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　　先進制造

　　新型晶圓級集成方法可能引發計算機電子制造業的革命

　　據Science Daily網站2017年3月2日報道，英國埃克塞特大學、俄羅斯斯科爾科沃科技研究所、愛爾蘭都柏林大學、法國國立機械和微技術學校的研究團隊提出了一種利用合成化學和微流體技術在CMOS光子芯片上對二維材料進行晶圓級集成的新方法。他們展示了一種光流控波導系統設計，它可通過優化使得在設備操作過程中對二維傳播的薄片進行同步原位拉曼光譜學監控。他們分析驗證了該方法，為使用該方法制造芯片提供了藍圖。

　　先進材料

　　捷克科學家開發出磁性碳

　　據Physorg網站2017年3月6日報道，捷克帕拉斯基大學科學家描述了用羥基替代氟化石墨烯中的氟原子制備一系列室溫下有機磁體的簡單、可控方法。根據其化學成分，新的石墨烯衍生物顯示出在室溫下的反鐵磁序。這種二維磁鐵在低溫下轉為鐵磁態，顯示出具有極大的磁矩。石墨烯磁性材料已應用于利用外部磁場的自旋電子學、電子學、靶向給藥和分子分離。

　　迄今最復雜的納米晶體設計

　　據Science Daily網站2017年3月3日報道，美國西北大學、密歇根大學、德國弗里德里希亞力山大大學研究團隊將DNA修飾三角雙錐體組裝進包合物結構中。包合物包含可捕獲其它分子的較大孔隙結構。圖片顯示至少有大單域結構或多域材料三種不同的結構形式。這些結構是通過可編程組裝而來的最復雜的結構。這些籠狀結構具有許多潛在應用，包括控制光線、捕捉污染物和輸送藥物。還可能出現一些新型的透鏡、激光器和斗篷材料。

　　新型類石墨烯材料可能具有帶隙

　　據Nanotechweb網站2017年3月3日報道，美國內布拉斯加大學、布法羅紐約州立大學、波士頓學院、塔夫茨大學、波蘭雅蓋隆大學、德國拜羅伊特大學研究團隊通過加熱銥基體上含硼、氮、碳的一種有機分子制得“六方-硼-碳-氮”(h-BCN)。h-BCN具有直接電子帶隙，帶隙尺寸介于無能隙石墨烯和六方氮化硼之間，可以使該材料比石墨烯更好地用于電子應用。該研究可以作為新一代電子晶體管、電路和傳感器的起點，這些電子晶體管、電路和傳感器比迄今所用的電子元件小得多并更易于彎曲。

　　仿生工藝使材料輕巧、堅固并在納米及宏觀尺度上可編程

　　據Science Daily網站2017年3月2日報道，結構蛋白是自然界的構造塊。當科學家們試圖模仿這種結構時，在某個尺度上的控制阻礙了其它尺度上的控制。塔夫茨大學的研究人員將天然材料自下而上的自組裝特征與自上而下的定向組裝特征相結合，同時控制所有尺度的幾何、微機械約束和溶劑去除動力學。他們證實了其使用的絲素蛋白水凝膠工藝源自蠶繭技術。通過控制微型模具圖案、凝膠收縮、模具變形和絲素脫水，精確地設計出了材料的最終形狀和力學性能。他們認為這種方法適用于其它生物材料、復合材料和合成水凝膠。

　　研究發現具有超強防霧能力的疏水性納米結構

　　據布魯克海文國家實驗室網站2017年3月2日報道，美國布魯克海文國家實驗室和法國狄德羅大學研究了旨在模仿自然系統的模型材料的主要防霧機理，并指出紋理特征大小和形狀的重要性。雖然暴露在霧中大大地減損了疏水結構的疏水性，但通過將結構縮放至納米尺寸可以最大限度降低失效率。如果疏水性表面由納米錐組成，其將產生接近 1 的霧化效率，則原本的減損效果無法測量。

