捕 获 反 氢 原 子 的 能 量 分 布 根 据 计 算 显 示, 大 部 分 被 捕 获 的 反 氢 原 子 处 于 基 态 这 些 研 究 拓 宽 了 进 一 步 实 验 的 范 围, 包 括 精 确 研 究 CPT( 电 荷 宇 称 时 间 反 演 ) 对 称 凸 显 万 有 引 力 效 应 的 制 冷 温 度 等, 也 为 系 统 地 研 究 磁 阱 动 力 学 提 供 了 关 键 工 具 欧 洲 大 型 强 子 对 撞 机 粒 子 束 流 亮 度 创 新 纪 录 作 者 : 杨 京 德 刘 洋 文 章 来 源 : 新 华 社 发 布 时 间 : 欧 洲 核 子 研 究 中 心 大 型 强 子 对 撞 机 (LHC)4 月 22 日 凌 晨 创 下 新 的 世 界 纪 录, 其 粒 子 束 流 亮 度 达 到 每 秒 每 平 方 厘 米 4.67 乘 以 10 的 32 次 方, 打 破 美 国 费 米 国 家 实 验 室 粒 子 加 速 器 2010 年 保 持 的 每 秒 每 平 方 厘 米 乘 以 10 的 32 次 方 的 粒 子 束 流 亮 度 欧 洲 核 子 研 究 中 心 公 报 称, 这 一 新 纪 录 是 大 型 强 子 对 撞 机 运 行 的 重 要 阶 段 亮 度 是 单 位 时 间 截 面 碰 撞 发 生 的 频 率, 也 是 粒 子 加 速 器 中 粒 子 对 撞 数 量 的 测 量 标 准, 亮 度 越 高, 粒 子 对 撞 的 几 率 越 大, 获 得 的 数 据 也 更 多, 这 也 意 味 着 获 得 新 发 现 的 可 能 更 多 欧 洲 核 子 研 究 中 心 说, 大 型 强 子 对 撞 机 目 前 运 行 阶 段 将 持 续 到 2012 年 年 底, 其 主 要 目 标 是 收 集 到 足 够 的 实 验 数 据, 判 定 是 否 存 在 希 格 斯 玻 色 子 有 研 究 人 员 认 为, 如 果 在 这 一 阶 段 运 行 中, 仍 然 无 法 找 到 希 格 斯 玻 色 子 存 在 的 证 据, 那 么 科 学 界 将 有 必 要 改 变 他 们 对 现 有 物 理 学 定 律 的 认 识 17

14 自 动 化 与 材 料 高 效 储 氢 纳 米 复 合 材 料 研 制 成 功 作 者 : 刘 霞 来 源 : 科 技 日 报 发 布 时 间 : 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 近 日 报 道, 美 国 科 学 家 设 计 出 了 一 种 新 的 储 氢 纳 米 复 合 材 料, 它 由 金 属 镁 和 聚 合 物 组 成, 能 在 常 温 下 快 速 吸 收 和 释 放 氢 气, 这 是 氢 气 储 存 和 氢 燃 料 电 池 等 领 域 取 得 的 又 一 个 重 大 突 破 上 世 纪 70 年 代, 人 们 开 始 将 氢 气 看 成 化 石 燃 料 的 替 代 品 并 对 其 寄 予 厚 望, 因 为 氢 气 燃 烧 后 得 到 的 副 产 品 只 有 水, 而 其 他 碳 氢 化 合 物 燃 料 燃 烧 后 会 喷 射 出 温 室 气 体 和 有 害 污 染 物 另 外, 同 汽 油 相 比, 氢 气 的 质 量 更 轻, 能 量 密 度 更 大 且 来 源 丰 富 但 氢 气 要 想 作 为 燃 料 替 代 汽 油, 就 必 须 解 决 两 大 难 题 : 如 何 安 全 且 密 集 地 存 储, 以 及 如 何 更 容 易 获 得 最 近 几 年, 科 学 家 一 直 尝 试 解 决 这 两 个 问 题 他 们 试 着 将 氢 气 锁 在 固 体 中 ; 试 着 在 更 小 的 空 间 内 存 储 更 多 氢 气, 同 时 让 氢 气 的 反 应 性 很 低 要 让 氢 气 这 种 易 挥 发 的 物 质 保 持 稳 定, 低 反 应 性 非 常 重 要 然 而, 大 多 数 固 体 只 能 吸 收 少 量 氢 气, 同 时, 还 需 要 对 整 个 系 统 进 行 极 度 地 加 热 或 冷 却 来 提 升 其 能 效 现 在, 美 国 能 源 部 劳 伦 斯 伯 克 利 国 家 实 验 室 的 科 学 家 设 计 出 了 一 种 新 的 纳 米 储 氢 复 合 材 料, 其 由 金 属 镁 纳 米 离 子 散 落 在 一 个 聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 ( 同 树 脂 玻 璃 有 关 的 聚 合 物 ) 基 质 组 成 新 材 料 在 常 温 下 就 能 快 速 地 吸 收 和 释 放 氢 气, 在 吸 收 和 释 放 氢 气 的 循 环 中, 金 属 镁 也 不 会 氧 化 研 究 论 文 发 表 在 自 然 材 料 学 上 研 究 人 员 詹 弗 厄 本 表 示, 这 项 研 究 表 明, 在 设 计 纳 米 复 合 材 料 中, 他 们 能 够 突 破 基 本 的 热 力 学 和 动 力 学 障 碍, 让 物 质 很 好 地 结 合 在 一 起 ; 而 且 也 能 有 效 地 平 衡 新 复 合 材 料 中 的 聚 合 物 和 纳 米 金 属 粒 子, 从 而 为 其 他 能 源 研 究 领 域 解 决 相 关 问 题 提 供 借 鉴 厄 本 和 同 事 克 里 斯 蒂 安 基 思 洛 维 斯 基 使 用 美 国 能 源 部 下 属 的 国 立 电 子 显 微 镜 中 心 的 TEAM0.5 显 微 镜 观 察 到 了 散 落 在 聚 合 物 内 的 单 个 镁 纳 米 晶 体 TEAM 0.5 显 微 镜 是 全 球 功 能 18

15 最 强 的 电 子 显 微 镜, 能 在 0.5 埃 ( 大 约 是 碳 原 子 尺 寸 的 三 分 之 一, 也 是 原 子 尺 度 研 究 的 一 个 关 键 尺 寸 ) 分 辨 率 下 直 接 观 察 和 分 析 纳 米 结 构 使 用 该 显 微 镜, 研 究 人 员 也 能 追 踪 到 瑕 疵 晶 体 内 的 不 规 则 排 序 和 原 子 空 白, 据 此, 科 学 家 能 以 前 所 未 有 的 精 度 和 准 确 度 理 解 新 储 存 材 料 中 的 氢 原 子 行 为 基 思 洛 维 斯 基 说 : 使 用 TEAM 0.5 显 微 镜, 可 以 证 实 这 种 材 料 中 存 在 着 氢 气, 并 可 以 直 接 给 新 材 料 中 的 氢 原 子 阵 列 直 接 拍 照, 让 我 们 更 好 地 观 察 氢 原 子 的 行 为 日 本 成 功 研 制 无 需 稀 土 的 强 力 磁 铁 作 者 : 赵 松 来 源 : 人 民 网 发 布 时 间 : 据 朝 日 新 闻 网 站 报 道, 日 本 东 北 大 学 研 究 生 院 等 科 研 机 构 团 体 宣 布, 目 前 已 成 功 开 发 出 一 种 无 需 稀 土 即 可 获 得 强 磁 力 磁 铁 的 基 础 技 术 这 种 无 稀 土 磁 铁 的 磁 力 可 与 用 于 混 合 动 力 车 的 发 动 机 和 家 电 的 钕 磁 铁 磁 力 相 匹 敌, 预 计 2025 年 前 后 该 技 术 将 走 向 实 用 化 据 悉, 这 种 磁 铁 主 要 由 铁 和 氮 物 质 合 成, 无 需 从 中 国 进 口 具 有 供 应 风 险 的 钕 等 稀 土 矿 这 将 意 味 着 日 本 先 于 其 它 国 家, 首 次 成 功 合 成 强 磁 性 氮 化 铁 强 磁 性 氮 化 铁 在 大 约 40 年 前 即 被 看 好, 由 于 纳 米 合 成 技 术 成 为 可 能, 该 研 究 取 得 巨 大 发 展 此 次 研 制 成 功 的 强 磁 性 氮 化 铁 所 需 原 料 由 生 产 磁 性 材 料 的 户 田 工 业 ( 位 于 广 岛 县 ) 提 供, 合 成 技 术 则 由 东 北 大 学 研 究 生 院 的 高 桥 研 等 教 授 开 发 据 悉, 该 研 究 作 为 独 立 行 政 法 人 新 能 源 产 业 综 合 开 发 机 构 (NEDO) 的 项 目, 将 得 到 丰 田 汽 车 等 的 协 助, 今 后 共 同 提 高 强 磁 性 氮 化 铁 的 耐 高 温 性 和 磁 力 的 持 久 性 研 究 利 用 激 光 制 得 稀 土 超 导 材 料 作 者 :D. Fausti 来 源 :: 科 学 科 技 部 发 布 时 间 : 近 日, 德 国 马 普 学 会 动 态 结 构 研 究 小 组 成 功 利 用 强 红 外 激 光 脉 冲 照 射 将 稀 土 氧 化 物 陶 瓷 材 料 (La1.675Eu0.2Sr0.125CuO4) 转 变 为 高 温 超 导 体 : 在 高 于 绝 对 零 度 20 度 的 温 度 下, 该 稀 19

