科 技 成 果

美科學家開發大腦植入新方法

據科技部網站2018年1月25日報道，美國萊斯大學的研究人員開發出一種新型裝置，可利用快速流動的液體將柔韌的導電碳納米管纖維插入大腦，以幫助記錄神經元活動，這種基于微流體的技術有望改進通過電極感知神經元信號的治療方法，為癲癇病及其他疾病患者帶來福音。研究人員認為，基于納米管的電極最終將幫助科學家發現認知過程背后的機制，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電子，但只能在其尖端與神經元溝通，因此該團隊開發出一種涂層技術包覆納米管使其絕緣，并保持納米管的直徑在15～30 μm之間，遠細于人的頭發。研究人員認為該技術最終能夠實現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。

美哈佛大學研發鈮酸鋰制造新技術

據科技部網站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材料之一。日前，哈佛大學的研究人員開發出一種技術，使用鈮酸鋰制造高性能光學微結構，打開了通往超高效集成光子電路、量子光子學及微波-光轉換等領域的大門。該項研究使用傳統微制造工藝，制造出具有超低損耗和高度光學限制的高質量鈮酸鋰器件。此成果是集成光子學和鈮酸鋰光子學的一個重大突破，將使各種光電功能成為可能，并意味著鈮酸鋰將解決數據中心光鏈路的關鍵應用問題。鈮酸鋰薄膜(TFLN)非常適用于任何需要調制光線或改變光線頻率的功能。在今后幾年中，TFLN將為數據中心提供光學模塊，以實現類似于今天電信設備的功能，但體積更小、成本更少、功耗更低。研究人員的下一步目標是在該成果基礎上，開發鈮酸鋰平臺，應用于光通信、量子計算和通信以及微波光子學等一系列領域。

美科學家發明新型電磁誘導透明光譜儀

據科技部網站2018年1月23日報道，美國國家標準技術研究院(NIST)表示，科學家發明新型電磁誘導透明(EIT)光譜儀，可以高精度測量單光子源的特性，降低通信網絡被攻擊的可能性。新型光譜儀可以推動量子通信網絡成為現實，量子通信網絡使用單個離子的光來發送信息。因為每個信息可以嵌入到單個光子的量子屬性中，所以量子力學的規律使得對方難以破譯未被發現的信息。電訊等行業都希望網絡能夠保證信息安全。NIST發明的設備通過測量光子的光譜特性克服了現行的主要技術障礙之一，與傳統光譜儀相比，其效率大幅提升。NIST科學家利用電磁誘導透明(EIT)技術，即利用原子能力來限定光在特定波長內。同時，該設備可以集合其它工藝，將EIT新型光譜儀的性能擴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換器

據科技部網站2018年1月22日報道，瑞士蘇黎世聯邦理工大學和電子技術研究所成功研制出世界首個全金屬微型光電信號轉換器，是該領域具有重要意義的創新，相關成果已在《科學》期刊上發表。目前光信號在金屬中的最遠傳輸距離為100 μm，所以微電子器件中的光電轉換單元需使用玻璃材料。此次研制的轉換器是在黃金薄膜材料表面采用蝕刻技術制成，尺度只有3 μm×36 μm。相比目前微電子器件中的光電信號轉換器，這種全金屬微型光電信號轉換器的體積縮小，而信號傳輸速率增加。據介紹，轉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，因此制造工藝簡單，成本顯著下降。轉換器具有廣泛的應用前景，研究團隊已與工業界開展合作進行產品開發。

韓國研發出新型半導體材料

據科技部網站2018年1月22日報道，韓國科學技術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合，研發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屬元素的一種，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晶納米P型半導體材料，具有持久耐用、準確性高的特點。而一維氧化鋅納米線，是一款可應用于高性能電子芯片的n型半導體材料，具有極佳的電子移動特性。研究組運用化學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。研究組負責人表示，此次研發的新型元件，將進一步推動以納米半導體像素為基礎的下一代圖像傳感器元件的商業化進程。

韓國研發出新型鎂離子電池元件

據科技部網站2018年1月19日報道，韓國忠南大學成功開發出新型鎂-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域廣泛應用。研究成果已發表在《電源雜志》。研究組表示，鎂-錫合金是新型陰極元件，與以電化學方式氧化的鎂金屬陰極不同，充放電時，在電解質之間確保穩定性。陰極材料可以與各種陽極材料結合，制作出多種鎂離子電池，制作陰極時可以調節電導率、容量和功率，進而提高電池性能。

韓國成功研發出高性能石墨烯電池

據科技部網站2018年1月18日報道，三星電子綜合技術院利用石墨烯成功開發出充電速度為現有鋰電池5倍的石墨烯電池。研究成果已發表在《自然通訊》。三星電子綜合技術院將石墨烯球作為鋰電池正極保護膜和負極材料，使鋰電池容量增加45%，充電速度增大5倍。目前智能手機電池即使采用高速充電技術仍需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。業界預測該技術有望在5年內實現產品商用化。

美國研發出超過50比特的量子模擬器

據科技部網站2018年1月18日報道，美國國家標準與技術研究院和馬里蘭大學聯合成立的聯合量子研究所(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。研究成果發表在《自然》雜志。團隊利用53臺獨立的帶有電荷的鐿金屬離子形成模擬系統，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，可以模擬傳統計算機所無法計算的復雜量子多體問題。此前，少量單獨受控的量子比特已被用于模擬分子等系統，但要擴展量子比特數卻非常困難。量子模擬器本質上是一種研究或模擬量子粒子如何交互的量子計算機，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模系統中的量子動力學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的研發打下基礎。

中國半導體量子比特高效調控取得重要進展

據科技部網站2018年1月12日報道，開發與現代半導體工藝兼容的電控量子芯片是量子計算機研制的重要方向之一。在國家重點研發計劃“量子調控與量子信息”重點專項項目“半導體量子芯片”的支持下，中國科學技術大學郭國平教授研究組在半導體量子芯片中，創新性地引入第三個量子點作為控制參數，在保證新型雜化量子比特相干性的前提下，成功實現了量子比特能級的連續調節，顯著地增強了雜化量子比特的可控性。高效調控量子點系統能級是半導體量子計算領域的一個難點問題，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，也為半導體量子計算提供了一種新的調控思路。相關研究成果發表在《Physics Review Applied》雜志。

NASA發布新型超彈性輪胎技術

據科技部網站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出一種新型超彈性輪胎。超彈性輪胎技術采用形狀記憶合金(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歷顯著的可逆應變(可達10%)，使輪胎在經受永久變形之前比其它非充氣輪胎承受更多數量級的變形。通常使用的彈塑性材料(如彈簧鋼、復合材料等)只能在屈服前承受大約0.3%～0.5%的應變。此外，使用徑向加強件形狀的形狀記憶合金提供了更多的承載能力和改進的設計靈活性。超彈性輪胎的創新技術是為火星探測任務開發的。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生裂縫。NASA計劃在2020年發射下一個火星探測器，超彈性輪胎技術將可能應用到火星探測任務上。同時，超彈性輪胎技術還能取代氣壓輪胎應用到越野和載重領域。