　　納米“三明治”提供獨特的性能

　　據Physorg網站2017年2月27日報道，萊斯大學的研究人員探索了封裝各種氧化鎂團簇的單層和雙層石墨烯的各種電子和光學特性。通過將吸附穩定性、幾何結構、電荷轉移、能帶結構、光學吸收譜和范德華力相關聯，他們解碼了氧化鎂/石墨烯系統的光電可變性能的各種增效作用。他們發現相比于其孤立的中性片，石墨烯層上的二維氧化鎂薄片對表面具有極化效應，將電荷從石墨烯轉移至n摻雜薄片，破壞了石墨烯層的對稱性。這些研究成果已應用于光電子學。

　　MIT 研究人員創造物質新形態：超固體

　　據MIT News網站2017年3月2日報道，麻省理工學院的研究人員創造出一種新的物質形態：超固體，這種物質形態同時具備了固體的和超流體的性質。該團隊利用激光操縱玻色-愛因斯坦凝聚態，使其聚集到一種物質的量子態。這種量子態具有類似于固體的剛性結構特性，同時還擁有超流體本身的無粘性流動特性。對這種明顯矛盾的物質狀態的研究可能更好地理解超流體與超導體，這對超導磁體和傳感器以及高效能源傳輸等行業的發展具有重要作用。

　　新型薄膜可自我修復損傷

　　據Nanowerk網站2017年3月2日報道，二維材料廣泛應用于過濾、傳感、納米電子學和生物醫學設備。類肽自組裝形成二維晶體材料，具有與細胞膜相似的性質。美國太平洋西北國家實驗室、華盛頓大學、中國華東師范大學研究團隊已證實，這些薄膜的脂質樣設計基本上可以通過在納米級薄膜中插入新的不同官能團模式進行重寫以生產多功能的二維材料。自我修復能力可用來在單一連續膜內創建毫微米級的不同官能團。

　　科學家們發現相鄰金屬具特殊磁場

　　據Science Daily網站2017年3月2日報道，美國阿貢國家實驗室、國家標準技術研究所、布魯克海文國家實驗室、伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校等發現電子從錳氧化物流向鄰近的鎳氧化物時，產生類似于螺旋線中具有扭曲圖案的磁場。鎳氧化物原子間的磁化率各不相同。不同磁向可以用以對一種新型磁記憶數據進行編碼或形成可能用于量子計算機中的新型超導體。

　　通信技術

　　2020年預計全球有大約 20，000 顆衛星在地球中低軌道運行

　　據Next Big Future網站2017年3月4日報道，SpaceX、OneWeb、Telesat、O3b Networks和Theia Holdings五家公司均通告美國聯邦通訊委員會（FCC），他們計劃在非地球同步軌道上提供V波段衛星星座，為美國和其它地方提供通信服務。到目前為止，引起關注的V波段頻譜直接位于Ka頻帶之上，約37GHz到低50GHz范圍，尚未被大量地用于商業通信服務。大多數公司表示將V波段衛星的潛在用途作為對現有Ku或Ka波段星座計劃的后續計劃。

　　等離子激元器件以 100Gbit/s 的速度向光鏈路提供寬帶調制

　　據Physorg網站2017年3月2日報道，一個瑞士、德國、美國的國際研究團隊開發了寬帶等離子激元調制器，該調制器具有兩對金電極，由不到一百納米寬的窄槽分隔。插槽填充有機光電材料，其光線折射特性預計在外加電場會發生改變。調制信號是通過兩個電光材料光支路的組合信號。由于這些設備較短，高非線性造成的等離子體損失較低。

　　能源

　　創建可持續、高能量密度電池

　　據Science Daily網站2017年3月3日報道，為了了解二氧化錳的全部放電容量，紐約城市大學的研究人員使用能夠可逆進行6000多次雙電子容量近滿放電的Cu2+插入氧化鉍陰極夾層中。他們利用Cu的氧化還原電位，在溶解與沉淀過程中將Cu可逆插入雙水鈉錳礦層狀結構，以穩定并提高其電荷轉移特性。這一工藝已在催化和金屬離子插入層狀結構中得以應用。該電池擬用于電網中。這將使太陽能和風能的廣泛使用變得可行。