16 土 氧 化 物 陶 瓷 材 料 在 瞬 间 变 成 了 超 导 体 研 究 结 果 证 明 : 材 料 的 非 导 电 状 态 与 导 电 状 态 之 间 没 有 明 显 区 别, 只 需 要 百 万 分 之 一 秒 强 红 外 激 光 脉 冲 照 射 可 使 这 些 电 子 同 步 进 而 具 有 导 电 性 ; 而 且 非 导 电 材 料 中 电 子 已 经 处 于 同 步 状 态, 只 是 某 些 东 西 阻 止 了 这 些 电 子 的 运 行, 特 定 激 光 束 可 移 除 这 些 阻 碍, 并 释 放 出 它 们 的 导 电 性 能 该 项 研 究 为 材 料 导 电 性 能 产 生 提 供 了 全 新 的 研 究 方 式, 相 关 研 究 结 果 发 表 在 科 学 杂 志 上 美 科 学 家 开 发 出 可 吹 塑 成 型 的 合 金 材 料 作 者 : 常 小 龙 来 源 : 科 技 日 报 发 布 时 间 : 几 十 年 来, 科 学 家 们 一 直 试 图 找 到 或 制 造 出 这 样 一 种 材 料, 既 能 像 塑 料 一 样 具 有 良 好 的 可 塑 性 和 较 低 的 加 工 成 本, 又 能 像 钢 一 样 具 有 很 好 的 强 度 和 耐 久 性 这 并 非 不 切 实 际 的 幻 想, 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 3 月 2 日 报 道, 日 前 美 国 耶 鲁 大 学 的 科 学 家 们 已 实 现 了 这 一 目 标 耶 鲁 大 学 材 料 学 家 简 施 洛 尔 斯 领 导 的 一 个 研 究 小 组 证 明, 由 他 们 制 成 的 一 种 块 体 非 晶 合 金 (BMGs) 材 料 能 够 像 制 作 玻 璃 或 塑 料 制 品 一 样 吹 膜 成 型, 且 不 会 牺 牲 其 原 有 的 强 度 和 耐 久 性 相 关 论 文 已 在 线 发 表 在 国 际 材 料 学 著 名 期 刊 今 日 材 料 杂 志 上 据 介 绍, 这 种 材 料 由 包 括 锆 镍 钛 和 铜 在 内 的 多 种 金 属 构 成 其 材 料 成 本 与 高 端 钢 材 大 致 相 同, 但 加 工 成 本 却 和 塑 料 一 样 便 宜 吹 塑 过 程 在 低 温 低 压 下 进 行, 此 时 这 种 非 晶 合 金 会 逐 渐 软 化, 并 能 像 融 化 的 塑 料 一 样 流 动, 但 又 不 会 像 普 通 的 金 属 一 样 出 现 结 晶 现 象, 由 此 为 后 续 的 吹 塑 工 作 带 来 了 前 所 未 有 的 便 捷 为 了 达 到 并 保 持 理 想 的 精 度 和 温 度, 吹 塑 过 程 能 在 真 空 或 液 体 中 进 行 施 洛 尔 斯 说, 目 前 金 属 材 料 加 工 中 面 临 的 关 键 问 题 就 是 如 何 避 免 不 必 要 的 摩 擦, 而 对 于 这 种 合 金 材 料 来 说 则 完 全 不 存 在 这 个 问 题, 借 助 吹 塑 工 艺 就 可 以 制 造 出 任 意 复 杂 形 状 的 物 体, 最 小 可 到 纳 米 级 到 目 前 为 止, 该 团 队 已 经 用 该 材 料 制 造 出 了 无 缝 金 属 瓶 表 壳 等 外 形 较 为 简 单 的 物 品 和 用 于 微 机 电 系 统 (MEMS) 的 微 型 谐 振 器 以 及 生 物 医 学 植 入 物 等 结 构 较 为 复 杂 的 设 备 这 些 材 料 的 加 工 过 程 不 到 一 分 钟, 但 强 度 可 以 达 到 普 通 钢 材 的 两 倍 此 外, 通 过 吹 塑 法 来 加 工 块 体 非 晶 合 金, 该 团 队 还 将 传 统 金 属 加 工 的 三 大 步 骤 ( 成 型 接 缝 精 加 工 ) 合 为 一 步, 从 而 免 去 此 前 繁 琐 费 时 耗 能 的 加 工 程 序, 在 时 间 上 新 工 艺 最 短 只 需 一 分 钟 这 可 能 成 为 金 属 加 工 的 一 种 全 新 模 式, 施 洛 尔 斯 说, 凭 借 其 独 特 的 性 能, 它 将 20

17 有 望 成 为 一 种 极 具 潜 力 的 新 型 材 料, 就 如 同 当 年 的 合 成 塑 料 一 样, 在 相 关 工 业 领 域 引 发 一 场 革 命 据 了 解, 不 久 前 苹 果 公 司 与 拥 有 该 项 专 利 的 液 体 金 属 科 技 公 司 签 署 协 议, 获 准 在 消 费 电 子 领 域 使 用 这 项 技 术 或 许 在 未 来 的 几 年 内 我 们 就 能 用 上 由 该 材 料 制 成 的 笔 记 本 电 脑 和 手 机 高 效 存 储 氢 的 纳 米 复 合 材 料 研 制 成 功 作 者 : 刘 霞 文 章 来 源 : 科 技 日 报 发 布 时 间 : 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 近 日 报 道, 美 国 科 学 家 设 计 出 了 一 种 新 的 储 氢 纳 米 复 合 材 料, 它 由 金 属 镁 和 聚 合 物 组 成, 能 在 常 温 下 快 速 吸 收 和 释 放 氢 气, 这 是 氢 气 储 存 和 氢 燃 料 电 池 等 领 域 取 得 的 又 一 个 重 大 突 破 上 世 纪 70 年 代, 人 们 开 始 将 氢 气 看 成 化 石 燃 料 的 替 代 品 并 对 其 寄 予 厚 望, 因 为 氢 气 燃 烧 后 得 到 的 副 产 品 只 有 水, 而 其 他 碳 氢 化 合 物 燃 料 燃 烧 后 会 喷 射 出 温 室 气 体 和 有 害 污 染 物 另 外, 同 汽 油 相 比, 氢 气 的 质 量 更 轻, 能 量 密 度 更 大 且 来 源 丰 富 但 氢 气 要 想 作 为 燃 料 替 代 汽 油, 就 必 须 解 决 两 大 难 题 : 如 何 安 全 且 密 集 地 存 储, 以 及 如 何 更 容 易 获 得 最 近 几 年, 科 学 家 一 直 尝 试 解 决 这 两 个 问 题 他 们 试 着 将 氢 气 锁 在 固 体 中 ; 试 着 在 更 小 的 空 间 内 存 储 更 多 氢 气, 同 时 让 氢 气 的 反 应 性 很 低 要 让 氢 气 这 种 易 挥 发 的 物 质 保 持 稳 定, 低 反 应 性 非 常 重 要 然 而, 大 多 数 固 体 只 能 吸 收 少 量 氢 气, 同 时, 还 需 要 对 整 个 系 统 进 行 极 度 地 加 热 或 冷 却 来 提 升 其 能 效 现 在, 美 国 能 源 部 劳 伦 斯 伯 克 利 国 家 实 验 室 的 科 学 家 设 计 出 了 一 种 新 的 纳 米 储 氢 复 合 材 料, 其 由 金 属 镁 纳 米 离 子 散 落 在 一 个 聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 ( 同 树 脂 玻 璃 有 关 的 聚 合 物 ) 基 质 组 成 新 材 料 在 常 温 下 就 能 快 速 地 吸 收 和 释 放 氢 气, 在 吸 收 和 释 放 氢 气 的 循 环 中, 金 属 镁 也 不 会 氧 化 研 究 人 员 詹 弗 厄 本 表 示, 这 项 研 究 表 明, 在 设 计 纳 米 复 合 材 料 中, 他 们 能 够 突 破 基 本 的 热 力 学 和 动 力 学 障 碍, 让 物 质 很 好 地 结 合 在 一 起 ; 而 且 也 能 有 效 地 平 衡 新 复 合 材 料 中 的 聚 合 物 和 纳 米 金 属 粒 子, 从 而 为 其 他 能 源 研 究 领 域 解 决 相 关 问 题 提 供 借 鉴 厄 本 和 同 事 克 里 斯 蒂 安 基 思 洛 维 斯 基 使 用 美 国 能 源 部 下 属 的 国 立 电 子 显 微 镜 中 心 的 TEAM0.5 显 微 镜 观 察 到 了 散 落 在 聚 合 物 内 的 单 个 镁 纳 米 晶 体 TEAM 0.5 显 微 镜 是 全 球 功 能 最 强 的 电 子 显 微 镜, 能 在 0.5 埃 ( 大 约 是 碳 原 子 尺 寸 的 三 分 之 一, 也 是 原 子 尺 度 研 究 的 一 个 关 键 尺 寸 ) 分 辨 率 下 直 接 观 察 和 分 析 纳 米 结 构 使 用 该 显 微 镜, 研 究 人 员 也 能 追 踪 到 瑕 21

18 疵 晶 体 内 的 不 规 则 排 序 和 原 子 空 白, 据 此, 科 学 家 能 以 前 所 未 有 的 精 度 和 准 确 度 理 解 新 储 存 材 料 中 的 氢 原 子 行 为 基 思 洛 维 斯 基 说 : 使 用 TEAM 0.5 显 微 镜, 可 以 证 实 这 种 材 料 中 存 在 着 氢 气, 并 可 以 直 接 给 新 材 料 中 的 氢 原 子 阵 列 直 接 拍 照, 让 我 们 更 好 地 观 察 氢 原 子 的 行 为 IBM 研 发 出 新 石 墨 烯 晶 体 管 作 者 : 刘 霞 文 章 来 源 : 科 技 日 报 发 布 时 间 : 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 4 月 11 日 报 道,IBM 公 司 的 科 学 家 林 育 明 ( 音 译 ) 等 人 在 4 月 8 日 出 版 的 自 然 杂 志 撰 文 指 出, 他 们 研 发 出 了 新 的 石 墨 烯 晶 体 管, 其 截 止 频 率 为 155GHz ( 吉 赫 ), 比 去 年 2 月 推 出 的 100GHz 石 墨 烯 晶 体 管 的 速 度 增 加 了 50%, 而 且 块 头 更 小 石 墨 烯 是 只 有 一 个 碳 原 子 厚 度 的 单 层 片 状 结 构, 可 由 石 墨 剥 离 而 成 石 墨 烯 不 仅 是 已 知 材 料 中 最 薄 的 一 种, 还 非 常 牢 固 坚 硬 作 为 单 质, 它 在 室 温 下 传 递 电 子 的 速 度 比 已 知 导 体 都 快, 因 此, 它 有 望 替 代 硅 作 为 顶 级 电 子 材 料 来 制 备 速 度 更 快 的 晶 体 管 以 前, 科 学 家 通 过 将 石 墨 烯 薄 层 置 于 一 个 绝 缘 衬 底 ( 诸 如 二 氧 化 硅 ) 的 上 方 来 制 造 石 墨 烯 设 备, 然 而, 这 种 衬 底 会 削 弱 石 墨 烯 的 电 学 性 能 现 在,IBM 公 司 的 科 学 家 找 到 了 办 法, 将 衬 底 对 石 墨 烯 电 学 性 能 的 影 响 减 至 最 低 科 学 家 将 一 个 类 金 刚 石 碳 放 置 在 一 个 硅 晶 圆 衬 底 上, 制 备 出 了 新 的 石 墨 烯 晶 体 管 这 种 类 金 刚 石 碳 是 无 极 性 介 质, 也 不 会 像 二 氧 化 硅 那 样 捕 获 或 驱 散 电 荷, 因 此, 新 石 墨 烯 晶 体 管 在 温 度 发 生 改 变 时 ( 包 括 像 太 空 中 那 样 的 极 低 温 度 下 ), 显 示 出 了 卓 越 的 稳 定 性 IBM 表 示, 这 种 新 的 高 频 石 墨 烯 晶 体 管 将 在 手 机 互 联 网 或 雷 达 等 通 讯 设 备 领 域 大 展 拳 脚 而 且, 现 有 的 制 备 标 准 硅 设 备 的 技 术 也 可 以 用 于 制 造 新 的 晶 体 管, 这 意 味 着 新 石 墨 烯 晶 体 管 可 以 随 时 进 行 商 业 化 生 产 该 晶 体 管 的 研 制 是 IBM 承 接 的 美 国 国 防 部 高 级 研 究 计 划 局 的 一 项 任 务 的 一 部 分, 美 国 军 方 希 望 该 研 究 能 有 助 于 他 们 研 发 出 高 性 能 的 无 线 调 频 晶 体 管 22

