我國(guó)科學(xué)家在超強(qiáng)碳納米管纖維領(lǐng)域取得重要突破

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年5月28日?qǐng)?bào)道，在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“納米科技”重點(diǎn)專項(xiàng)的支持下，清華大學(xué)魏飛團(tuán)隊(duì)與李喜德團(tuán)隊(duì)合作研究，在超強(qiáng)碳納米管纖維領(lǐng)域取得突破，團(tuán)隊(duì)通過(guò)采用原位氣流聚焦的方法，可控地制備了具有確定組成、結(jié)構(gòu)完美且平行排列的厘米級(jí)連續(xù)超長(zhǎng)碳納米管管束，通過(guò)制備含有不同數(shù)量單元的超長(zhǎng)碳納米管管束，定量分析其組成和結(jié)構(gòu)對(duì)超長(zhǎng)碳納米管管束力學(xué)性能的影響，建立了確定的物理/數(shù)學(xué)模型。提出了一種“同步張弛”的方案，通過(guò)納米操縱來(lái)釋放管束中碳納米管的初始應(yīng)力，使其處于一個(gè)較窄的分布范圍，進(jìn)而可將碳納米管管束的拉伸強(qiáng)度提高到80 GPa以上，接近單根碳納米管的拉伸強(qiáng)度。超長(zhǎng)碳納米管管束拉伸強(qiáng)度優(yōu)于目前發(fā)現(xiàn)的所有其他纖維材料，揭示了超長(zhǎng)碳納米管用于制造超強(qiáng)纖維的前景，同時(shí)為發(fā)展新型超強(qiáng)纖維指明了方向和方法。相關(guān)成果發(fā)表在《自然-納米技術(shù)》期刊。

瑞士發(fā)明一種新型無(wú)電源信號(hào)接收器

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年5月25日?qǐng)?bào)道，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)信息與電子技術(shù)研究所的科研人員利用能量俘獲技術(shù)原理，提出一種新的無(wú)電源信號(hào)接收技術(shù)方案，并已成功開(kāi)發(fā)出樣機(jī)。這種無(wú)電源信號(hào)接收器具有一個(gè)從外界獲取能量的電極，可以通過(guò)與外界的“接觸”，如手指的觸碰或信號(hào)發(fā)射端發(fā)送的頻率，將“接觸”獲得的能量轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在內(nèi)部的電容器中，用作對(duì)后續(xù)的控制信號(hào)接收并進(jìn)行解碼分析的電源。樣機(jī)的信號(hào)接收有效距離達(dá)到1.7 m。據(jù)悉，無(wú)電源信號(hào)接收技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景，如汽車控制門(mén)鎖和啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的接觸式傳感器，其可靠性和安全性將高于目前的射頻識(shí)別技術(shù)。目前該新技術(shù)已申請(qǐng)專利，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)移平臺(tái)將支持該研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)業(yè)，盡快實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化。

超導(dǎo)量子計(jì)算與量子模擬合作研究取得系列進(jìn)展

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年5月6日?qǐng)?bào)道，超導(dǎo)量子計(jì)算由于其長(zhǎng)相干時(shí)間、良好的擴(kuò)展性以及精確的操控測(cè)量等特性，是目前最具前途的通用量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方案之一。在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃量子調(diào)控與量子信息重點(diǎn)專項(xiàng)的資助下，中國(guó)科學(xué)院物理所鄭東寧、呂力課題組與浙江大學(xué)及中科大等單位合作，先后制備出長(zhǎng)退相干時(shí)間的5量子比特、6量子比特、9量子比特和10量子比特等多比特樣品。在研制出性能良好的多比特超導(dǎo)量子芯片的基礎(chǔ)上，課題組在超導(dǎo)量子計(jì)算和量子模擬合作研究方面取得了系列成果：①利用6比特超導(dǎo)器件中的4個(gè)量子比特，演示了求解線性方程組的HHL量子算法。該算法被證明有望應(yīng)用于人工智能和大數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域，具有重要應(yīng)用前景。②利用10比特超導(dǎo)器件首次實(shí)現(xiàn)了10量子比特GHZ全局糾纏，創(chuàng)造了超導(dǎo)量子比特全局糾纏量子比特?cái)?shù)世界紀(jì)錄，糾纏保真度達(dá)到約66.8%。③量子計(jì)算的執(zhí)行需要進(jìn)行系列量子邏輯門(mén)的操作，受控非門(mén)和多重受控非門(mén)是一種基本的兩量子比特和多量子比特邏輯門(mén)，具有產(chǎn)生量子糾纏的能力，其實(shí)現(xiàn)需要在試驗(yàn)上進(jìn)行精確的操控。合作研究基于幾何相方案，演示了多重的邏輯受控非門(mén)高保真度實(shí)現(xiàn)，為通用量子計(jì)算的實(shí)現(xiàn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

美國(guó)實(shí)現(xiàn)聲波制造超微型光二極管

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年5月6日?qǐng)?bào)道，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校研究人員發(fā)現(xiàn)，聲波可以用于生產(chǎn)超微型光學(xué)二極管。這種二極管被稱為光隔離器，有助于為計(jì)算和通信用的光子集成電路解決主要數(shù)據(jù)容量和系統(tǒng)尺寸方面的問(wèn)題。隔離器是一種類似電子二極管的特殊器件，可保護(hù)激光源免受背向反射，并且是光網(wǎng)絡(luò)周圍的光信號(hào)路由所必需的。研究人員稱找到了利用光與聲之間微小耦合，從而使生產(chǎn)此種器件需要的材料成為可能。新器件尺寸為200 μm×100 μm，由氮化鋁制成，是一種可傳輸光線的透明材料。聲波產(chǎn)生的方式類似于壓電揚(yáng)聲器，使用的是用電子束直接寫(xiě)在氮化鋁上的微小電極，這些聲波迫使器件內(nèi)的光只向一個(gè)方向傳播，這是無(wú)磁隔離器首次實(shí)現(xiàn)超過(guò)千兆赫的帶寬。研究人員還將繼續(xù)尋找增加隔離器帶寬或數(shù)據(jù)容量的方法，有可能為光子通信系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)、原子計(jì)時(shí)和數(shù)據(jù)中心帶來(lái)巨大變革。

