科 技 成 果

科 技 成 果

紙基陶瓷可制成隨機激光器

據科技日報2016年11月22日報道，來自意大利羅馬大學和德國慕尼黑技術大學的國際團隊，創建了第一個基于纖維素紙的可控隨機激光器，其成功利用了陶瓷二氧化鈦的光散射效應。相關成果發表在《高級光學材料》雜志。慕尼黑技術大學斯特勞賓科學中心利用自然和生物材料的模型開發新的材料和技術。實驗中，研究人員用有機金屬化合物原鈦酸四乙酯浸漬常規的實驗室濾紙，待干燥后將之置于一定溫度中，生成了通常用在防曬霜中的陶瓷二氧化鈦。防曬霜的防曬效果是基于二氧化鈦的強烈光散射效應，隨機激光器也利用了這一效應。研究團隊認為，濾紙中的長纖維可形成穩定結構，因此可以作為隨機激光器的結構模板使用。研究人員還發現，在光譜儀的幫助下，他們能夠區分結構模板材料中不同波長的激光并將其單獨定位、彼此分開。雖然隨機激光器的發展仍在起步階段，但鑒于它的多方向性且多種顏色等功能特點，可用作微型開關或檢測結構變化。

歐盟研制新智能玻璃窗

據科技部網站2016年11月18日報道，由歐盟7個成員國組成的歐洲跨學科研發團隊，研制出智能玻璃窗解決方案。研發團隊采用目前歐洲市場上流行的標準三層玻璃窗格作為研究基礎，利用含有暗色納米顆粒物的水基液體替代玻璃層之間的空氣或真空，通過全自動智能調節液體中的納米顆粒物數量，使外玻璃層液體最大化吸收陽光熱量和遮擋強烈陽光，液體中納米顆粒物的數量愈多，吸收的熱量愈多和遮擋陽光的效果愈好，內玻璃層液體根據室內室外氣候環境條件，自動加熱或制冷液體以保持室內溫度舒適度。整個玻璃窗的主要功能為最大化增加玻璃窗格的隔熱性。中間環節分別由管道、儲能裝置、熱交換機和熱泵全自動智能相聯。目前，研發團隊研制的新智能玻璃窗已進入結構優化階段，可在原有基礎上至少降低30%的建筑能源消耗，具有巨大商業潛力，下一步研發團隊將進行極端氣候試驗，以確保智能玻璃窗適應任何環境條件。

加拿大、德國研究人員發明原子開關

據科技部網站2016年11月18日報道，加拿大阿爾伯塔大學國家納米中心和德國馬克斯·普朗克研究所的聯合研究團隊，制造出是目前市場上最小的開關或晶體管近1/100的原子開關，將會帶來更小、超高效的計算機，相關成果發表在《自然通訊》雜志。目前最小的晶體管約14 nm，1 nm可以容納約1000個原子，阿爾伯塔研究團隊制造的原子開關可以縮小到只有幾個原子那么大。這項發明可以帶來更節能、更小尺寸的計算機，對于解決數字設備能耗問題非常重要，全球約3%的能源被用于數字信息交換和計算機，有報告預計未來幾十年其能耗有可能上升到10%～15%，這項技術能幫助制造出超低能耗的電子設備，該團隊的目標是制造出是當前計算機或手機能耗1/1000的電子設備。

美企業利用3D打印制造渦輪機關鍵零件

據科技部網站2016年11月11日報道，美國通用電氣公司(GE)的研發人員最近成功使用3D打印技術為其渦輪機生產一種稱為柔性端口的關鍵零件，其打印過程全程60小時，打印成品有95%可以通過測試標準。今年4月，GE投入7300萬美元成立先進制造工程研發中心，目的是在3D打印、新材料、自動化、軟件平臺等先進制造技術領域重塑產品的設計與生產，未來還將為廠區和研發中心追加3.27億美元投資。

美國利用輸電線路開發低成本無線通信技術

據科技部網站2016年11月10日報道，美國AT&T公司近日宣布實施AirGig計劃，旨在利用已有的輸電線路傳輸高速無線通信數據，從而降低無線通信普及成本，這對于無線通信低覆蓋地區和其它發展中國家具有重要意義。這一計劃預計2017年進行實地試驗。目前，公司已對其100多項技術進行專利申請，在已批準的專利中，其核心是一款低成本的塑料天線，安裝在中壓輸電線路上，通過無線方式獲取電源，可發射經過調制的毫米波(24GHz以上)信號。該裝置可以與小蜂窩或分布式天線系統靈活組網，成功解決入戶問題，此外還可以監測電網中發生故障的位置，并能與智能電網應用相結合。目前，毫米波技術是美國5G無線通信研發的重點。除AT&T外，谷歌、Facebook等互聯網公司紛紛投入毫米波無線通信技術研發。美國聯邦通信委員會于2016年7月制定規則，在毫米波頻段分配了近11GHz的頻譜資源，用于未來的5G無線通信，希望美國能夠領導全球通信產業。

