前沿掃描六則

人造模擬細(xì)胞具有活細(xì)胞基本功能

活細(xì)胞的一個(gè)基本功能是可以從環(huán)境中獲取能量，將分子吸入和排出自身系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)利用能量將這些分子從低濃度區(qū)移動(dòng)到高濃度區(qū)時(shí)，這個(gè)過程被稱為主動(dòng)運(yùn)輸。近日，美國紐約大學(xué)和芝加哥大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種人造細(xì)胞狀結(jié)構(gòu)，能利用無機(jī)物自主攝取、加工和排出物質(zhì)，重現(xiàn)活細(xì)胞的基本功能。這項(xiàng)研究為創(chuàng)造“模擬細(xì)胞”提供了藍(lán)圖，其潛在應(yīng)用范圍包括藥物輸送、環(huán)境科學(xué)等。

你的房間有望變成充電系統(tǒng)

當(dāng)前的無線傳輸技術(shù)已經(jīng)可以用于給小型電子產(chǎn)品充電，但這些系統(tǒng)基本都需要這些設(shè)備保持靜態(tài)，且與充電座或充電板的距離保持在數(shù)厘米內(nèi)。日本東京大學(xué)研究人員開發(fā)了一種技術(shù)，利用墻內(nèi)導(dǎo)電表面上多向的分散電流，把房間轉(zhuǎn)變成無線能量傳輸系統(tǒng)。該技術(shù)被稱為“多模準(zhǔn)靜態(tài)空洞共振器”（MQCR），會在整個(gè)房間內(nèi)產(chǎn)生三維磁場，能有效地結(jié)合電子設(shè)備上的小型接收線圈。目前，接收線圈需要與磁場保持合適的角度才能實(shí)現(xiàn)最大效率，但房間各處以及設(shè)備在移動(dòng)中的能量傳輸效率仍可超過37.1%。

甲蟲仿生智能設(shè)備可實(shí)時(shí)監(jiān)測皮膚病

雄性潛水甲蟲是一種水生昆蟲，它們進(jìn)化出一種特殊的黏性毛發(fā)，稱為剛毛，可以幫助其在水下附著在配偶身上。受雄性潛水甲蟲的啟發(fā)，一個(gè)國際科研團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種個(gè)性化皮膚護(hù)理智能一體式設(shè)備。該設(shè)備由微柱塞和水凝膠組成，可黏附在皮膚表面，收集和監(jiān)測體液，實(shí)時(shí)監(jiān)測皮膚的健康狀況，為更準(zhǔn)確地診斷和治療痤瘡等皮膚病鋪平了道路。今后，研究人員希望將該設(shè)備應(yīng)用于個(gè)性化皮膚治療貼片、醫(yī)用黏合材料和診斷技術(shù)。

德國物理學(xué)家創(chuàng)造了迄今最低溫度

絕對零度約為－273.15℃，是熱力學(xué)尺度上可能的最低溫度，代表著完全沒有原子運(yùn)動(dòng)或熱量的點(diǎn)。然而，科學(xué)家們不可能達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)槲覀儾豢赡軓囊粋€(gè)系統(tǒng)的原子中消除所有的動(dòng)能。一個(gè)德國團(tuán)隊(duì)在最近的一次實(shí)驗(yàn)中記錄的有效溫度僅為38 皮開爾文，比絕對零度高38 萬億分之一攝氏度。這個(gè)奇怪的實(shí)驗(yàn)涉及投放量子氣體，并通過開關(guān)磁場使其原子幾乎完全靜止。雖然該實(shí)驗(yàn)只設(shè)法實(shí)現(xiàn)了這一破紀(jì)錄的溫度長達(dá)兩秒鐘，但模擬顯示，在失重環(huán)境中，如在衛(wèi)星上，應(yīng)該有可能保持17 秒。

高能形狀記憶聚合物為機(jī)器人打造有力肌肉

拉伸或變形的形狀記憶聚合物在加熱或光照后，會恢復(fù)到原來的形狀，這些材料已在柔性機(jī)器人、智能生物醫(yī)學(xué)設(shè)備、可展開空間結(jié)構(gòu)等方面展現(xiàn)出巨大潛力。但是目前，它們儲存的能量還不能滿足需求。美國斯坦福大學(xué)科學(xué)家現(xiàn)已開發(fā)出一種形狀記憶聚合物，其存儲的能量幾乎是以前版本的6 倍。研究人員還將預(yù)拉伸的聚合物連接到木制人體模型的上臂和下臂上，用作人造肌肉。加熱時(shí)，材料收縮導(dǎo)致人體模型在肘部彎曲手臂。

研究人員創(chuàng)造了一種能發(fā)電的木質(zhì)地板

來自瑞士的研究人員已經(jīng)設(shè)計(jì)出一種方法，允許從木質(zhì)地板上的行走中收集電力。這項(xiàng)技術(shù)被稱為納米發(fā)電機(jī)，能夠從行走中產(chǎn)生足夠的電力，為測試中的燈泡供電。研究人員還調(diào)查了不同類型的木材，看看哪種木材的發(fā)電效果最好，以及發(fā)電效果與木材中的紋理方向是否有關(guān)系。最終，研究小組發(fā)現(xiàn)，由徑向切割的云杉制成的三電納米發(fā)電機(jī)表現(xiàn)最好。這種木材恰好也是歐洲國家常用的建筑材料。目前，研究人員正在努力優(yōu)化他們的創(chuàng)作。