美科學(xué)家開(kāi)發(fā)大腦植入新方法

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年1月25日?qǐng)?bào)道，美國(guó)萊斯大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出一種新型裝置，可利用快速流動(dòng)的液體將柔韌的導(dǎo)電碳納米管纖維插入大腦，以幫助記錄神經(jīng)元活動(dòng)，這種基于微流體的技術(shù)有望改進(jìn)通過(guò)電極感知神經(jīng)元信號(hào)的治療方法，為癲癇病及其他疾病患者帶來(lái)福音。研究人員認(rèn)為，基于納米管的電極最終將幫助科學(xué)家發(fā)現(xiàn)認(rèn)知過(guò)程背后的機(jī)制，并與大腦建立直接互動(dòng)界面，使得患者能夠看到、聽(tīng)到以及控制假肢。碳納米管纖維能夠在各個(gè)方向上傳導(dǎo)電子，但只能在其尖端與神經(jīng)元溝通，因此該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種涂層技術(shù)包覆納米管使其絕緣，并保持納米管的直徑在15～30 μm之間，遠(yuǎn)細(xì)于人的頭發(fā)。研究人員認(rèn)為該技術(shù)最終能夠?qū)崿F(xiàn)將密集排列的多個(gè)微電極送入大腦，使嵌入式植入物更安全、更容易。

美哈佛大學(xué)研發(fā)鈮酸鋰制造新技術(shù)

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年1月24日?qǐng)?bào)道，鈮酸鋰因其電光特性而聞名，已成為最廣泛使用的光學(xué)材料之一。日前，哈佛大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出一種技術(shù)，使用鈮酸鋰制造高性能光學(xué)微結(jié)構(gòu)，打開(kāi)了通往超高效集成光子電路、量子光子學(xué)及微波-光轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域的大門。該項(xiàng)研究使用傳統(tǒng)微制造工藝，制造出具有超低損耗和高度光學(xué)限制的高質(zhì)量鈮酸鋰器件。此成果是集成光子學(xué)和鈮酸鋰光子學(xué)的一個(gè)重大突破，將使各種光電功能成為可能，并意味著鈮酸鋰將解決數(shù)據(jù)中心光鏈路的關(guān)鍵應(yīng)用問(wèn)題。鈮酸鋰薄膜(TFLN)非常適用于任何需要調(diào)制光線或改變光線頻率的功能。在今后幾年中，TFLN將為數(shù)據(jù)中心提供光學(xué)模塊，以實(shí)現(xiàn)類似于今天電信設(shè)備的功能，但體積更小、成本更少、功耗更低。研究人員的下一步目標(biāo)是在該成果基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)鈮酸鋰平臺(tái)，應(yīng)用于光通信、量子計(jì)算和通信以及微波光子學(xué)等一系列領(lǐng)域。

美科學(xué)家發(fā)明新型電磁誘導(dǎo)透明光譜儀

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年1月23日?qǐng)?bào)道，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(NIST)表示，科學(xué)家發(fā)明新型電磁誘導(dǎo)透明(EIT)光譜儀，可以高精度測(cè)量單光子源的特性，降低通信網(wǎng)絡(luò)被攻擊的可能性。新型光譜儀可以推動(dòng)量子通信網(wǎng)絡(luò)成為現(xiàn)實(shí)，量子通信網(wǎng)絡(luò)使用單個(gè)離子的光來(lái)發(fā)送信息。因?yàn)槊總€(gè)信息可以嵌入到單個(gè)光子的量子屬性中，所以量子力學(xué)的規(guī)律使得對(duì)方難以破譯未被發(fā)現(xiàn)的信息。電訊等行業(yè)都希望網(wǎng)絡(luò)能夠保證信息安全。NIST發(fā)明的設(shè)備通過(guò)測(cè)量光子的光譜特性克服了現(xiàn)行的主要技術(shù)障礙之一，與傳統(tǒng)光譜儀相比，其效率大幅提升。NIST科學(xué)家利用電磁誘導(dǎo)透明(EIT)技術(shù)，即利用原子能力來(lái)限定光在特定波長(zhǎng)內(nèi)。同時(shí)，該設(shè)備可以集合其它工藝，將EIT新型光譜儀的性能擴(kuò)展到任何其它波長(zhǎng)范圍，且不影響光譜分辨力、高波長(zhǎng)精度和高檢測(cè)靈敏度。這將為夜間構(gòu)建有效量子中繼器提供可靠的工具。

