國內(nèi)外最新科技發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新技術(shù)成果薈萃

◎ 本刊綜合報(bào)道

科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)基于里德堡原子臨界增強(qiáng)的高靈敏微波傳感

日前，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)在基于相變的精密測量上取得新進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)史保森教授、丁冬生教授課題組與丹麥奧爾胡斯大學(xué)Klaus M?lmer 教授和英國杜倫大學(xué)Charles S. Adams 教授合作，利用強(qiáng)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的相變提高了里德堡原子對微波電場測量的精度和靈敏度，靈敏度可達(dá)49 納伏每厘米每根號赫茲。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然-物理》。此次研究中，團(tuán)隊(duì)發(fā)展了里德堡原子臨界點(diǎn)與微波電場的耦合技術(shù)。基于室溫銣原子體系，利用多體系統(tǒng)相變點(diǎn)對于微波擾動更加敏感的特點(diǎn)，顯著提高了測量微波的精度和靈敏度。研究團(tuán)隊(duì)利用Fisher information 對傳感器進(jìn)行了評估，實(shí)驗(yàn)表明，相比于少體無相變的情況，多體系統(tǒng)在臨界點(diǎn)的Fisher information 顯著提高，具體提高了三個(gè)數(shù)量級。對應(yīng)于測量精度提升至少一個(gè)量級，并且隨測量時(shí)間的增加而增加，呈現(xiàn)指數(shù)增長的趨勢。

“中國天眼”發(fā)現(xiàn)迄今宇宙最大原子氣體結(jié)構(gòu)

日前， 由中科院國家天文臺研究員徐聰領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊(duì)利用“中國天眼”FAST對致密星系群“斯蒂芬五重星系”及周圍天區(qū)的氫原子氣體進(jìn)行了成像觀測，發(fā)現(xiàn)了1個(gè)尺度大約為2 百萬光年的巨大原子氣體結(jié)構(gòu)，尺度比銀河系大20 倍。這是迄今為止在宇宙中探測到的最大的原子氣體結(jié)構(gòu)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然》。“這一發(fā)現(xiàn)得益于‘中國天眼’超高靈敏度帶來的前所未有的極端暗弱天體探測能力?！毙炻斦f，“中國天眼”能夠探測到遠(yuǎn)離星系中心的極其稀薄的彌散原子氣體所發(fā)出的暗弱輻射，為研究宇宙中天體的起源打開了一個(gè)嶄新的窗口。

我國科學(xué)家在新冠病毒中發(fā)現(xiàn)RNA加帽新機(jī)制

日前，清華大學(xué)教授饒子和、婁智勇團(tuán)隊(duì)與廣州實(shí)驗(yàn)室、上海科技大學(xué)等單位合作，在新冠病毒中發(fā)現(xiàn)了一種生物界全新的RNA 加帽機(jī)制。這一發(fā)現(xiàn)不僅是對病毒生命過程理解的重要更新，也是在生物學(xué)領(lǐng)域中首次發(fā)現(xiàn)以蛋白質(zhì)為媒介來介導(dǎo)的RNA 加帽過程，拓展了生命科學(xué)中對核酸加工的認(rèn)識邊界。相關(guān)研究論文近日在線發(fā)表于《細(xì)胞》。新冠病毒是已知RNA 病毒中基因組最大的一種病毒。在病毒學(xué)傳統(tǒng)認(rèn)知中，冠狀病毒核酸的加帽通過四步反應(yīng)過程完成。科學(xué)家們此次發(fā)現(xiàn)，新冠病毒能夠利用其轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)合體中的單鏈核酸結(jié)合蛋白nsp9 作為媒介來加帽，該過程分為兩個(gè)階段。研究團(tuán)隊(duì)還闡明了核苷類抗病毒藥物抑制這一過程的分子機(jī)制，提出了全新的“induce-and-lock”（誘導(dǎo)-封閉）藥物設(shè)計(jì)機(jī)制。

