瑞士科學(xué)家開發(fā)腦-脊髓接口實現(xiàn)脊髓損傷后自然行走

瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院研究團(tuán)隊開發(fā)了一種腦-脊髓接口（BSI），連接大腦和控制行走的區(qū)域，幫助慢性四肢癱患患者自然控制腿部在站立、行走、爬樓梯等運動。2023 年5 月24 日，該研究論文發(fā)表在Nature雜志上，論文標(biāo)題為Walking naturally after spinal cord injury using a brain-spine interface。

研究團(tuán)隊開發(fā)的這種腦脊柱接口由完全植入的記錄和刺激系統(tǒng)組成，在大腦皮層信號和硬膜外電刺激的模擬調(diào)制之間建立聯(lián)系，連接脊髓控制行走的區(qū)域。這種BSI 在幾分鐘內(nèi)就能完成校準(zhǔn)，且在一年內(nèi)保持穩(wěn)定，包括在家中獨立使用。受試者反饋，能夠通過BSI自然地控制腿部運動，包括站立、行走、爬樓梯，甚至穿越復(fù)雜的地形。此外，由BSI 輔助的神經(jīng)康復(fù)改善了神經(jīng)系統(tǒng)的恢復(fù)。即使關(guān)閉BSI，參與者也重新獲得了拄著拐杖在地面上行走的能力。

該結(jié)果為恢復(fù)癱瘓后的自然運動控制搭建了一個研究框架。

東京大學(xué)研究人員成功使用納米級量子傳感器實現(xiàn)高清成像

日本東京大學(xué)科學(xué)家利用六方氮化硼二維層中的硼空位，首次完成了在納米級排列量子傳感器的精細(xì)任務(wù)，從而能夠檢測磁場中的極小變化，實現(xiàn)了高分辨率磁場成像。2023 年6 月13 日，該研究成果發(fā)表在《應(yīng)用物理快報》（Appl.Phys.Lett.122,244003（2023））上。

氮化硼是一種含有氮和硼原子的薄晶體材料。氮化硼晶格中人工產(chǎn)生的自旋缺陷適合作為傳感器。

研究團(tuán)隊在制作出一層薄的六角形氮化硼薄膜后，將其附著在目標(biāo)金絲上，然后用高速氦離子束轟擊薄膜，這樣就彈出了硼原子，形成了100 平方納米的硼空位。每個光點包含許多原子大小的空位，它們的行為就像微小的磁針。光斑距離越近，傳感器的空間分辨率就越好。

當(dāng)電流流經(jīng)導(dǎo)線時，研究人員測量每個點的磁場，發(fā)現(xiàn)磁場的測量值與模擬值非常接近，這證明了高分辨率量子傳感器的有效性。即使在室溫下，研究人員也可檢測到傳感器在磁場存在的情況下自旋狀態(tài)的變化，從而檢測到局部磁場和電流。

此外，氮化硼納米薄膜只通過范德華力附著在物體上，這意味著量子傳感器很容易附著在不同的材料上。

高分辨率量子傳感器在量子材料和電子設(shè)備研究中具有潛在用途。例如，傳感器可幫助開發(fā)使用納米磁性材料作為存儲元件的硬盤。

原子大小的量子傳感器有助于科學(xué)家對人腦進(jìn)行成像、精確定位、繪制地下環(huán)境圖、檢測構(gòu)造變化和火山噴發(fā)。此次的納米級量子傳感器也將為半導(dǎo)體、磁性材料和超導(dǎo)體等領(lǐng)域提供潛在應(yīng)用。

土耳其科研人員研制出可實時檢測食物變質(zhì)的傳感器

土耳其Ko? 大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種微小的傳感器，可以實時、無線、無需電池地監(jiān)測食品新鮮度，并將結(jié)果發(fā)送到智能手機上。2023 年5 月18 日，該研究發(fā)表在《自然-食品》雜志上，標(biāo)題為Miniaturized wireless sensor enables real-time monitoring of food spoilage。