19 新 材 料 可 解 玻 璃 防 水 雾 难 题 作 者 : 杜 华 斌 文 章 来 源 : 科 技 日 报 发 布 时 间 : 加 拿 大 拉 瓦 尔 大 学 的 科 学 家 成 功 研 制 出 一 种 新 型 玻 璃 防 水 雾 涂 层 材 料, 涂 层 不 会 对 玻 璃 的 光 学 性 质 产 生 任 何 影 响 他 们 认 为 该 材 料 可 以 最 终 解 决 汽 车 玻 璃 眼 镜 片 以 及 光 学 镜 头 的 防 水 雾 难 题 相 关 文 章 发 表 在 最 新 出 版 的 应 用 材 料 与 界 面 杂 志 网 络 版 上 据 研 究 小 组 负 责 人 拉 罗 切 教 授 介 绍, 这 种 新 型 涂 层 材 料 由 基 于 聚 乙 烯 醇 的 吸 水 材 料 制 成, 具 有 阻 止 在 其 表 面 形 成 使 玻 璃 和 塑 料 变 得 模 糊 的 水 雾 的 性 质 这 种 超 薄 涂 层 材 料 可 以 长 时 间 保 留 在 玻 璃 表 面, 能 够 将 玻 璃 表 面 的 水 完 全 去 除, 不 会 在 玻 璃 表 面 形 成 任 何 微 小 水 滴 研 究 人 员 介 绍 说, 该 项 技 术 的 难 点 在 于 如 何 使 涂 层 材 料 与 玻 璃 表 面 能 够 长 久 结 合 在 一 起 他 们 首 先 在 玻 璃 表 面 涂 抹 上 多 层 特 殊 的 分 子 材 料, 将 其 作 为 基 础 层, 这 种 基 础 层 表 现 出 很 强 的 黏 性 然 后, 他 们 再 将 防 雾 材 料 涂 抹 于 其 上 研 究 人 员 声 称, 目 前 已 有 的 防 雾 涂 层 经 不 住 清 洗, 因 此 需 要 经 常 重 复 涂 抹, 而 新 的 涂 层 技 术 只 需 一 次 涂 抹 拉 罗 切 教 授 表 示, 他 们 正 在 与 一 家 大 型 眼 镜 厂 商 讨 论 这 种 新 型 防 雾 涂 层 技 术 的 专 利 转 让 问 题 石 墨 烯 能 有 效 传 导 电 子 自 旋 作 者 : 黄 堃 文 章 来 源 : 新 华 网 发 布 时 间 : 英 国 曼 彻 斯 特 大 学 教 授 安 德 烈 海 姆 (Andre Konstantin Geim) 与 其 同 事 因 制 成 石 墨 烯 而 荣 获 去 年 诺 贝 尔 物 理 学 奖 日 前, 他 和 同 事 又 在 新 一 期 美 国 科 学 杂 志 上 报 告 说, 他 们 发 现 石 墨 烯 能 有 效 传 导 电 子 自 旋, 有 望 成 为 下 一 代 基 于 电 子 自 旋 的 电 子 元 件 材 料 目 前 的 电 子 元 件 基 本 上 都 是 利 用 电 子 具 有 电 荷 这 种 性 质, 电 荷 的 传 导 能 够 形 成 电 流 并 成 为 电 子 元 件 工 作 的 基 础 然 而, 电 子 还 具 有 另 一 种 被 称 作 自 旋 的 性 质, 如 果 能 够 加 以 开 发 利 用, 可 制 造 出 比 现 有 电 子 元 件 更 小 更 快 的 电 子 元 件 但 是, 寻 找 能 够 有 效 传 导 自 旋 的 材 料 成 为 一 个 难 题 海 姆 领 导 的 国 际 研 究 小 组 报 告 说, 他 们 发 现 如 果 给 石 墨 烯 施 加 一 个 特 殊 磁 场, 就 可 以 在 其 中 实 现 电 子 自 旋 的 传 导, 而 这 种 自 旋 流 具 有 成 为 下 一 代 电 子 元 件 工 作 基 础 的 潜 力 23

20 研 究 还 显 示, 在 石 墨 烯 中 产 生 的 自 旋 流 比 在 其 他 一 些 材 料 中 更 强 烈 并 且 更 易 控 制 海 姆 表 示, 本 次 研 究 提 供 了 一 个 新 的 机 制, 有 助 于 推 动 基 于 电 子 自 旋 的 下 一 代 电 子 元 件 的 研 发 石 墨 烯 是 从 石 墨 材 料 中 剥 离 出 来 的 由 碳 原 子 组 成 的 二 维 晶 体, 它 只 有 一 层 碳 原 子 的 厚 度, 是 目 前 世 界 上 最 薄 的 材 料 2004 年, 海 姆 与 同 事 康 斯 坦 丁 诺 沃 肖 洛 夫 制 成 石 墨 烯, 它 从 此 成 为 科 学 界 和 工 业 界 关 注 的 焦 点 澳 大 利 亚 研 制 成 功 一 种 新 型 石 墨 烯 材 料 作 者 : 王 小 龙 文 章 来 源 : 科 学 时 报 发 布 时 间 : 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 4 月 21 日 报 道, 澳 大 利 亚 悉 尼 科 技 大 学 的 科 学 家 日 前 宣 布, 他 们 开 发 出 了 一 种 厚 度 和 纸 相 当 强 度 比 钢 还 高 的 石 墨 烯 复 合 材 料, 这 种 纳 米 结 构 的 石 墨 烯 材 料 复 验 性 测 试 结 果 良 好, 有 望 在 汽 车 制 造 航 空 工 业 电 子 以 及 光 学 等 领 域 引 发 革 命 性 变 革 相 关 论 文 发 表 在 最 新 一 期 应 用 物 理 学 杂 志 上 由 悉 尼 科 技 大 学 王 国 秀 ( 音 ) 教 授 带 领 的 这 个 研 究 小 组, 通 过 合 成 法 和 热 加 工 法 对 石 墨 进 行 提 纯 和 过 滤, 进 而 将 其 制 成 像 纸 一 样 薄 的 薄 片 这 种 石 墨 烯 纸 (GP) 在 微 观 上 呈 单 层 六 角 形 碳 素 晶 格 结 构, 具 有 独 特 的 热 学 电 学 和 机 械 性 能 对 比 实 验 显 示, 与 普 通 钢 材 相 比, 石 墨 烯 纸 在 重 量 上 要 轻 6 倍, 密 度 上 小 5 到 6 倍, 强 度 上 大 2 倍, 抗 拉 强 度 大 10 倍, 抗 弯 刚 度 大 13 倍 负 责 该 项 研 究 的 阿 里 利 萨 兰 迪 巴 托 契 说, 此 前 还 没 有 人 用 类 似 的 方 法 制 造 出 有 如 此 性 能 的 石 墨 烯 纸, 这 种 材 料 与 钢 相 比 不 但 更 轻 更 强 更 灵 活, 而 且 还 可 回 收 和 循 环 使 用, 是 一 种 环 境 友 好 型 产 品, 有 望 在 汽 车 制 造 和 航 空 工 业 领 域 首 先 获 得 应 用 与 传 统 的 钢 材 和 铝 材 相 比, 用 新 材 料 制 成 的 汽 车 和 飞 机 不 但 会 更 加 省 油, 产 生 的 排 放 也 会 更 少, 同 时 其 运 行 成 本 也 会 更 加 低 廉 据 了 解, 目 前 不 少 飞 机 和 汽 车 制 造 商 已 经 开 始 用 碳 纤 维 材 料 取 代 金 属 材 料 空 客 A350 碳 纤 维 复 合 材 料 用 量 已 占 总 重 量 的 40%; 波 音 787 机 翼 和 机 身 上 使 用 的 碳 纤 维 复 合 材 料 超 过 50% 采 用 这 种 材 料 的 客 机 油 耗 少, 减 排 效 果 显 著, 维 护 方 便, 能 够 给 航 空 公 司 节 省 燃 料 和 维 护 费 用, 出 现 后 立 即 引 起 了 世 界 各 国 的 关 注 被 喻 为 公 路 上 的 F1 的 梅 赛 德 斯 奔 驰 SLR 迈 凯 轮 跑 车 也 采 用 了 高 强 度 碳 复 合 材 料, 其 最 高 时 速 可 达 334 公 里 / 小 时,100 公 里 内 的 加 速 仅 需 3.8 秒 与 碳 纤 维 复 合 材 料 相 比, 石 墨 烯 纸 的 性 能 无 疑 更 为 出 色 兰 迪 巴 托 契 说,10 年 来 越 来 越 多 的 金 属 材 料 已 经 被 碳 基 材 料 取 代, 以 澳 大 利 亚 为 例, 24

21 在 其 采 矿 业 材 料 加 工 和 制 造 业 中, 碳 基 材 料 的 应 用 正 日 渐 广 泛 而 澳 大 利 亚 具 有 丰 富 的 石 墨 资 源, 为 石 墨 烯 材 料 的 大 规 模 生 产 和 开 发 提 供 了 便 利 新 智 能 材 料 能 自 我 修 复 划 痕 作 者 : 刘 霞 文 章 来 源 : 新 华 社 发 布 时 间 : 据 英 国 每 日 邮 报 4 月 21 日 报 道, 科 学 家 近 日 研 制 出 一 种 具 有 自 愈 能 力 的 聚 合 物, 能 自 我 修 复 划 痕 清 理 污 点 等, 汽 车 上 的 划 痕 和 脏 兮 兮 的 鞋 子 可 能 将 成 为 历 史 相 关 研 究 发 表 在 4 月 21 日 出 版 的 自 然 杂 志 上 美 国 凯 斯 西 储 大 学 的 斯 图 尔 特 罗 文 教 授 和 军 事 专 家 以 及 瑞 士 的 化 学 家 携 手 研 制 出 的 这 种 具 有 自 愈 能 力 的 金 属 超 分 子 聚 合 物 由 碳 氢 化 合 物 长 链 ( 长 链 也 由 非 常 小 的 链 结 合 而 成 ) 组 成, 长 链 聚 合 物 间 隙 内 有 微 小 的 金 属, 这 些 金 属 就 像 胶 水 一 样, 将 长 链 胶 合 在 一 起, 形 成 了 这 种 新 式 聚 合 物 科 学 家 表 示, 迄 今 研 制 出 的 大 部 分 具 有 自 修 复 功 能 的 聚 合 物 材 料 都 需 要 对 受 损 区 域 进 行 加 热, 才 能 启 动 修 复 键, 但 新 聚 合 物 主 要 依 靠 曝 光 来 进 行 自 我 修 复 当 紫 外 线 照 射 在 这 种 聚 合 物 上 时, 其 内 部 的 金 属 会 吸 收 紫 外 线 并 将 其 转 化 为 热 量, 热 量 使 金 属 周 围 的 聚 合 物 融 化, 将 聚 合 力 打 破, 随 后, 该 材 料 能 像 液 体 一 样 流 动, 渗 透 进 划 痕 或 磨 损 处, 进 行 快 速 高 效 的 缺 陷 修 复 而 当 光 离 开 时, 这 种 聚 合 物 又 恢 复 到 起 初 的 固 态 原 则 上, 修 复 可 在 原 位 同 时 在 有 负 载 的 情 况 下 发 生 实 验 测 试 表 明, 剃 须 刀 片 造 成 的 深 划 痕 一 分 钟 就 能 愈 合 而 且, 不 管 该 区 域 受 损 多 少 次, 这 种 材 料 都 能 一 遍 又 一 遍 不 竭 余 力 地 使 划 痕 自 愈 科 学 家 表 示, 该 修 复 过 程 类 似 于 人 体 受 损 皮 肤 的 愈 合, 只 不 过 这 个 过 程 不 需 要 缝 线, 因 此 也 不 会 留 下 伤 疤, 而 且 耗 时 更 短, 几 秒 钟 就 可 以 完 成 科 学 家 在 实 验 中 使 用 了 紫 外 线 灯 进 行 测 试, 他 们 表 示, 用 紫 外 线 灯 会 使 修 复 过 程 更 快 更 简 单 更 精 确, 且 只 针 对 受 损 地 方 进 行 修 复 而 不 波 及 其 他 地 方 美 国 伊 利 诺 伊 大 学 香 槟 分 校 的 材 料 工 程 师 南 希 索 托 丝 指 出, 这 种 坚 硬 有 弹 性 的 聚 合 物 将 彻 底 改 变 从 休 闲 包 存 储 集 装 箱 到 轮 胎 内 胎 以 及 涂 层 等 大 部 分 消 费 产 品 的 面 貌, 让 它 们 可 循 环 使 用, 免 于 被 抛 弃 的 命 运, 但 这 种 聚 合 物 何 时 进 入 市 场 还 没 有 日 期 表 25