澳大利亞研究人員開發新型量子位

據科技部網站2016年10月31日報道，澳大利亞新南威爾士大學(UNSW)科學家開發出一種新的量子位，其量子疊加態穩定性比此前提高了10倍，有助于開發更可靠的硅基量子計算機，相關成果發表在《自然·納米技術》雜志。量子計算機的速度和能力有賴于量子系統對疊加在一起的多個量子進行同時處理，讓量子計算機能夠進行高效率的并行計算，對諸如巨大數據庫的搜索等問題具有強大的處理能力。該研究負責人表示，量子計算機最大的挑戰在于如何長時間保留量子態疊加，這有利于保留更長時間的量子信息，從而創建更可靠的量子計算機。過去10年，團隊已經能夠通過在靜態磁場中，利用硅芯片單個磷原子的電子自旋態編碼量子信息，建立了目前量子態疊加保留時間最長的固態器件量子位。此外，研究團隊提出了新的量子信息編碼方法，新型量子位實現了單個電子的自旋態與高頻振蕩電磁場耦合，由于微波產生的電磁場以非常高的頻率穩定振蕩，任何非同頻率的噪聲或干擾都沒什么效果，耦合后的量子位相比于單獨的電子自旋，其量子態疊加保留時長提高了10倍。這種新型量子位是基于標準硅芯片技術構建的，這為基于傳統計算機的現有制造工藝來創建強大而可靠的量子處理器奠定了基礎。

NASA開發新型遙感儀器探測生命跡象

據科技日報2016年11月8日報道，NASA戈達德航天飛行中心科學家，基于美軍監控空氣中危險化學物、毒氣及病原體的遙感技術，開發出一種生命跡象激光探測儀(BILI)的原型裝置，其可以探測出火星和太陽系其他星球是否存在生命跡象。BILI將是首個能掃描星際塵埃的遙感儀器，其超強激光器可向塵埃發出激光脈沖，激發塵埃云層的顆粒物發出熒光，通過對熒光光譜進行分析，即可確定這些塵埃是否含有有機生命顆粒以及這些顆粒的大小。檢測結果表明，其既能檢測出公眾場所的生物恐怖威脅，也能有效探測出火星上的有機生物信號。該裝置也能安裝在繞軌飛行的探測器上，增強NASA在太陽系搜尋生命信號的能力。研發人員將繼續改進BILI的各項性能，包括增強抗震性、減小尺寸，以確保其能探測火星地面懸浮顆粒中的痕量有機分子。

美科學家發現誘導非超導材料產生超導性的新方法

據科技日報2016年11月3日報道，美國休斯頓大學得克薩斯超導中心科學家開發出新方法，能誘導非超導材料產生超導性，還可增強超導材料的超導性能，拓展其應用范圍。相關成果發表在《美國科學院院刊》雜志。該中心華裔科學家朱經武及其團隊利用界面組裝技術，誘導非超導材料鈣鐵砷復合物界面表現出超導性，發現高溫超導體的全新方法，驗證了上世紀70年代提出的兩種不同材料交界處可誘導出超導性的理論。超導性應用領域非常廣泛，但需要制冷到絕對零度，阻礙了普及應用，新研究可以讓科學家開發出各種更便宜更高效的超導材料，并且找到能在較高溫度表現出超導性的超導體。

3D打印技術首次制造出磁體為生產特殊磁體開辟新途徑

據科技日報2016年11月1日報道，奧地利科學家研制出一種特殊的3D打印機，能打印出具有復雜形狀和精確定制磁場的永久磁體，為制造特殊磁體開辟了新途徑。新研制的磁體打印機功能與生產塑料結構的3D打印機非常類似，區別在于磁體打印機使用特制的磁性微顆粒的長絲，打印機會加熱材料并使用噴嘴點對點地將其涂在合適位置，得到的三維物體90%由磁性材料組成，10%是塑料。打印出的產品沒有磁性，在流程最后，研究人員讓打印物體接觸一個強外磁場，將其轉化成一塊永久磁體。新打印機打印的產品不僅迅速而且性價比很高，目前科學家正在對新技術進行更深入細致的研究。