俄科學(xué)家研發(fā)超精確時(shí)鐘

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年4月18日?qǐng)?bào)道，莫斯科鮑曼國(guó)立技術(shù)大學(xué)和俄科院列別捷夫物理研究所的科學(xué)家正在研發(fā)一種超精確激光時(shí)鐘，其誤差小于現(xiàn)有時(shí)間頻率計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置的1/10。俄科學(xué)家研發(fā)出了用于超精確時(shí)鐘的高穩(wěn)定脈沖發(fā)生器，其技術(shù)核心是光學(xué)激光器，試驗(yàn)表明，新裝置的計(jì)時(shí)誤差比現(xiàn)有時(shí)間頻率計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具銫鐘和銣鐘還要低一個(gè)數(shù)量級(jí)。除了計(jì)時(shí)更精準(zhǔn)外，新技術(shù)還具有調(diào)試時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。在當(dāng)前技術(shù)情況下，為使銫鐘和銣鐘達(dá)到標(biāo)稱精度，通常需要大約一個(gè)月的時(shí)間，而俄科學(xué)家所研發(fā)的激光時(shí)鐘進(jìn)入工作模式的時(shí)間則要快10倍。時(shí)間測(cè)量精度的顯著提高預(yù)示著衛(wèi)星定位精度的極大提升。目前，俄羅斯格洛納斯(GLONASS)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)上還在使用機(jī)載式時(shí)間計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器來(lái)計(jì)算和同步時(shí)間，它可以記錄微波輻射作用下銫和銣原子極其精確的周期性振蕩頻率，但這些振動(dòng)的速度僅局限于微波頻段內(nèi)，還無(wú)法達(dá)到納秒水平的測(cè)量，而1 ns時(shí)間的誤差將會(huì)造成30 cm的定位誤差。激光的作用在這里就體現(xiàn)出來(lái)，原子對(duì)于激光輻射的反應(yīng)速度要比對(duì)微波輻射快數(shù)十萬(wàn)倍，將來(lái)具有更高頻率分辨力的時(shí)鐘將從根本上提高導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度。

俄科學(xué)家研制出新型激光質(zhì)譜儀

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年4月4日?qǐng)?bào)道，俄羅斯國(guó)立核能研究大學(xué)莫斯科工程物理學(xué)院的專家研制出一種新型激光質(zhì)譜儀，可直接確定材料元素成分，大幅提高分析速度，且降低分析成本。這種配備楔形離子反射鏡質(zhì)譜儀的特點(diǎn)是，無(wú)需使用標(biāo)準(zhǔn)樣品即可對(duì)固體材料進(jìn)行普遍分析，優(yōu)勢(shì)在于可進(jìn)行廣泛的能量傳遞，小巧輕便，耗電量低。此外，這種儀器可以分析所有級(jí)別的物質(zhì)，方法環(huán)保，可進(jìn)行局部和分層分析，不存在團(tuán)簇離子的干擾。脈沖工作模式使這種分析儀與激光離子源能很好地結(jié)合在一起，鑒定速度快，因此該質(zhì)譜儀還可用于刑事偵查學(xué)，同時(shí)也為醫(yī)學(xué)，尤其是與分析人體毛發(fā)及指甲中微量元素之相關(guān)領(lǐng)域開(kāi)啟了新前景。此外，還可提高火車站和機(jī)場(chǎng)過(guò)境物品成分鑒定的精準(zhǔn)度，加快土壤樣本分析以獲取準(zhǔn)確的區(qū)域生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀圖。

德國(guó)開(kāi)發(fā)新型納米機(jī)器人電驅(qū)動(dòng)技術(shù)

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年4月4日?qǐng)?bào)道，德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)和慕尼黑大學(xué)的科研人員合作開(kāi)發(fā)出一種新型納米機(jī)器人電驅(qū)動(dòng)技術(shù)，據(jù)稱其較目前通過(guò)加酶和DNA鏈等生化驅(qū)動(dòng)方法快10萬(wàn)倍。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)》雜志。研究人員強(qiáng)調(diào)，納米機(jī)器人體積小，價(jià)格低廉，效率高，可搜索樣本中的特定物質(zhì)或像在流水線上一樣逐步合成復(fù)雜的分子，用于診斷和藥物開(kāi)發(fā)。借助熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)技術(shù)，研究人員可通過(guò)熒光顯微鏡的監(jiān)視器跟蹤DNA納米機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。普通模式下，被固定在微小DNA納米機(jī)器人手臂尖端的發(fā)光分子產(chǎn)生的光點(diǎn)來(lái)回?cái)[動(dòng)，點(diǎn)擊鼠標(biāo)就足以讓光點(diǎn)向不同的方向移動(dòng)。通過(guò)施加電場(chǎng)，可在平面上隨意旋轉(zhuǎn)機(jī)器人手臂。研究人員表示，采用電控納米機(jī)器人實(shí)施目標(biāo)分子的識(shí)別和分揀在世界上尚屬首創(chuàng)，其原理并不復(fù)雜，即DNA分子含有負(fù)電荷，施加電場(chǎng)后，生物分子就可以移動(dòng)，因此借助電流脈沖可控制由DNA組成的納米機(jī)器人。