22 新 型 氢 燃 料 电 池 催 化 剂 不 含 贵 金 属 作 者 : 刘 霞 文 章 来 源 : 新 华 社 发 布 时 间 : 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 4 月 21 日 报 道, 美 国 科 学 家 研 制 出 一 种 新 型 氢 燃 料 电 池 催 化 剂, 与 目 前 催 化 剂 的 最 大 不 同 点 在 于, 该 新 催 化 剂 不 含 贵 重 金 属 铂, 而 由 碳 铁 钴 制 成, 并 且 产 能 更 大, 效 率 更 高, 有 望 解 决 氢 燃 料 电 池 推 广 过 程 中 的 一 个 主 要 障 碍, 助 推 氢 燃 料 电 池 在 个 人 设 备 到 汽 车 等 多 个 应 用 领 域 大 展 拳 脚 研 究 发 表 在 22 日 出 版 的 美 国 科 学 杂 志 上 氢 燃 料 电 池 能 将 氢 气 和 氧 气 转 化 为 电 能, 将 这 种 电 池 串 联 起 来 能 产 生 更 多 电 能, 可 为 汽 车 等 大 型 设 备 供 电, 而 且 其 副 产 品 只 有 水, 不 会 排 放 出 温 室 气 体 但 含 铂 催 化 剂 限 制 了 氢 燃 料 电 池 的 广 泛 应 用 现 在, 洛 斯 阿 拉 莫 斯 国 家 实 验 室 的 科 学 家 吴 刚 ( 音 译 ) 克 里 斯 蒂 娜 约 翰 斯 顿 皮 欧 特 泽 伦 亚 和 橡 树 岭 国 家 实 验 室 的 科 学 家 凯 伦 摩 尔 携 手, 用 碳 ( 部 分 源 于 高 温 过 程 产 生 的 聚 苯 胺 ) 廉 价 的 铁 和 钴 研 制 出 了 这 种 新 的 非 铂 基 催 化 剂, 其 将 应 用 于 氢 燃 料 电 池 阴 极 同 氧 气 发 生 反 应 的 那 部 分 用 铁 钴 等 廉 价 金 属 取 代 比 金 更 贵 重 的 铂, 将 大 大 缓 解 目 前 氢 燃 料 电 池 面 临 的 成 本 高 企 问 题 研 究 结 果 证 实, 这 种 新 的 碳 铁 钴 催 化 剂 让 电 池 的 能 量 更 多 效 率 更 高 且 寿 命 更 长, 且 能 让 燃 料 电 池 在 不 断 充 放 电 的 过 程 中 损 耗 更 小 更 重 要 的 是, 该 碳 铁 钴 催 化 剂 燃 料 电 池 能 有 效 地 将 氢 气 和 氧 气 变 成 水, 而 不 会 产 生 大 量 不 需 要 的 过 氧 化 氢 产 生 大 量 过 氧 化 氢 会 使 燃 料 电 池 产 出 的 能 量 减 少 50% 以 上, 同 时 还 可 能 破 坏 燃 料 电 池 的 膜 即 使 同 现 在 技 术 最 先 进 的 铂 基 催 化 剂 相 比, 碳 铁 钴 催 化 剂 产 生 的 过 氧 化 氢 也 微 乎 其 微 泽 伦 亚 表 示, 与 铂 基 催 化 剂 相 比, 新 催 化 剂 一 样 经 久 耐 用, 但 其 成 本 几 乎 为 零, 因 此, 它 清 除 了 氢 燃 料 电 池 飞 入 寻 常 百 姓 家 面 临 的 主 要 壁 垒 因 为 新 催 化 剂 拥 有 的 高 效 能, 洛 斯 阿 拉 莫 斯 国 家 实 验 室 为 其 申 请 了 专 利 洛 斯 阿 拉 莫 斯 燃 料 电 池 计 划 的 负 责 人 肯 斯 特 罗 指 出, 新 燃 料 电 池 克 服 了 商 用 燃 料 电 池 发 展 中 的 两 个 最 大 瓶 颈 : 高 成 本 和 低 耐 用 度 该 科 研 团 队 计 划 深 入 理 解 该 碳 铁 钴 催 化 剂 的 工 作 原 理, 以 改 进 其 性 能, 进 一 步 提 高 氢 燃 料 电 池 的 效 能 和 使 用 寿 命 26

23 美 科 学 家 制 造 出 新 型 单 分 子 磁 体 作 者 : 王 小 龙 刘 海 英 文 章 来 源 : 新 华 社 发 布 时 间 : 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 4 月 22 日 报 道, 英 国 诺 丁 汉 大 学 的 一 个 研 究 小 组 制 备 出 了 一 种 新 化 合 物, 可 大 幅 提 高 计 算 机 的 数 据 存 储 能 力 相 关 论 文 发 表 在 最 新 一 期 自 然 化 学 杂 志 上 这 种 新 化 合 物 的 分 子 包 含 两 个 铀 原 子, 会 在 低 温 下 保 持 磁 性, 具 有 这 种 特 性 的 分 子 也 被 称 为 单 分 子 磁 体 (SMM) 制 备 出 这 种 新 化 合 物 的 诺 丁 汉 大 学 史 蒂 夫 利 德 尔 博 士 称, 单 分 子 磁 体 在 信 息 存 储 技 术 上 有 极 大 应 用 潜 力, 能 将 目 前 计 算 机 的 存 储 能 力 提 高 成 百 上 千 倍 通 过 这 种 技 术 将 有 可 能 把 需 要 若 干 个 大 容 量 硬 盘 才 能 存 储 下 的 数 据 装 入 一 个 小 薄 片 中 据 了 解, 计 算 机 硬 盘 都 是 由 磁 性 材 料 制 成 的, 数 据 的 存 储 和 读 取 都 与 此 相 关 硬 盘 的 存 储 能 力 与 磁 体 的 大 小 有 直 接 关 系 对 于 普 通 金 属 来 说, 其 磁 性 是 一 种 以 整 体 形 式 表 现 出 来 的 平 均 效 应 ; 而 单 分 子 磁 体 中 的 每 一 个 分 子 都 可 以 被 看 作 是 一 个 超 小 的 磁 体, 都 可 以 用 来 存 储 信 息 与 常 规 磁 体 相 比, 单 分 子 磁 体 显 然 小 得 多, 这 就 意 味 着 通 过 这 种 磁 体 制 成 的 存 储 设 备 具 有 更 强 的 数 据 存 储 能 力 因 此, 单 分 子 磁 体 的 研 发 具 有 显 著 的 商 业 和 产 业 价 值 利 德 尔 的 研 究 小 组 是 通 过 甲 苯 分 子 将 这 两 个 铀 原 子 键 合 在 一 起, 并 使 其 表 现 出 单 分 子 磁 体 特 性 的 利 德 尔 称, 这 项 工 作 为 获 取 具 有 单 分 子 磁 体 特 性 的 材 料 指 明 了 一 条 新 路, 同 时 它 也 为 人 们 对 铀 的 认 识 提 供 了 一 个 新 的 角 度, 由 其 实 现 的 高 性 能 计 算 技 术, 在 量 子 信 息 处 理 和 自 旋 电 子 学 研 究 领 域 都 有 广 泛 的 应 用 价 值 利 德 尔 称, 虽 然 这 项 研 究 使 用 的 主 要 是 放 射 性 较 小 的 贫 化 铀, 但 铀 的 固 有 特 性 仍 使 其 面 临 不 少 问 题, 下 一 步 研 究 人 员 将 会 把 镧 系 金 属 考 虑 在 内 相 对 于 铀, 镧 更 易 于 控 制, 或 许 是 更 适 合 的 单 分 子 磁 体 制 备 材 料 此 外, 单 分 子 磁 体 的 奇 异 磁 性 只 有 在 低 温 下 才 能 表 现 出 来, 如 何 能 让 它 们 在 室 温 下 工 作 仍 是 一 个 需 要 攻 克 的 难 题 27

24 电 子 与 信 息 技 术 美 国 研 制 出 灵 敏 度 增 强 10 亿 倍 的 超 灵 敏 传 感 器 作 者 : 刘 霞 来 源 : 科 技 日 报 发 布 时 间 : 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 3 月 22 日 ( 北 京 时 间 ) 报 道, 美 国 科 学 家 研 制 出 一 种 超 灵 敏 传 感 器, 可 使 用 其 增 强 的 拉 曼 散 射 来 探 测 包 括 癌 症 信 号 炸 药 等 物 质, 其 灵 敏 度 比 普 通 拉 曼 散 射 传 感 器 增 强 了 10 亿 倍 拉 曼 散 射 是 指 光 通 过 介 质 时 由 于 入 射 光 与 分 子 运 动 相 互 作 用 而 引 起 光 的 频 率 变 化, 1928 年 由 印 度 物 理 学 家 钱 德 拉 塞 卡 拉 拉 曼 发 现 在 拉 曼 散 射 中, 一 束 单 色 光 照 射 到 一 个 物 体 后, 其 反 射 光 会 包 含 另 外 两 种 频 率 的 光, 这 两 种 光 的 频 率 仅 与 该 物 体 的 分 子 组 成 相 关, 这 就 潜 在 地 提 供 了 一 种 有 效 识 别 物 质 的 方 法 但 由 于 这 种 额 外 的 光 太 微 弱, 科 学 家 几 十 年 来 很 难 将 拉 曼 散 射 付 诸 于 实 践 上 世 纪 70 年 代, 科 学 家 研 制 出 表 面 增 强 拉 曼 散 射 (SERS) 技 术, 可 以 通 过 将 所 鉴 别 物 质 放 在 粗 糙 的 金 属 表 面 或 金 银 小 粒 子 之 上 来 增 强 拉 曼 信 号 但 科 学 家 随 后 发 现, 这 种 增 强 的 拉 曼 信 号 仅 出 现 在 传 感 器 表 面 的 几 个 随 机 点 上, 很 难 预 测 其 具 体 位 置, 仍 然 非 常 微 弱 而 普 林 斯 顿 大 学 电 子 工 程 系 教 授 斯 蒂 芬 周 领 导 的 团 队 摒 弃 了 以 往 设 计 和 制 造 拉 曼 传 感 器 的 方 法, 研 发 出 一 种 全 新 的 SERS 结 构 : 一 块 芯 片 上 布 满 一 行 行 由 金 属 和 半 导 体 组 成 的 小 柱 子 新 传 感 器 获 胜 的 秘 密 武 器 就 是 这 些 小 柱 子 的 排 列 方 式 : 每 个 柱 子 上 部 和 底 部 各 有 一 个 由 金 属 制 成 的 中 空 部 分 ; 柱 壁 上 布 满 直 径 约 为 20 纳 米 的 金 属 粒 子 ( 等 离 子 体 纳 米 点 ), 金 属 粒 子 之 间 有 2 纳 米 左 右 的 空 隙 金 属 粒 子 和 空 隙 能 显 著 增 强 拉 曼 信 号 ; 中 空 部 分 能 捕 捉 光 信 号, 让 光 多 次 而 不 是 仅 一 次 地 通 过 等 离 子 体 纳 米 点, 从 而 也 能 增 强 拉 曼 信 号 迄 今 为 止, 该 芯 片 的 灵 敏 度 比 不 经 过 拉 曼 增 强 而 研 制 出 的 传 感 器 高 10 亿 倍, 而 且 其 灵 敏 度 非 常 稳 定, 能 可 靠 地 应 用 于 感 应 设 备 中 除 灵 敏 度 大 增 之 外, 借 助 纳 米 压 印 技 术 和 纳 米 粒 子 自 组 装 技 术, 新 芯 片 能 实 现 高 质 量 规 模 化 制 造, 研 究 人 员 已 经 在 4 英 尺 的 晶 片 上 制 造 出 这 些 传 感 器 美 国 海 军 研 究 实 验 室 的 科 学 家 也 在 进 行 相 关 实 验, 希 望 军 队 也 能 使 用 该 技 术 探 测 化 学 物 质 生 物 试 剂 和 炸 药 23