　　獨特的光催化劑材料將二氧化碳排放物轉化為可再生烴燃料

　　據Physorg網站2017年3月3日報道，德州農工大學的研究人員利用人工光合作用，正在從事一項將二氧化碳和廢物轉化為太陽能燃料的研究。在這一過程中，光催化劑材料具有一些獨特的性能并充當半導體，通過吸收陽光激發半導體中的電子，產生電勢，使得水和二氧化碳得到電子失去氧，形成一氧化碳和氫氣，二者一起可以轉化為液態烴燃料。

　　核聚變的新途徑

　　據Eurekalert網站2017年3月2日報道，美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校、萊斯大學、智利大學的研究團隊提出通過使用激光脈沖波形原子就能使原子靠近足以形成聚合，而不是通過壓縮引起熱核聚變。激光相干控制可以精確操縱核運動，使核碰撞時的相空間密度非常大。他們通過激光脈沖相干控制將氘和氚核的量子波包傳播結合在脈沖場分子中，以顯示核碰撞速率的提高可能有助于μ介子的催化聚變。

　　調整電解質使鋰金屬電池更優

　　據Science Daily網站2017年3月1日報道，為解決鋰電池的枝晶問題并提供快速、高效充電，美國西北太平洋國家實驗室和阿貢國家實驗室向快速充電的電解質中加入了少量六氟磷酸鋰。他們將含添加劑的電解質與鋰陽極和鋰鎳錳鈷氧化物陰極配對組合，得到了一個快速、高效、高壓的電池。電池性能非常好，因為添加劑有助于在電池的鋰陽極上形成堅固的碳酸酯聚合物保護層。該薄層防止鋰在不良的副反應中被耗盡，以免電池受到損壞。

　　神經科學

　　腦控機器人

　　據MIT News網站2017年3月6日報道，對于讓機器人完成我們想要做的事情，它們需要學會錯綜復雜的人類語言。美國波士頓大學和麻省理工學院正在創建一種反饋系統，該系統讓人們僅僅使用他們的大腦就可以立即糾正機器人的錯誤。使用來自記錄腦部活動的腦電圖（EEG）監視器的數據，系統可以檢測到人類是否注意到機器人執行對象分類任務時所犯的錯誤。該團隊全新的機器學習算法使系統能夠在10-30毫秒內識別分類腦電波。

　　光子學

　　通過光聲效應產生光學超聲波

　　據Nanowerk網站2017年3月2日報道，物質吸收短脈沖或調制光源時發生光聲效應，產生聲波。聲音最初產生時的形狀由光被吸收時的位置所決定。英國的研究人員開發出一種算法，允許用戶輸入所需的三維聲場，并輸出生成此聲場的三維可打印表面輪廓，為所需的應用快速、方便地設計表面或“透鏡”。這項研究已應用于聲學鑷子和藥物輸送。

　　研究人員演示了新型激光器

　　據Physorg網站2017年3月3日報道，荷蘭的研究人員耦合鏈接了單一的約瑟夫遜結與超導微腔，并將該裝置冷卻至超低溫度(＜1開爾文)。當一個小的直流電壓被施加到這個約瑟夫遜結上時，該裝置發出微波相干光束。由于芯片上的激光器完全由超導體制成，采用低于皮瓦功率運行使其更穩定、更節能。這種裝置為很多應用程序的開發打開了大門，具有最小功耗的微波輻射是這種應用開發的鑰匙，例如控制可擴展量子計算機的量子比特。

　　信息技術

　　數獨為DNA數據存儲提供編碼新策略

　　據IEEE Spectrum網站2017年3月2日報道，DNA具有提供大容量信息存儲的潛力。然而，目前的方法僅能夠使用理論最大值的一小部分。哥倫比亞大學的研究人員提出了DNA源泉，它接近每個核苷酸所存儲信息的理論最大值。他們證實了信息的高效編碼（包括完整的計算機操作系統）存儲進在多輪聚合酶鏈反應后仍可以完全恢復的DNA。他們使存儲容量較以往報告的容量增加了60%，一克DNA上存儲了215拍字節（1PB=1024TB）的數據。

作者：北京海鷹科技情報研究所 葛悅濤 李磊

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