該傳感器是由一種易于合成的聚合物疊加在電極上制成的，它使用電容傳感技術(shù)來檢測富含蛋白質(zhì)的食物所產(chǎn)生的生物胺。它重約2 克，尺寸約2平方厘米。該傳感器采用了近場通信（NFC）技術(shù)，其芯片與智能手機相聯(lián)，通過天線實時無線傳輸測量值。當(dāng)兼容NFC 的智能手機放在傳感器附近時，芯片就會接收到足夠的能源。

研究人員在包裝好的雞胸肉和肋排中測試了傳感器，以展示該設(shè)備在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用。肉類樣品被儲存在不同的條件下：冷凍室、冰箱和室溫下。3 天后，監(jiān)測室溫樣品的傳感器電容上升，表明生物胺正在從肉中釋放出來，因為它已經(jīng)變質(zhì)。這表明，該傳感器有效地檢測到了腐敗現(xiàn)象。

研究人員說：“該傳感器呈現(xiàn)出可靠的性能，例如，在3 天的測量過程中，通過使用手機的即時傳感器讀數(shù)來預(yù)測食品的變質(zhì)情況。在第3 天，與儲存在冰柜中的樣品相比，室溫儲存的樣品顯示出700%的傳感器響應(yīng)變化，這證明了傳感器在檢測變質(zhì)方面的操作?！?/p>

這種設(shè)備可以用來對富含蛋白質(zhì)的食品進(jìn)行實時新鮮度/變質(zhì)監(jiān)測。此外，研究人員還展示了一種低成本材料的批量制造兼容工藝，可以制作便攜式、易于操作的設(shè)備，使其更方便地用于食品安全和食物浪費等方面。

北京航空航天大學(xué)研制成功高靈敏度石墨烯MOEMS 諧振壓力傳感器

由懸浮石墨烯制成的納米機械諧振器對壓力變化表現(xiàn)出高靈敏度。然而，由于受空氣阻尼的影響，這些設(shè)備在非真空環(huán)境中表現(xiàn)出明顯的能量損失，以及由于石墨烯的輕微滲透，參考腔內(nèi)不可避免地出現(xiàn)微弱的氣體泄漏。2023 年6 月12 日，北京航空航天大學(xué)李成副教授團(tuán)隊在ACS Appl.Mater.Interfaces 期刊發(fā)表名為“High-Sensitivity Graphene MOEMS Resonant Pressure Sensor”的論文，研究提出了一種利用微電子機械系統(tǒng)技術(shù)的新型石墨烯諧振壓力傳感器，其特點是將多層石墨烯膜密封在真空中，并粘附在帶有凹槽的壓敏硅膜上。

這種方法創(chuàng)新性地采用了間接敏感的方法，在大氣中表現(xiàn)出60 倍的能量損失，并解決了基底和石墨烯之間長期存在的氣體滲透問題。值得注意的是，所提出的傳感器表現(xiàn)出1.7 Hz/Pa 的高壓力靈敏度，比硅的同類產(chǎn)品的靈敏度高5 倍。此外，全光封裝腔結(jié)構(gòu)有助于實現(xiàn)6.9×10-5/Pa 的高信噪比和低溫度漂移（0.014%/℃）。所提出的方法為使用二維材料作為敏感膜的壓力傳感器的長期穩(wěn)定性和能量損失抑制提供了一個很好的解決方案。

MOEMS 石墨烯諧振壓力傳感器其特點是通過陽極鍵合實現(xiàn)了10-3Pa 的真空封裝，大大降低了壓力差下基底和石墨烯之間高空氣阻尼和氣體滲透造成的能量損失?？偟膩碚f，所提出的傳感器為提高信噪比和實現(xiàn)二維材料諧振傳感器的可靠使用提供了一個有前途的解決方案。