25 中 红 外 激 光 调 频 首 次 实 现 作 者 : 刘 霞 文 章 来 源 : 科 技 日 报 发 布 时 间 : 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 3 月 28 日 报 道, 美 国 科 学 家 首 次 在 实 验 室 实 现 了 中 红 外 线 激 光 的 频 率 调 制, 在 波 长 为 100 吉 赫 兹 (GHz) 及 以 上 的 光 谱 范 围 内, 移 动 式 平 台 不 需 要 使 用 光 纤 也 能 实 现 每 秒 传 输 1000 亿 字 节 数 据 新 研 究 有 望 给 通 讯 方 式 带 来 变 革 最 新 技 术 由 斯 蒂 文 斯 理 工 学 院 超 速 激 光 光 谱 实 验 室 主 任 物 理 学 和 工 程 物 理 学 副 教 授 赖 纳 马 汀 尼 领 导 的 研 究 团 队 所 完 成, 相 关 成 果 发 表 在 最 新 一 期 应 用 物 理 学 快 报 杂 志 上, 自 然 光 子 学 杂 志 也 将 重 点 推 介 该 研 究 随 着 高 速 本 地 环 路 网 络 互 联 需 求 的 不 断 增 长, 光 纤 网 络 布 线 难 以 及 成 本 高 的 问 题 日 益 突 出, 无 线 激 光 通 信 (OWC) 技 术 开 始 受 到 青 睐 OWC 又 称 自 由 空 间 激 光 通 信 (FSO), 该 技 术 不 用 光 纤 作 为 传 输 媒 介, 而 是 一 种 在 自 由 空 间 中 用 太 赫 兹 (THz,1012 赫 ) 光 谱 范 围 内 的 激 光 或 光 脉 冲 传 送 分 组 数 据 ( 数 据 包 ) 的 通 信 系 统 FSO 能 提 供 与 光 纤 传 输 相 近 的 速 率, 且 比 光 纤 线 路 成 本 低 由 于 激 光 技 术 的 进 步 激 光 器 件 造 价 的 降 低,FSO 成 为 当 前 热 门 的 一 种 新 通 信 技 术 但 该 技 术 也 面 临 着 一 些 挑 战, 比 如 光 束 的 传 输 极 易 受 大 雾 等 天 气 环 境 的 影 响 而 改 变 光 束 的 传 输 路 径 降 低 数 据 通 信 的 可 靠 性 等 而 对 激 光 束 进 行 调 制 能 让 FSO 技 术 更 好 地 传 输 更 多 数 据 几 年 前, 马 汀 尼 团 队 实 现 了 中 红 外 线 的 幅 度 调 制 (AM), 但 调 幅 信 号 容 易 受 灰 尘 和 雾 气 的 干 扰 现 在, 他 们 首 次 实 现 了 中 红 外 线 的 频 率 调 制 (FM) 马 汀 尼 说 : 调 幅 (AM) 传 输 的 数 据 会 受 环 境 的 影 响, 但 是, 影 响 调 幅 传 输 的 环 境 并 不 会 影 响 调 频 传 输 的 数 据, 因 此 更 加 可 靠 新 研 究 使 通 过 调 频 传 输 数 据 成 为 可 能 作 为 方 兴 未 艾 的 FSO 技 术 先 驱, 马 汀 尼 团 队 希 望 其 技 术 成 果 能 更 好 地 应 用 于 日 常 生 活 中 他 们 的 一 个 关 注 重 点 是, 将 FSO 系 统 同 现 有 的 光 纤 网 络 系 统 整 合 在 一 起, 使 地 上 和 地 下 的 高 速 激 光 通 讯 成 为 可 能 该 研 究 团 队 也 在 着 手 研 发 一 种 相 位 控 制 检 波 器, 以 与 他 们 最 新 制 造 的 相 位 控 制 发 射 器 结 合 在 一 起, 相 位 控 制 发 射 器 将 制 造 出 一 个 全 新 的 相 位 控 制 系 统, 使 研 究 人 员 能 管 理 该 系 统 的 方 方 面 面 另 外, 新 研 究 成 果 或 许 也 能 将 化 学 和 生 物 探 测 器 的 探 测 能 力 提 高 100 万 倍 24

26 强 扩 展 性 量 子 电 路 架 构 研 制 成 功 作 者 : 刘 霞 文 章 来 源 : 科 技 日 报 发 布 时 间 : 据 英 国 广 播 公 司 (BBC)3 月 22 日 报 道, 美 国 科 学 家 在 美 国 物 理 学 会 的 年 度 大 会 展 示 了 量 子 计 算 领 域 的 最 新 进 展 采 用 RezQu 架 构 制 成 的 量 子 电 路 组 成 的 芯 片, 该 架 构 具 有 很 强 的 可 扩 展 性 科 学 家 表 示, 未 来 可 使 用 这 种 架 构 研 制 出 量 子 计 算 机 量 子 计 算 依 靠 量 子 机 制 内 在 的 不 确 定 性 来 处 理 信 息, 其 信 息 处 理 速 度 远 远 快 于 传 统 机 器 普 通 的 信 息 比 特 只 能 代 表 0 或 者 1, 而 量 子 比 特 (qubits) 以 0 和 1 的 叠 加 状 态 存 在, 这 种 模 糊 性 使 几 个 量 子 比 特 可 以 被 并 行 处 理, 因 此 可 以 一 次 执 行 多 个 运 算 加 州 大 学 圣 塔 芭 芭 拉 分 校 的 科 学 家 展 示 了 一 块 6 厘 米 6 厘 米 的 芯 片, 这 种 芯 片 包 含 有 9 块 量 子 设 备, 在 这 些 量 子 设 备 中, 有 4 个 量 子 比 特 执 行 运 算, 科 学 家 表 示, 他 们 今 年 有 望 将 执 行 运 算 的 量 子 比 特 增 加 到 10 个 从 某 种 意 义 上 来 讲, 量 子 计 算 的 一 个 诡 计 是 一 次 执 行 所 有 处 于 量 子 比 特 的 计 算, 多 一 个 量 子 比 特 所 造 成 的 差 别 并 不 大, 但 量 子 比 特 越 多, 影 响 就 越 大 科 学 家 们 认 为, 当 进 行 运 算 的 量 子 比 特 达 到 100 个 时, 量 子 计 算 才 真 正 显 示 出 竞 争 力 不 过, 每 增 加 几 个 量 子 比 特 都 是 重 大 的 进 步 该 研 究 团 队 的 关 键 创 新 是 找 到 了 一 种 方 法 来 完 全 解 开 量 子 电 路 各 个 元 素 之 间 的 相 互 作 用 该 项 目 领 导 者 加 州 大 学 圣 塔 芭 芭 拉 分 校 的 约 翰 玛 提 尼 斯 表 示 : 如 何 中 断 这 些 相 互 作 用 让 我 们 纠 结 了 多 年, 现 在, 我 们 解 决 了 这 个 问 题 该 研 究 团 队 将 解 决 方 案 称 为 RezQu 架 构, 这 也 是 他 们 为 未 来 量 子 计 算 机 绘 制 的 蓝 图 RezQu 在 可 扩 展 性 上 拥 有 独 特 的 优 势, 这 使 它 能 替 代 其 他 更 复 杂 量 子 计 算 机 架 构 其 他 一 些 极 富 竞 争 力 的 架 构, 比 如 离 子 陷 阱, 使 用 激 光 捕 获 离 子, 但 运 行 激 光 需 要 很 大 的 空 间 和 人 力 美 国 锡 拉 丘 兹 大 学 的 量 子 计 算 机 专 家 布 立 顿 普 罗 德 表 示, 对 于 量 子 计 算 来 说, 重 要 的 是 这 种 精 细 的 量 子 状 态 能 持 续 多 长 时 间, 自 从 研 究 开 始, 持 续 时 间 已 增 加 了 1000 倍 研 制 出 大 型 量 子 计 算 机 还 有 很 长 的 路 要 走, 但 我 们 每 天 都 在 进 步 25