我國新一代“人造太陽”創(chuàng)造運(yùn)行新紀(jì)錄

日前，隨著倒計(jì)時(shí)歸零，大屏幕上一陣強(qiáng)光閃過，數(shù)據(jù)分析小組傳來了好消息：我國新一代“人造太陽”托卡馬克裝置（HL-2M）等離子體電流突破100 萬安培（1 兆安），創(chuàng)造了我國可控核聚變裝置運(yùn)行新紀(jì)錄！HL-2M 作為我國先進(jìn)磁約束核聚變實(shí)驗(yàn)研究裝置，是我國目前規(guī)模最大、參數(shù)能力最高的托卡馬克裝置，其等離子體電流能力可達(dá)2.5 兆安以上，等離子體離子溫度可達(dá)1.5 億攝氏度，能夠?qū)崿F(xiàn)高密度、高比壓、高自舉電流運(yùn)行。未來HL-2M 將繼續(xù)有條不紊開展后續(xù)實(shí)驗(yàn)工作，沖擊更高的等離子體電流和離子溫度等參數(shù)，全面提升核聚變?nèi)齾?shù)，實(shí)現(xiàn)我國“人造太陽”研究新的飛躍。

可重編程材料實(shí)現(xiàn)選擇性自組裝

創(chuàng)建自動化結(jié)構(gòu)或機(jī)器的過程至今仍是自上而下的，需要人工、工廠或機(jī)器人進(jìn)行組裝和制造。然而，大自然組裝的方式普遍是自下而上的。日前，美國麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室研究人員引入了可涂覆于機(jī)器人立方體的磁性可重編程材料，讓它們自行組裝。過程的關(guān)鍵是使這些磁性編程對它們連接的對象具有高度選擇性，從而自組裝成特定的形狀。研究人員使用的柔性磁材料涂層來自廉價(jià)的冰箱磁鐵，賦予每個(gè)立方體的每個(gè)表面都帶有磁性特征。簽名確保每個(gè)面在平移和旋轉(zhuǎn)中都選擇性地吸引所有其他立方體中的另一個(gè)面。所有立方體都能以非常精細(xì)的分辨率進(jìn)行磁性編程。

單芯片光源創(chuàng)下數(shù)據(jù)傳輸新紀(jì)錄

來自丹麥、瑞典和日本的科學(xué)家在最新一期《自然·光子學(xué)》雜志上撰文指出，他們通過將數(shù)據(jù)分成一系列色彩包，使單個(gè)計(jì)算機(jī)芯片能通過光纖電纜，在7.9 公里范圍內(nèi)，每秒傳輸1.84 千萬億比特（PB）數(shù)據(jù)，創(chuàng)下單芯片作為光源傳輸數(shù)據(jù)新紀(jì)錄，有望催生性能更優(yōu)異芯片，提升現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的性能。為做到這一點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)首先借助激光器，將數(shù)據(jù)流分成37 個(gè)部分，每個(gè)部分都通過光纖電纜各個(gè)單獨(dú)的內(nèi)核發(fā)送。隨后每個(gè)信道中的數(shù)據(jù)被分割成223 個(gè)數(shù)據(jù)塊，每個(gè)數(shù)據(jù)塊對應(yīng)于電磁頻譜唯一部分，這樣就產(chǎn)生了一個(gè)“頻率梳”。通過這個(gè)“頻率梳”，數(shù)據(jù)能以不同顏色通過光纖光纜傳輸，而不會相互干擾。研究人員表示，盡管這塊芯片需要一個(gè)連續(xù)發(fā)光的激光器，以及將數(shù)據(jù)編碼到每個(gè)輸出流中的獨(dú)立設(shè)備，但這些可集成到芯片上，使整個(gè)設(shè)備的尺寸能與火柴盒一樣大。

DNA“納米轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白”或能高效治癌

據(jù)日前發(fā)表在《自然·通訊》上的一項(xiàng)新研究，加拿大蒙特利爾大學(xué)研究人員設(shè)計(jì)并驗(yàn)證了一種由DNA 制成的新型藥物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，這種分子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白大小僅為人頭發(fā)寬度的兩萬分之一，可通過化學(xué)編程更有效地輸送最佳濃度的藥物，以改進(jìn)癌癥和其他疾病的治療方法。成功治療疾病的關(guān)鍵是在整個(gè)治療過程中提供并維持藥物劑量。低于最佳劑量會降低效率，通常會導(dǎo)致抗藥性，而過量則會增加副作用。因此，維持血液中藥物的最佳濃度仍是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的一大挑戰(zhàn)。研究人員表示，納米轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的另一個(gè)特性是其高度通用性。由于DNA 和蛋白質(zhì)化學(xué)的高度可編程性，人們現(xiàn)在可設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白來精確輸送廣泛的治療分子。（文中所有圖片僅為示意）