人類和機(jī)械的結(jié)合，從短期來看是醫(yī)療健康領(lǐng)域的需求，但著眼于未來，有機(jī)體與智能機(jī)械的結(jié)合是現(xiàn)代科技發(fā)展的目標(biāo)之一，強(qiáng)健的體魄、有趣的靈魂、永生的意識(shí)，無一不是我們追求的。無論是有機(jī)生物、智能機(jī)械，還是結(jié)合后的半機(jī)械人，其存活和發(fā)展都離不開能源。

人工神經(jīng)細(xì)胞

新興的生物電子學(xué)領(lǐng)域側(cè)重于開發(fā)可植入和可穿戴的醫(yī)療設(shè)備，以調(diào)節(jié)目標(biāo)組織的生物電活動(dòng)來產(chǎn)生治療效果。肢體殘障人士可以通過安裝假肢重新站立起來，但義肢的靈活使用還未實(shí)現(xiàn)，有著其他生理問題的殘疾人的體外器官合成亦是醫(yī)學(xué)界亟待解決的難題。所有合成組織器官，在與人體實(shí)現(xiàn)真正融合的過程中，都存在神經(jīng)連接的問題。

神經(jīng)元是神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和機(jī)能單位，在體內(nèi)發(fā)揮著接受刺激、產(chǎn)生興奮并傳導(dǎo)興奮的作用。傳統(tǒng)的生物輔助神經(jīng)裝置采用較硬的電極，如金屬，這種電極常隨著時(shí)間的推移而退化，失去與活體細(xì)胞的溝通，此外，金屬類的電極材料構(gòu)成的設(shè)備和組織接觸界面容易導(dǎo)致人體組織損傷。

近日，牛津大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)發(fā)表了論文《合成神經(jīng)中的平行傳輸》，文章表示，他們第一次在實(shí)驗(yàn)室使用柔軟、靈活的生物相容性材料合成了人工神經(jīng)元。該人工合成神經(jīng)元由納米級(jí)的水滴和水凝膠纖維制成，并通過脂質(zhì)雙層連接，直徑約為0.7毫米。人工神經(jīng)元與天然細(xì)胞一樣，能夠從終端釋放神經(jīng)遞質(zhì)，啟動(dòng)下游反應(yīng)，在幾厘米的距離內(nèi)快速傳遞電化學(xué)信號(hào)。不同的是，在人工神經(jīng)元中，信號(hào)的傳輸由離子傳導(dǎo)的蛋白質(zhì)孔介導(dǎo)，由光驅(qū)動(dòng)的質(zhì)子泵提供動(dòng)力。通過將多個(gè)神經(jīng)元捆綁合成神經(jīng)，科研人員證明了不同的信號(hào)可以沿著平行軸突同時(shí)傳遞，從而傳輸信息。這一科研成果可應(yīng)用于非生物和生物的接觸界面、神經(jīng)機(jī)器人、神經(jīng)義肢和計(jì)算領(lǐng)域。

（據(jù)《自然·化學(xué)》2022.04.21）

靈光一現(xiàn)：機(jī)械改裝不再是夢(mèng)，半機(jī)械人的實(shí)現(xiàn)離我們更進(jìn)一步。于體魄而言，生物相容性材料可以用來修復(fù)或是改裝心臟、眼睛、肢體等，將人體與科學(xué)技術(shù)相連接;于思想而言，人的意識(shí)與化學(xué)材料、與機(jī)器相融合，可以被設(shè)置儲(chǔ)藏在機(jī)器中長(zhǎng)存。

捕獲冷熱能量

人類的生存需要能源，蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物是不可或缺的能量來源;日常生活同樣依賴石油、天然氣和電能等形形色色的能源。這些耳熟能詳?shù)哪茉此鶅?chǔ)存的能量來自何方？太陽熱源和外太空冷源，是地球上兩種最重要的可再生熱力學(xué)資源，是地球能量循環(huán)的終極冷熱源。因此，通過光熱進(jìn)行太陽熱能轉(zhuǎn)換和通過輻射冷卻采集外太空低溫冷量，成為科學(xué)家們的重要課題。

由于光熱轉(zhuǎn)換和輻射冷卻的過程存在紅外光譜沖突，目前大多數(shù)方法都是靜態(tài)的和單功能的，只能在陽光下或是黑暗中分別加熱或冷卻。近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的裴剛教授和國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室的周崇文聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，突破了目前對(duì)太陽和外太空能量的單一利用方式，相關(guān)將科研成果以“用于從太陽和外太空持續(xù)采集能量的光熱和輻射冷卻的自適應(yīng)整合”為題發(fā)表在國際期刊PNAS上。

研究團(tuán)隊(duì)研制出一種基于二氧化釩相變材料的多層膜光譜選擇性自適應(yīng)涂層。該涂層在日光照射下表現(xiàn)出光熱吸收特性，表面溫度可高于環(huán)境溫度170℃，在夜間無輻照的條件下表現(xiàn)出輻射制冷特性，表面溫度可低于環(huán)境溫度20℃，具有白天光熱轉(zhuǎn)換、夜間輻射制冷的自適應(yīng)功能。這一成果不僅為太陽熱源和外太空冷源的能量捕獲和利用提供了全新途徑，涂層器件可以二十四小時(shí)運(yùn)行的能力更是極大地提高了捕獲冷熱能量的綜合效率。

（據(jù)《美國科學(xué)院院報(bào)》2022.04.19）

靈光一現(xiàn)：優(yōu)秀的科幻巨作總離不了龐大的背景設(shè)定，無論是賽博朋克、異星世界，還是末世廢土，于人類，于機(jī)器人仿生人，于任何外星生物而言，能源都是生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，如何捕獲以及利用宇宙之中的能量自然也是永恒的話題。當(dāng)我們對(duì)宇宙能量予取予求、操作自如，取用秩序和分配法則是否如舊？新世界將如何架構(gòu)？