27 德 开 发 出 通 用 DNA 结 构 单 位 检 测 器 作 者 : 何 屹 文 章 来 源 : 科 技 日 报 发 布 时 间 : 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 近 日 报 道, 德 国 美 因 茨 马 普 高 分 子 研 究 所 的 研 究 人 员, 以 构 成 DNA( 脱 氧 核 糖 核 酸 ) 基 本 结 构 单 位 的 寡 核 苷 酸 适 配 子 为 基 础, 开 发 出 了 一 种 可 以 有 效 检 测 抗 生 素 毒 品 和 爆 炸 物 等 不 同 物 质 的 方 法 该 研 究 发 表 在 美 国 化 学 协 会 期 刊 上 这 种 方 法 的 关 键 是 利 用 原 子 力 显 微 镜 原 子 力 显 微 镜 是 一 种 可 用 来 研 究 包 括 绝 缘 体 在 内 的 固 体 材 料 表 面 结 构 的 分 析 仪 器 它 通 过 检 测 待 测 样 品 表 面 和 一 个 微 型 力 敏 感 元 件 之 间 的 极 微 弱 的 原 子 间 相 互 作 用 力 来 研 究 物 质 的 表 面 结 构 及 性 质 马 普 高 分 子 研 究 所 的 研 究 人 员 重 点 研 究 了 构 成 DNA 基 本 结 构 单 位 的 寡 核 苷 酸 适 配 子 如 果 某 种 物 质 可 与 寡 核 苷 酸 适 配 子 相 结 合, 通 过 研 究 两 者 断 裂 开 时 的 力 的 变 化, 不 仅 可 以 在 物 质 浓 度 极 低 的 条 件 下 进 行 测 量, 同 时 也 可 以 精 确 地 研 究 该 物 质, 包 括 这 物 质 是 如 何 与 寡 核 苷 酸 适 配 子 相 结 合, 以 及 两 者 之 间 的 结 合 力 到 底 有 多 大 等 等 寡 核 苷 酸 适 配 子 是 检 测 包 括 遗 传 物 质 DNA 和 RNA( 核 糖 核 酸 ) 在 内 的 各 种 化 学 物 质 的 理 想 手 段, 就 像 诱 饵 可 以 捕 捉 到 鱼 一 样 组 成 DNA 的 四 种 不 同 的 碱 基 具 有 无 限 可 能 的 序 列, 这 样 就 可 获 得 多 种 多 样 的 结 果 更 为 特 殊 的 是,DNA 的 不 同 碱 基 有 不 同 的 物 理 结 构 这 样, 寡 核 苷 酸 适 配 子 可 以 形 成 特 定 的 囊 状 结 构 来 适 应 相 应 的 分 子 包 括 抗 生 素 可 卡 因 TNT 以 及 蛋 白 质 在 内 的 大 多 数 分 子 均 可 以 找 到 相 应 的 寡 核 苷 酸 适 配 子 囊 状 结 构 马 普 高 分 子 研 究 所 的 研 究 人 员 试 图 寻 找 一 种 可 以 分 裂 为 两 个 部 分 的 寡 核 苷 酸 适 配 子, 并 且 目 标 分 子 可 在 囊 状 结 构 的 两 部 分 之 间 形 成 桥 梁 这 样 的 寡 核 苷 酸 适 配 子 可 以 筛 选 出 来 在 通 用 型 检 测 器 的 首 次 试 验 中, 研 究 人 员 将 磷 酸 腺 苷 (AMP) 作 为 目 标 分 子, 而 囊 状 寡 核 苷 酸 适 配 子 可 以 容 纳 两 个 磷 酸 腺 苷 分 子 然 后, 他 们 将 囊 状 寡 核 苷 酸 适 配 子 的 一 部 分 附 着 在 原 子 力 显 微 镜 探 针 的 尖 端, 另 一 部 分 则 置 于 载 物 台 上 降 低 探 针 的 尖 端, 使 两 部 分 发 生 接 触, 囊 状 寡 核 苷 酸 适 配 子 内 的 两 个 碱 基 之 间 形 成 氢 键 提 高 探 针 的 尖 端, 结 合 在 一 起 的 囊 状 寡 核 苷 酸 适 配 子 的 两 部 分 能 像 弹 簧 一 样 发 生 伸 缩 此 时, 可 以 测 量 两 者 之 间 所 产 生 的 力 随 着 拉 力 的 不 断 加 大, 两 者 最 终 会 发 生 断 裂 随 后, 研 究 人 员 又 进 行 了 第 二 个 实 验 在 囊 状 寡 核 苷 酸 适 配 子 的 两 部 分 发 生 断 裂 之 前, 加 入 二 磷 酸 腺 苷 分 子 溶 液 这 样 两 个 磷 酸 腺 苷 被 置 于 空 的 囊 状 寡 核 苷 酸 适 配 子 中, 囊 状 寡 核 苷 酸 适 配 子 的 两 部 分 再 次 形 成 氢 键 由 于 磷 酸 腺 苷 分 子 增 强 了 两 部 分 的 结 合 力, 因 此 要 想 使 两 部 分 发 生 断 裂, 必 须 使 用 更 大 的 力, 这 样 就 可 通 过 力 的 差 异 测 出 磷 酸 腺 苷 分 子 为 了 确 定 断 裂 力 的 大 小, 研 究 人 员 反 复 测 量 了 1000 次, 确 定 AMP 寡 核 苷 酸 适 配 子 平 均 约 为 39 皮 牛 (piconewtons), 比 没 有 AMP 分 子 时 约 高 12 皮 牛 作 为 对 照, 他 们 使 用 不 同 的 囊 状 适 配 子, 并 确 定 了 不 同 适 配 子 分 裂 成 两 部 分 所 需 要 的 力 的 大 小 26

28 研 究 人 员 表 示, 新 方 法 不 仅 适 用 于 检 测 特 定 的 分 子, 也 可 研 究 单 个 分 子 比 如 可 以 确 定 当 适 配 子 不 发 生 断 裂 时 力 的 大 小, 进 而 发 现 分 子 适 配 子 氢 键 的 变 化 ; 也 可 以 改 变 目 标 分 子 的 形 成 方 式, 使 之 形 成 两 个 或 三 个 氢 键 桥, 这 对 于 理 解 目 标 分 子 及 核 酸 适 配 子 十 分 重 要 适 配 子 的 结 合 性 质 具 有 广 泛 的 应 用 潜 力, 比 如 DNA 片 段 现 已 广 泛 应 用 于 环 境 分 析 和 医 疗 诊 断, 作 为 分 子 工 具 和 基 本 结 构 其 应 用 范 围 还 具 有 广 阔 的 发 展 前 景 纳 米 尺 度 富 勒 烯 电 子 器 件 可 自 行 制 冷 作 者 : 常 丽 君 文 章 来 源 : 科 技 日 报 发 布 时 间 : 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 4 月 3 日 报 道, 近 日, 美 国 伊 利 诺 伊 大 学 研 究 人 员 宣 布, 他 们 用 原 子 力 显 微 镜 探 针 检 测 了 与 富 勒 烯 ( 石 墨 单 原 子 层 ) 接 触 点 的 热 电 效 应, 首 次 发 现 富 勒 烯 晶 体 管 在 纳 米 尺 度 具 有 自 行 制 冷 效 应, 能 降 低 自 身 温 度 该 研 究 成 果 发 表 在 4 月 3 日 网 络 版 的 自 然 纳 米 技 术 杂 志 上 计 算 机 芯 片 的 速 度 和 尺 寸 大 小 受 制 于 散 热 效 果 电 流 通 过 设 备 材 料 由 于 碰 撞 而 产 生 热, 这 种 现 象 称 为 电 阻 热, 这 种 热 大 大 超 过 了 给 设 备 局 部 制 冷 的 电 效 应, 因 此 绝 大 部 分 电 子 设 备 都 需 要 散 热 使 用 硅 芯 片 的 计 算 机 要 用 风 扇 或 流 水 给 晶 体 管 制 冷, 这 一 过 程 消 耗 了 大 量 的 电 能 未 来 由 富 勒 烯 制 造 的 计 算 机 芯 片, 比 硅 芯 片 速 度 更 快 更 省 电 但 由 于 富 勒 烯 太 薄, 人 们 对 它 的 发 热 散 热 机 制 一 直 不 太 了 解 由 伊 利 诺 伊 大 学 机 械 科 学 与 工 程 教 授 威 廉 姆 金 和 该 校 微 尺 度 与 纳 米 技 术 实 验 室 电 学 与 计 算 机 工 程 教 授 埃 里 克 波 普 共 同 领 导 的 研 究 小 组, 用 一 种 原 子 力 显 微 镜 探 针 (AFM tip) 作 为 温 度 计, 扫 描 了 一 个 富 勒 烯 金 属 接 头, 首 次 测 量 了 富 勒 烯 晶 体 管 在 工 作 过 程 中 的 温 度 他 们 发 现, 在 富 勒 烯 晶 体 管 和 金 属 接 触 点, 热 电 制 冷 效 应 比 电 阻 发 热 效 应 更 强, 晶 体 管 的 温 度 更 低 在 硅 和 大 部 分 材 料 中, 电 热 效 应 比 它 们 的 制 冷 效 应 要 强 得 多 金 解 释 说, 但 我 们 发 现 在 富 勒 烯 晶 体 管 中, 存 在 一 个 制 冷 效 果 比 电 阻 热 更 强 的 区 域, 让 它 们 能 自 行 冷 却 以 前 从 未 发 现 过 富 勒 烯 设 备 有 这 种 自 行 制 冷 效 应 而 这 种 自 行 制 冷 效 应 意 味 着, 富 勒 烯 电 子 设 备 不 需 要 制 冷, 或 只 要 很 少 的 制 冷, 将 带 来 更 高 的 能 效, 进 一 步 加 大 了 富 勒 烯 作 为 硅 替 代 品 的 吸 引 力 波 谱 表 示, 富 勒 烯 电 子 设 备 还 处 在 初 级 阶 段, 这 一 新 发 现 将 使 它 在 热 电 方 面 的 应 用 得 到 加 强 下 一 步, 他 们 打 算 用 AFM 温 度 探 针 来 研 究 碳 纳 米 管 及 其 他 材 料 的 冷 热 效 应 27

29 美 制 造 出 超 小 型 单 电 子 晶 体 管 作 者 : 王 小 龙 文 章 来 源 : 科 学 时 报 发 布 时 间 : 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 4 月 19 日 ( 北 京 时 间 ) 报 道, 由 美 国 匹 兹 堡 大 学 领 导 的 一 个 研 究 小 组 日 前 宣 布, 他 们 制 造 出 了 一 种 核 心 组 件 直 径 只 有 1.5 纳 米 的 超 小 型 单 电 子 晶 体 管 该 装 置 是 制 造 下 一 代 低 功 耗 高 密 度 超 大 规 模 集 成 电 路 理 想 的 基 本 器 件, 具 有 极 为 广 泛 的 应 用 价 值 相 关 论 文 发 表 在 最 新 一 期 自 然 纳 米 技 术 杂 志 上 单 电 子 晶 体 管 是 用 一 个 或 几 个 电 子 就 能 记 录 信 号 的 晶 体 管, 其 尺 度 都 处 于 纳 米 级 别 随 着 集 成 电 路 技 术 的 发 展, 电 子 元 件 的 尺 寸 越 来 越 小, 由 单 电 子 晶 体 管 组 成 的 电 路 日 益 受 到 研 究 人 员 的 青 睐, 其 高 灵 敏 度 的 特 性 和 独 特 的 电 气 性 能 使 其 成 为 未 来 随 机 存 储 器 和 高 速 处 理 器 制 造 材 料 的 有 力 竞 争 者 据 研 究 人 员 介 绍, 这 种 新 型 单 电 子 晶 体 管 的 核 心 组 件 是 一 个 直 径 只 有 1.5 纳 米 的 库 伦 岛, 另 外 还 有 一 两 个 电 子 负 责 对 信 号 进 行 记 录 负 责 该 项 研 究 的 匹 兹 堡 大 学 文 理 学 院 物 理 学 和 天 文 学 教 授 杰 里 米 利 维 称, 该 晶 体 管 未 来 可 用 于 研 制 具 有 超 密 存 储 功 能 的 量 子 处 理 器 这 种 处 理 器 将 能 轻 松 应 对 那 些 让 目 前 全 世 界 所 有 的 计 算 机 同 时 工 作 数 年 也 计 算 不 完 的 复 杂 问 题 同 时 因 其 中 央 的 库 伦 岛 可 以 被 当 作 人 工 原 子, 该 晶 体 管 还 可 用 来 制 造 自 然 界 原 本 并 不 存 在 的 新 型 超 导 材 料 利 维 和 其 同 事 将 这 种 超 小 型 单 电 子 晶 体 管 命 名 为 SketchSET 原 因 在 于 这 项 技 术 受 到 了 一 种 名 为 蚀 刻 素 描 画 板 (Etch A Sketch) 的 启 发, 这 种 晶 体 管 的 制 造 原 理 也 与 其 类 似 在 实 验 中, 通 过 原 子 力 显 微 镜, 研 究 人 员 用 一 种 极 为 尖 锐 的 电 导 探 针 就 能 在 钛 酸 锶 晶 体 界 面 上 用 1.2 纳 米 厚 的 一 层 铝 酸 镧 蚀 刻 出 所 需 的 晶 体 管 据 介 绍,SketchSET 是 第 一 个 完 全 由 氧 化 物 制 成 的 单 电 子 晶 体 管, 并 且 其 库 伦 岛 内 能 容 纳 两 个 电 子 经 过 库 伦 岛 的 电 子 数 量 可 以 是 0 1 或 2, 而 不 同 数 量 的 电 子 将 决 定 其 具 有 怎 样 的 导 电 性 能 利 维 表 示, 这 种 单 电 子 晶 体 管 对 电 荷 极 为 敏 感, 且 所 使 用 的 氧 化 物 材 料 具 有 铁 电 效 应, 该 晶 体 管 还 可 制 成 固 态 存 储 器, 即 便 没 有 外 部 电 源, 该 晶 体 管 存 储 器 也 不 会 丢 失 此 前 存 储 的 信 息 此 外, 这 种 晶 体 管 对 压 力 变 化 也 极 为 敏 感, 根 据 这 一 特 性 可 用 其 来 制 成 纳 米 尺 度 的 高 灵 敏 度 压 力 传 感 设 备 28