瑞士研制成功全金屬微型光電信號(hào)轉(zhuǎn)換器

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年1月22日?qǐng)?bào)道，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)和電子技術(shù)研究所成功研制出世界首個(gè)全金屬微型光電信號(hào)轉(zhuǎn)換器，是該領(lǐng)域具有重要意義的創(chuàng)新，相關(guān)成果已在《科學(xué)》期刊上發(fā)表。目前光信號(hào)在金屬中的最遠(yuǎn)傳輸距離為100 μm，所以微電子器件中的光電轉(zhuǎn)換單元需使用玻璃材料。此次研制的轉(zhuǎn)換器是在黃金薄膜材料表面采用蝕刻技術(shù)制成，尺度只有3 μm×36 μm。相比目前微電子器件中的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換器，這種全金屬微型光電信號(hào)轉(zhuǎn)換器的體積縮小，而信號(hào)傳輸速率增加。據(jù)介紹，轉(zhuǎn)換器使用的金屬材料不僅限于貴金屬，使用普通金屬材料如銅也可實(shí)現(xiàn)，因此制造工藝簡(jiǎn)單，成本顯著下降。轉(zhuǎn)換器具有廣泛的應(yīng)用前景，研究團(tuán)隊(duì)已與工業(yè)界開(kāi)展合作進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

韓國(guó)研發(fā)出新型半導(dǎo)體材料

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年1月22日?qǐng)?bào)道，韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院研究小組將鎢硒二維納米膜與一維氧化鋅納米線雙重結(jié)合，研發(fā)出能感知從紫外線到近紅外線的下一代光二極管元件。此次研究使用的鎢硒二維納米膜屬于硫?qū)僭氐囊环N，是可以在柔軟顯示屏、傳感器、柔軟電子元件使用的二維壓層結(jié)晶納米P型半導(dǎo)體材料，具有持久耐用、準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)。而一維氧化鋅納米線，是一款可應(yīng)用于高性能電子芯片的n型半導(dǎo)體材料，具有極佳的電子移動(dòng)特性。研究組運(yùn)用化學(xué)氣象沉積方法將合成的一維氧化鋅納米線與二維納米膜混合形成PN型光二極管元件，將其運(yùn)用到圖像傳感器像素中。研究組負(fù)責(zé)人表示，此次研發(fā)的新型元件，將進(jìn)一步推動(dòng)以納米半導(dǎo)體像素為基礎(chǔ)的下一代圖像傳感器元件的商業(yè)化進(jìn)程。

韓國(guó)研發(fā)出新型鎂離子電池元件

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年1月19日?qǐng)?bào)道，韓國(guó)忠南大學(xué)成功開(kāi)發(fā)出新型鎂-錫合金陰極元件，具有高容量的充放電性能，有望在下一代脫鋰二次電池領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。研究成果已發(fā)表在《電源雜志》。研究組表示，鎂-錫合金是新型陰極元件，與以電化學(xué)方式氧化的鎂金屬陰極不同，充放電時(shí)，在電解質(zhì)之間確保穩(wěn)定性。陰極材料可以與各種陽(yáng)極材料結(jié)合，制作出多種鎂離子電池，制作陰極時(shí)可以調(diào)節(jié)電導(dǎo)率、容量和功率，進(jìn)而提高電池性能。

韓國(guó)成功研發(fā)出高性能石墨烯電池

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年1月18日?qǐng)?bào)道，三星電子綜合技術(shù)院利用石墨烯成功開(kāi)發(fā)出充電速度為現(xiàn)有鋰電池5倍的石墨烯電池。研究成果已發(fā)表在《自然通訊》。三星電子綜合技術(shù)院將石墨烯球作為鋰電池正極保護(hù)膜和負(fù)極材料，使鋰電池容量增加45%，充電速度增大5倍。目前智能手機(jī)電池即使采用高速充電技術(shù)仍需1小時(shí)才能充滿，但石墨烯電池只需12分鐘即可。另外，該電池升溫至60℃依然能夠維持穩(wěn)定性，因此還可適用于電動(dòng)汽車。三星電子已在美國(guó)和韓國(guó)申請(qǐng)了專利。業(yè)界預(yù)測(cè)該技術(shù)有望在5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品商用化。

