科 技 成 果

美科學(xué)家開發(fā)大腦植入新方法

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年1月25日報道，美國萊斯大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種新型裝置，可利用快速流動的液體將柔韌的導(dǎo)電碳納米管纖維插入大腦，以幫助記錄神經(jīng)元活動，這種基于微流體的技術(shù)有望改進(jìn)通過電極感知神經(jīng)元信號的治療方法，為癲癇病及其他疾病患者帶來福音。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)知過程背后的機(jī)制，并與大腦建立直接互動界面，使得患者能夠看到、聽到以及控制假肢。碳納米管纖維能夠在各個方向上傳導(dǎo)電子，但只能在其尖端與神經(jīng)元溝通，因此該團(tuán)隊開發(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日報道，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，開發(fā)鈮酸鋰平臺，應(yīng)用于光通信、量子計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日報道，美國國家標(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量子通信網(wǎng)絡(luò)成為現(xiàn)實，量子通信網(wǎng)絡(luò)使用單個離子的光來發(fā)送信息。因為每個信息可以嵌入到單個光子的量子屬性中，所以量子力學(xué)的規(guī)律使得對方難以破譯未被發(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)備通過測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)，即利用原子能力來限定光在特定波長內(nèi)。同時，該設(shè)備可以集合其它工藝，將EIT新型光譜儀的性能擴(kuò)展到任何其它波長范圍，且不影響光譜分辨力、高波長精度和高檢測靈敏度。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轉(zhuǎn)換器

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年1月22日報道，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全金屬微型光電信號轉(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轉(zhuǎn)換器，這種全金屬微型光電信號轉(zhuǎn)換器的體積縮小，而信號傳輸速率增加。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現(xiàn)，因此制造工藝簡單，成本顯著下降。轉(zhuǎn)換器具有廣泛的應(yīng)用前景，研究團(tuán)隊已與工業(yè)界開展合作進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。

韓國研發(fā)出新型半導(dǎo)體材料

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年1月22日報道，韓國科學(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。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特性。研究組運用化學(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日報道，韓國忠南大學(xué)成功開發(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，在電解質(zhì)之間確保穩(wěn)定性。陰極材料可以與各種陽極材料結(jié)合，制作出多種鎂離子電池，制作陰極時可以調(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日報道，三星電子綜合技術(shù)院利用石墨烯成功開發(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汽車。三星電子已在美國和韓國申請了專利。業(yè)界預(yù)測該技術(shù)有望在5年內(nèi)實現(xiàn)產(chǎn)品商用化。

美國研發(fā)出超過50比特的量子模擬器

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年1月18日報道，美國國家標(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臺量子比特的模擬器，用來研究量子磁體的相變。研究成果發(fā)表在《自然》雜志。團(tuán)隊利用53臺獨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中。通過利用激光操縱這些離子，可以模擬傳統(tǒng)計算機(jī)所無法計算的復(fù)雜量子多體問題。此前，少量單獨受控的量子比特已被用于模擬分子等系統(tǒng)，但要擴(kuò)展量子比特數(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算機(jī)，用于解決特定問題的專用量子計算。此次突破有望為研究更大規(guī)模系統(tǒng)中的量子動力學(xué)和量子模擬提供一個前所未有的平臺，也為通用型量子計算機(jī)的研發(fā)打下基礎(chǔ)。

中國半導(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日報道，開發(fā)與現(xiàn)代半導(dǎo)體工藝兼容的電控量子芯片是量子計算機(jī)研制的重要方向之一。在國家重點研發(fā)計劃“量子調(diào)控與量子信息”重點專項項目“半導(dǎo)體量子芯片”的支持下，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭國平教授研究組在半導(dǎo)體量子芯片中，創(chuàng)新性地引入第三個量子點作為控制參數(shù)，在保證新型雜化量子比特相干性的前提下，成功實現(xiàn)了量子比特能級的連續(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)控量子點系統(tǒng)能級是半導(dǎo)體量子計算領(lǐng)域的一個難點問題，該工作不僅為雜化量子比特的可控性問題提供了一個可能的解決方案，也為半導(dǎo)體量子計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日報道，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)計靈活性。超彈性輪胎的創(chuàng)新技術(shù)是為火星探測任務(wù)開發(fā)的。NASA好奇號探測器的輪胎使用固體鋁材料，非常硬、但不夠堅固且容易產(chǎn)生裂縫。NASA計劃在2020年發(fā)射下一個火星探測器，超彈性輪胎技術(shù)將可能應(yīng)用到火星探測任務(wù)上。同時，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。