30 美 研 制 出 新 式 超 导 场 效 应 晶 体 管 作 者 : 刘 霞 文 章 来 源 : 科 学 时 报 发 布 时 间 : 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 4 月 28 日 ( 北 京 时 间 ) 报 道, 美 国 科 学 家 使 用 自 主 设 计 的 精 确 的 原 子 逐 层 排 列 技 术, 构 造 出 了 一 个 超 薄 的 超 导 场 效 应 晶 体 管, 以 洞 悉 绝 缘 材 料 变 成 高 温 超 导 体 的 环 境 细 节 发 表 于 当 日 出 版 的 自 然 杂 志 上 的 该 突 破 将 使 科 学 家 能 更 好 地 理 解 高 温 超 导 性, 加 速 无 电 阻 电 子 设 备 的 研 发 进 程 普 通 绝 缘 材 料 铜 酸 盐 在 何 种 情 况 下 从 绝 缘 态 跃 迁 到 超 导 态? 这 种 跃 迁 发 生 时, 会 发 生 什 么? 这 些 问 题 一 直 困 扰 着 物 理 学 家 探 究 这 种 跃 迁 的 一 种 方 法 是, 施 加 外 电 场 来 增 加 或 减 少 该 材 料 中 的 自 由 电 子 浓 度, 并 观 察 其 对 材 料 负 载 电 流 能 力 的 影 响 但 要 想 在 铜 酸 盐 超 导 体 中 做 到 这 一 点, 还 需 要 构 建 成 分 始 终 如 一 的 超 薄 薄 膜 以 及 高 达 100 亿 伏 / 米 的 电 场 美 国 能 源 部 物 理 学 家 伊 万 博 若 维 奇 领 导 的 布 鲁 克 海 文 薄 膜 研 究 小 组 之 前 曾 使 用 分 子 束 外 延 技 术 制 造 出 这 种 超 导 薄 膜, 该 技 术 在 一 次 制 造 一 个 原 子 层 时 还 能 精 确 控 制 每 层 的 厚 度 他 们 最 近 证 明, 用 分 子 束 外 延 方 法 制 造 出 的 薄 膜 内, 单 层 酮 酸 盐 能 展 示 出 未 衰 减 的 高 温 超 导 性, 他 们 用 该 方 法 制 造 出 了 超 薄 的 超 导 场 效 应 晶 体 管 作 为 所 有 现 代 电 子 设 备 基 础 的 标 准 场 效 应 晶 体 管 内 部, 一 个 半 导 体 材 料 将 电 流 从 设 备 一 端 的 源 电 极 运 送 至 另 一 端 的 耗 电 极 ; 一 个 薄 的 绝 缘 体 则 作 为 第 三 电 极 门 电 极 负 责 控 制 场 效 应 晶 体 管 当 在 绝 缘 体 上 施 加 特 定 的 门 电 压 时, 该 门 电 极 会 打 开 或 关 闭 但 没 有 已 知 的 绝 缘 体 能 对 抗 诱 导 该 酮 酸 盐 内 部 高 温 超 导 性 所 需 的 高 电 场, 因 此, 标 准 场 效 应 晶 体 管 的 设 计 并 不 适 用 于 高 温 超 导 场 效 应 晶 体 管 博 若 维 奇 团 队 用 一 种 能 导 电 的 液 体 电 解 质 来 分 离 电 荷 当 朝 电 解 液 施 加 外 电 压 时, 电 解 质 中 的 正 电 荷 离 子 朝 负 电 极 移 动, 负 电 荷 离 子 朝 正 电 极 移 动, 但 当 到 达 电 极 时, 离 子 会 突 然 停 止 移 动, 就 像 撞 到 南 墙 一 样 电 极 墙 负 载 的 等 量 相 反 电 荷 之 间 的 电 场 能 超 过 100 亿 伏 / 米 新 研 制 的 超 导 场 效 应 晶 体 管 中, 高 温 超 导 体 化 合 物 模 型 ( 镧 - 锶 - 铜 - 氧 ) 的 临 界 温 度 可 达 30 开 氏 度 左 右, 为 其 最 大 值 的 80%, 是 以 前 纪 录 的 10 倍 科 学 家 可 使 用 该 晶 体 管 来 研 究 与 高 温 超 导 性 有 关 的 物 理 学 基 本 原 理 超 导 场 效 应 晶 体 管 的 应 用 范 围 很 广 泛 基 于 半 导 体 的 场 效 应 晶 体 管 能 耗 大, 而 超 导 体 没 有 电 阻 也 无 能 耗 另 外, 原 子 逐 层 排 列 制 造 出 的 超 薄 结 构 也 使 科 学 家 能 更 好 地 使 用 外 电 场 来 控 制 超 导 性 博 若 维 奇 表 示, 这 仅 仅 只 是 一 个 开 始, 高 温 超 导 体 还 有 很 多 秘 密 有 待 探 寻, 随 着 其 神 秘 面 纱 逐 一 揭 开, 将 来 能 制 造 出 超 快 节 能 的 高 温 超 导 体 29

31 美 制 造 出 被 思 维 操 控 的 计 算 机 作 者 : 刘 霞 文 章 来 源 : 科 技 日 报 发 布 时 间 : 据 英 国 每 日 邮 报 4 月 8 日 ( 北 京 时 间 ) 报 道, 美 国 科 学 家 制 造 出 了 能 被 思 维 控 制 的 计 算 机 在 实 验 测 试 中, 志 愿 者 只 需 在 大 脑 中 说 出 相 关 单 词, 就 能 让 屏 幕 上 的 鼠 标 移 动 新 突 破 有 望 成 为 哑 巴 或 者 有 语 言 障 碍 人 士 的 福 音, 可 以 帮 助 残 障 人 士 控 制 轮 椅 或 仿 生 手 臂, 甚 至 彻 底 革 新 计 算 机 游 戏 工 业 的 面 貌 相 关 研 究 发 表 在 最 新 一 期 的 神 经 工 程 学 杂 志 上 该 研 究 的 领 导 者 华 盛 顿 大 学 医 学 院 神 经 科 学 与 技 术 创 新 中 心 的 主 管 埃 里 克 鲁 塔 德 表 示, 这 是 最 低 层 次 的 阅 读 思 想 在 实 验 中, 鲁 塔 德 使 用 皮 层 脑 电 图 (EcoG, 科 学 家 以 前 使 用 该 技 术 识 别 大 脑 的 不 同 区 域 ) 技 术 将 4 名 年 龄 在 36 岁 至 48 岁 的 癫 痫 病 患 志 愿 者 的 大 脑 同 一 台 计 算 机 直 接 相 连 随 后, 科 学 家 将 电 极 顺 着 志 愿 者 的 颅 骨 插 入, 直 到 电 极 同 大 脑 接 触, 在 此 处, 电 极 能 阅 读 大 脑 内 的 电 活 动 整 个 实 验 过 程 中, 电 极 发 射 出 信 号, 科 学 家 捕 捉 到 这 些 信 号 并 将 其 记 录 在 一 台 计 算 机 上 志 愿 者 坐 在 计 算 机 屏 幕 前, 通 过 说 或 想 一 些 预 先 定 义 好 的 词 汇 来 移 动 鼠 标 比 如, 单 词 ah 表 示 鼠 标 向 右 移 动 ; 单 词 ee oo eh 分 别 表 示 鼠 标 向 上 向 下 和 向 左 移 动 科 学 家 表 示, 志 愿 者 们 没 有 经 过 很 多 训 练, 很 快 就 可 以 控 制 计 算 机 科 学 家 希 望 未 来 能 将 电 极 永 久 地 插 入 病 人 的 大 脑 中 以 帮 助 他 们 交 流, 甚 至 使 计 算 机 能 阅 读 他 们 的 思 想 所 谓 阅 读 思 想 就 是 探 测 人 们 内 在 的 思 维 和 想 法 鲁 塔 德 说, 阅 读 思 想 这 个 想 法 既 令 人 兴 奋 又 令 人 担 忧, 但 对 那 些 无 法 交 流 或 有 其 他 残 疾 的 人 士 来 说, 这 不 啻 为 一 个 福 音 过 去 十 年 里, 科 学 家 研 制 出 了 很 多 能 用 思 想 或 脑 机 接 口 进 行 控 制 的 小 玩 意 儿 人 们 也 使 用 阅 读 思 想 这 项 技 术 来 控 制 轮 椅 电 视 遥 控 器 等 在 美 国, 有 50 名 截 肢 人 士 安 装 了 可 由 思 想 控 制 的 义 肢 今 年 2 月, 美 国 医 生 推 出 了 最 新 的 仿 生 手 臂, 该 手 臂 能 将 从 严 重 受 伤 的 神 经 传 来 的 大 脑 信 号 发 送 给 正 在 工 作 且 健 康 的 肌 肉, 安 装 了 仿 生 手 臂 的 人 能 通 过 想 法 让 拇 指 和 食 指 捏 在 一 起, 抬 起 前 臂 和 弯 曲 手 肘 30

32 我 国 首 个 自 主 知 识 产 权 智 能 终 端 操 作 系 统 面 世 作 者 : 操 秀 英 来 源 : 科 技 日 报 发 布 时 间 : 中 国 联 通 2 月 28 日 在 京 召 开 发 布 会, 正 式 推 出 沃 Phone 智 能 手 机 及 我 国 首 个 自 主 知 识 产 权 的 智 能 终 端 操 作 系 统, 国 外 软 件 企 业 在 该 领 域 长 期 一 统 天 下 的 局 面 有 望 得 以 改 变 沃 Phone 系 统 以 Linux 内 核 为 基 础, 包 含 智 能 终 端 图 形 交 互 系 统 核 心 功 能 库 应 用 框 架 安 全 套 件 业 务 模 型 组 件 基 础 应 用 软 件 等 多 层 架 构 软 件 实 体 该 系 统 可 支 持 WCDMA CDMA TD SCDMA 及 未 来 的 LTE 等 多 种 网 络 制 式, 其 应 用 可 覆 盖 金 融 证 券 医 疗 交 通 等 众 多 行 业, 并 可 满 足 平 板 电 脑 电 视 机 等 多 种 移 动 终 端 的 需 要 中 国 联 通 从 2008 年 就 开 始 组 织 相 关 企 业 开 始 3G 移 动 智 能 操 作 系 统 和 基 础 软 件 平 台 的 自 主 研 发 工 作, 该 项 目 也 是 国 家 核 心 电 子 器 件 高 端 通 用 芯 片 级 基 础 软 件 产 品 重 大 科 技 专 项 的 课 题 之 一 出 席 会 议 的 科 技 部 副 部 长 曹 健 林 表 示, 中 国 联 通 沃 Phone 手 机 及 操 作 系 统 的 推 出, 不 仅 打 破 了 国 外 软 件 产 业 对 智 能 终 端 操 作 系 统 的 垄 断, 提 升 了 中 国 企 业 的 自 主 创 新 能 力 和 产 业 竞 争 力, 而 且 有 助 于 终 端 生 产 厂 家 及 时 快 速 地 根 据 多 样 化 市 场 需 求 设 计 并 推 出 新 产 品 据 中 国 联 通 技 术 部 总 经 理 兼 联 通 研 究 院 院 长 张 智 江 介 绍, 目 前 7 款 沃 Phone 手 机 已 开 发 完 成, 其 中 2 款 已 通 过 工 信 部 的 入 网 监 测 进 入 生 产 阶 段, 预 计 下 月 上 市 销 售 中 国 工 程 院 院 士 中 国 联 通 科 技 委 主 任 刘 韵 洁 随 后 在 接 受 采 访 时 表 示, 该 操 作 系 统 的 研 发 成 功 表 明 我 国 已 在 技 术 层 面 做 好 准 备, 但 若 要 大 规 模 推 广 自 主 知 识 产 权 的 智 能 终 端 操 作 系 统 并 形 成 完 整 产 业 链, 则 还 需 要 加 大 投 入, 由 政 府 进 行 总 体 规 划 我 国 成 功 发 射 第 八 颗 北 斗 导 航 卫 星 作 者 : 李 清 华 张 利 文 来 源 : 新 华 网 发 布 时 间 : 月 10 日 4 时 47 分, 我 国 在 西 昌 卫 星 发 射 中 心 用 长 征 三 号 甲 运 载 火 箭, 成 功 将 第 八 颗 北 斗 导 航 卫 星 送 入 太 空 预 定 转 移 轨 道 这 是 一 颗 倾 斜 地 球 同 步 轨 道 卫 星 这 次 发 射 是 今 年 北 斗 导 航 系 统 组 网 卫 星 的 第 一 次 发 射, 也 是 我 国 十 二 五 期 间 的 首 次 航 天 发 射 31