美國(guó)研發(fā)出超過(guò)50比特的量子模擬器

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年1月18日?qǐng)?bào)道，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院和馬里蘭大學(xué)聯(lián)合成立的聯(lián)合量子研究所(JQI)科研人員利用離子阱制成53臺(tái)量子比特的模擬器，用來(lái)研究量子磁體的相變。研究成果發(fā)表在《自然》雜志。團(tuán)隊(duì)利用53臺(tái)獨(dú)立的帶有電荷的鐿金屬離子形成模擬系統(tǒng)，這些離子被電極限制在近似真空的電磁場(chǎng)中。通過(guò)利用激光操縱這些離子，可以模擬傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)所無(wú)法計(jì)算的復(fù)雜量子多體問(wèn)題。此前，少量單獨(dú)受控的量子比特已被用于模擬分子等系統(tǒng)，但要擴(kuò)展量子比特?cái)?shù)卻非常困難。量子模擬器本質(zhì)上是一種研究或模擬量子粒子如何交互的量子計(jì)算機(jī)，用于解決特定問(wèn)題的專用量子計(jì)算。此次突破有望為研究更大規(guī)模系統(tǒng)中的量子動(dòng)力學(xué)和量子模擬提供一個(gè)前所未有的平臺(tái)，也為通用型量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)打下基礎(chǔ)。

中國(guó)半導(dǎo)體量子比特高效調(diào)控取得重要進(jìn)展

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年1月12日?qǐng)?bào)道，開(kāi)發(fā)與現(xiàn)代半導(dǎo)體工藝兼容的電控量子芯片是量子計(jì)算機(jī)研制的重要方向之一。在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“量子調(diào)控與量子信息”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目“半導(dǎo)體量子芯片”的支持下，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭國(guó)平教授研究組在半導(dǎo)體量子芯片中，創(chuàng)新性地引入第三個(gè)量子點(diǎn)作為控制參數(shù)，在保證新型雜化量子比特相干性的前提下，成功實(shí)現(xiàn)了量子比特能級(jí)的連續(xù)調(diào)節(jié)，顯著地增強(qiáng)了雜化量子比特的可控性。高效調(diào)控量子點(diǎn)系統(tǒng)能級(jí)是半導(dǎo)體量子計(jì)算領(lǐng)域的一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題，該工作不僅為雜化量子比特的可控性問(wèn)題提供了一個(gè)可能的解決方案，也為半導(dǎo)體量子計(jì)算提供了一種新的調(diào)控思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Physics Review Applied》雜志。

NASA發(fā)布新型超彈性輪胎技術(shù)

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年1月4日?qǐng)?bào)道，NASA宣布，NASA格倫研究中心與固特異輪胎與橡膠公司合作開(kāi)發(fā)出一種新型超彈性輪胎。超彈性輪胎技術(shù)采用形狀記憶合金(主要是鎳鈦及其衍生物)作為車輪的承重組件，能記住自身初始形狀。這些形狀記憶合金能夠經(jīng)歷顯著的可逆應(yīng)變(可達(dá)10%)，使輪胎在經(jīng)受永久變形之前比其它非充氣輪胎承受更多數(shù)量級(jí)的變形。通常使用的彈塑性材料(如彈簧鋼、復(fù)合材料等)只能在屈服前承受大約0.3%～0.5%的應(yīng)變。此外，使用徑向加強(qiáng)件形狀的形狀記憶合金提供了更多的承載能力和改進(jìn)的設(shè)計(jì)靈活性。超彈性輪胎的創(chuàng)新技術(shù)是為火星探測(cè)任務(wù)開(kāi)發(fā)的。NASA好奇號(hào)探測(cè)器的輪胎使用固體鋁材料，非常硬、但不夠堅(jiān)固且容易產(chǎn)生裂縫。NASA計(jì)劃在2020年發(fā)射下一個(gè)火星探測(cè)器，超彈性輪胎技術(shù)將可能應(yīng)用到火星探測(cè)任務(wù)上。同時(shí)，超彈性輪胎技術(shù)還能取代氣壓輪胎應(yīng)用到越野和載重領(lǐng)域。