33 这 次 北 斗 导 航 卫 星 的 成 功 发 射, 标 志 着 北 斗 区 域 卫 星 导 航 系 统 的 基 本 系 统 建 设 完 成, 我 国 自 主 卫 星 导 航 系 统 建 设 进 入 新 的 发 展 阶 段 这 颗 卫 星 将 与 2010 年 发 射 的 5 颗 导 航 卫 星 共 同 组 成 3+3 基 本 系 统 ( 即 3 颗 GEO 卫 星 加 上 3 颗 IGSO 卫 星 ), 经 一 段 时 间 在 轨 验 证 和 系 统 联 调 后, 将 具 备 向 我 国 大 部 分 地 区 提 供 初 始 服 务 条 件 今 明 两 年, 我 国 还 将 陆 续 发 射 多 颗 组 网 导 航 卫 星, 完 成 北 斗 区 域 卫 星 导 航 系 统 建 设, 满 足 测 绘 渔 业 交 通 运 输 气 象 电 信 水 利 等 行 业, 以 及 大 众 用 户 的 应 用 需 求 北 斗 卫 星 导 航 系 统 是 中 国 独 立 发 展 自 主 运 行, 并 与 世 界 其 他 卫 星 导 航 系 统 兼 容 互 用 的 全 球 卫 星 导 航 系 统 北 斗 卫 星 导 航 系 统 除 了 能 够 提 供 高 精 度 高 可 靠 的 定 位 导 航 和 授 时 服 务, 还 保 留 了 北 斗 卫 星 导 航 试 验 系 统 的 短 报 文 通 信 差 分 服 务 和 完 好 性 服 务 特 色, 是 我 国 经 济 社 会 发 展 不 可 或 缺 的 重 大 空 间 信 息 基 础 设 施 目 前, 北 斗 卫 星 导 航 系 统 正 按 照 质 量 安 全 应 用 效 益 的 总 要 求, 坚 持 自 主 开 放 兼 容 渐 进 的 发 展 原 则, 按 照 三 步 走 发 展 战 略, 稳 步 推 进 第 一 步 已 实 现, 从 2000 年 到 2003 年, 建 成 了 北 斗 卫 星 导 航 试 验 系 统, 成 为 继 美 国 俄 罗 斯 后 世 界 上 第 三 个 拥 有 自 主 卫 星 导 航 系 统 的 国 家 第 二 步,2012 年 左 右, 建 成 北 斗 区 域 卫 星 导 航 系 统, 提 供 亚 太 地 区 服 务 能 力 第 三 步,2020 年 左 右, 建 成 由 30 余 颗 卫 星 组 成 的 北 斗 全 球 卫 星 导 航 系 统 这 次 发 射 的 卫 星 和 火 箭 分 别 由 中 国 航 天 科 技 集 团 公 司 所 属 中 国 空 间 技 术 研 究 院 和 中 国 运 载 火 箭 技 术 研 究 院 研 制 这 是 长 征 系 列 运 载 火 箭 的 第 137 次 飞 行 新 技 术 使 分 子 计 算 机 实 现 任 意 演 算 作 者 :Kenji Ohmori 来 源 : 自 然 物 理 学 发 布 时 间 : 日 本 自 然 科 学 研 究 机 构 分 子 科 学 研 究 所 大 森 贤 治 教 授 领 导 的 一 个 研 究 小 组 近 日 宣 布, 他 们 利 用 10 万 亿 分 之 一 秒 的 高 强 度 红 外 激 光 脉 冲, 成 功 向 一 个 分 子 中 的 量 子 力 学 原 子 状 态 ( 波 函 数 ) 瞬 间 读 入 信 息 现 在 的 高 速 信 息 处 理 依 赖 基 于 硅 晶 体 管 的 大 规 模 集 成 电 路, 但 更 大 规 模 的 集 成 电 路 会 由 于 绝 缘 体 的 幅 度 达 到 数 个 原 子 层 水 平 后 而 出 现 电 子 渗 出, 导 致 过 热 和 错 误 发 生 最 新 的 纳 米 技 术 由 于 同 样 以 电 荷 为 信 息 载 体, 因 此 也 逃 不 过 这 一 命 运 为 解 决 这 一 难 题, 研 究 小 组 选 择 了 电 子 性 质 为 中 性 的 量 子 力 学 波 函 数 作 为 信 息 载 体 进 行 试 验 大 森 的 研 究 小 组 之 前 曾 成 功 利 用 0.3 纳 米 尺 寸 的 分 子 波 函 数, 使 超 级 计 算 机 的 傅 里 叶 32

34 变 换 提 高 1000 倍, 验 证 了 一 个 分 子 可 以 具 有 超 高 速 计 算 机 的 功 能 这 一 技 术 比 以 硅 晶 体 管 为 基 础 的 元 件 体 积 小 1000 倍, 速 度 却 提 高 1000 倍 以 上 但 是, 分 子 内 复 数 的 波 函 数 由 于 分 子 固 有 的 性 质, 只 能 进 行 几 种 特 定 的 计 算 要 实 现 任 意 演 算, 还 需 要 开 发 出 从 外 部 置 换 分 子 内 部 信 息 的 新 技 术 之 前 科 学 家 们 认 为 分 子 中 不 同 能 量 状 态 的 波 函 数 不 发 生 干 扰, 而 此 次 研 究 小 组 发 现, 在 10 万 亿 分 之 一 秒 高 强 度 红 外 激 光 脉 冲 的 照 射 下, 不 同 能 量 状 态 的 波 函 数 出 现 了 干 扰 这 一 全 新 的 物 理 现 象 这 种 干 扰 现 象 可 使 分 子 内 复 数 的 波 函 数 强 度 发 生 变 化, 进 而 可 成 功 从 外 部 读 入 信 息 新 成 果 意 味 着 这 一 技 术 今 后 可 能 成 为 分 子 计 算 机 的 基 础 技 术, 研 究 小 组 还 将 对 固 体 和 液 体 中 杂 乱 的 波 函 数 进 行 复 元 试 验, 以 期 建 立 分 子 计 算 机 的 基 础 技 术 33

35 生 物 医 药 内 源 性 钠 - 钾 泵 激 动 剂 调 节 痛 觉 信 息 传 递 来 源 : 中 国 科 学 院 上 海 生 命 科 学 研 究 院 发 布 时 间 : 月 10 日, 美 国 神 经 元 (Neuron) 杂 志 发 表 了 中 科 院 上 海 生 命 科 学 研 究 院 神 经 所 张 旭 研 究 员 的 博 士 后 李 开 诚 研 究 生 张 方 雄 李 昌 林 和 王 烽 等 共 同 完 成 的 研 究 论 文 他 们 发 现 了 传 导 痛 觉 的 背 根 节 神 经 元 可 以 释 放 一 种 名 为 滤 泡 素 抑 制 素 样 蛋 白 1(follistatin-like 1, FSTL1) 的 蛋 白 质, 通 过 激 动 初 级 感 觉 传 入 神 经 纤 维 上 的 钠 - 钾 泵, 调 节 痛 觉 等 感 觉 信 息 的 传 递 神 经 元 消 耗 能 量, 通 过 钠 - 钾 泵 (Na +, K + -ATPase), 在 细 胞 浆 中 浓 集 钾 离 子 并 排 出 细 胞 内 的 钠 离 子, 从 而 维 持 细 胞 膜 内 外 的 钠 钾 离 子 浓 度 梯 度, 调 控 细 胞 膜 电 位 和 兴 奋 性, 对 调 节 神 经 元 功 能 起 十 分 重 要 的 作 用 然 而, 人 们 一 直 不 清 楚 除 了 ATP 钠 和 钾 离 子 对 钠 - 钾 泵 的 驱 动 作 用, 以 及 一 些 神 经 递 质 激 素 通 过 它 们 的 受 体 间 接 地 调 节 钠 - 钾 泵 活 性 以 外, 身 体 内 是 否 存 在 可 以 直 接 激 动 钠 - 钾 浆 的 物 质, 并 对 神 经 系 统 功 能 进 行 调 节 作 者 通 过 一 系 列 的 实 验 发 现, 传 导 痛 觉 的 背 根 节 神 经 元 高 表 达 FSTL1, 并 且 通 过 清 亮 小 泡 将 FSTL1 运 输 至 脊 髓 内 的 传 入 神 经 终 末 释 放, 直 接 与 位 于 感 觉 传 入 神 经 终 末 突 触 前 膜 上 的 钠 - 钾 泵 α1 亚 基 相 结 合, 增 强 钠 - 钾 泵 活 性, 使 细 胞 膜 超 级 化, 从 而 对 感 觉 传 入 神 经 终 末 的 兴 奋 性 突 触 传 递 起 抑 制 性 调 控 作 用 课 题 组 与 南 京 大 学 模 式 动 物 研 究 所 高 翔 教 授 的 科 研 团 队 密 切 合 作, 制 备 了 当 时 国 内 第 一 例 条 件 式 敲 除 小 鼠, 在 背 根 节 神 经 元 中 特 异 性 敲 除 了 FSTL1 的 基 因 研 究 发 现,FSTL1 条 件 式 敲 除 小 鼠 兴 奋 性 突 触 传 递 增 强, 痛 觉 敏 感 度 增 强 因 此,FSTL1 作 为 第 一 个 被 发 现 的 内 源 性 钠 - 钾 泵 激 动 剂, 对 于 保 持 正 常 的 躯 体 感 觉 是 必 需 的,FSTL1 减 少 则 会 导 致 异 常 痛 觉 该 发 现 表 明, 内 源 性 钠 - 钾 泵 激 动 剂 可 以 通 过 调 控 突 触 传 递 对 神 经 系 统 功 能 起 重 要 的 影 响 该 研 究 到 了 中 国 科 学 院 科 技 部 973 项 目 国 家 自 然 科 学 基 金 等 项 目 的 资 助 FSTL1- 钠 钾 泵 系 统 调 节 突 触 传 递 的 模 式 图 : 膜 去 极 化 导 致 突 触 囊 泡 和 FSTL1 囊 泡 释 放, 释 放 的 FSTL1 激 活 位 于 初 级 感 觉 传 入 神 经 终 末 突 触 前 膜 上 的 钠 钾 泵 的 a1 亚 基, 使 细 胞 膜 超