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消 息

2012-12-28

光学仪器 2012年6期
关键词:黄曲霉光子毒素

亚洲最大射电望远镜落户上海将为探月及未来深空探测工程发挥重大作用

由中国电子科技集团公司自主研制的亚洲最大、具有世界先进水平的大型可全动射电望远镜天线系统,10月28日落户上海西郊佘山并正式启用。国家探月与航天工程中心总设计师吴伟仁表示,该望远镜将为探月工程、火星探测及其他深空探测工程发挥重大作用。

上海65m射电望远镜项目是中科院和上海市政府的重大合作项目,于2009年正式启动。该望远镜高70m,重约2 700t,天线口径面积3 318m2,就像一部“超级手机”,能够收到来自火星、甚至更远星球的“问候”。其天线主反射面由14圈共1 008块高精度实面板铺成,变形误差不超过0.3mm,同时指向精度优于3″,并可在8个频段工作;项目中采用的超大型天线结构保型设计、主动反射面技术、并联柔性机构副反射面调整技术、新型高精度大面板成型工艺、高精度全轨道焊接技术等均为国内首创;在同类型射电天文望远镜中总体性能上位列全球第四,亚洲第一。

65m射电望远镜作为我国乃至世界上一台主干观测设备,将在射电天文、天文地球动力学和空间科学等多个领域中取得一流的科学成果,将执行探月工程三期的VLBI测定轨和定位任务,以及我国未来月球和火星探测等各项深空探测任务,同时用于射电天文观测等多项科学研究。它作为一个单元参加中国VLBI网,将使其灵敏度提高42%。参加欧洲VLBI网,将使其灵敏度提高15%~35%。作为东亚VLBI网中口径最大的天线,它将起到主导作用。此外,该望远镜将进一步提升我国深空测定轨能力,为嫦娥探月工程和更长远的深空探测等国家重大战略需求服务。

(摘自《科技日报》)

我科学家破解黄曲霉毒素高快准检测技术难题

中国农业科学院油料作物所研究员李培武带领农业部生物毒素检测重点实验室科研团队,最近成功破解了黄曲霉毒素高灵敏快速准确定量检测的技术难题,研制出黄曲霉毒素系列检测仪器和配套产品,如牛奶等单个样品从取样到结果打印最快9min即可完成,用时相当于国外同类产品的一半,检测技术达国际领先水平,同时打破了发达国家的垄断。

黄曲霉毒素是迄今发现的毒性和致癌性最强的真菌毒素。其中,黄曲霉毒素B1的毒性是氰化钾的10倍,是砒霜的68倍,致癌力是标准致癌物二甲基硝胺的75倍。此前,国际通行的黄曲霉毒素检测方法为高效液相色谱法或高效液相色谱质谱联用法,不仅需大型仪器,而且相关设备价格昂贵(每台几十万元甚至几百万元)。由于缺少现场高灵敏准确定量检测技术产品,误食黄曲霉毒素污染超标的农产品或食品时有发生,致使一些地区肝癌发生率偏高。这不仅对百姓健康和生命安全构成威胁,而且严重影响农产品和食品出口贸易。

李培武研究团队成功选育出具有完全自主知识产权的黄曲霉毒素系列杂交瘤细胞株,研制出多个高亲和力抗体,是目前国内外报道的灵敏度最高、特异性最强的黄曲霉毒素通用抗体和分量抗体。在此基础上,该团队还研制出黄曲霉毒素系列配套试纸条、试剂盒、黄曲霉毒素标准品替代物、免疫亲和微柱,开发出黄曲霉毒素免疫亲和荧光速测仪、黄曲霉毒素单光谱成像速测仪和黄曲霉毒素流动滞后免疫时间分辨荧光速测仪等。不仅实现了小型化,低价位(最贵的在5万元以内),而且检测用时仅相当于国外同类产品的一半,灵敏度达0.003ng,高于国外同类产品的0.01ng。目前,这些技术成果和产品已应用于花生、玉米、稻米及食用油、调味品、乳制品和饲料等五大类65种农产品和食品检测。

(摘自《科技日报》)

中美联手设计出新型硅基光子芯片

中国南京大学和美国加州理工学院研究人员25日在英国《自然·材料》杂志网络版上发表论文称,他们设计出一种新型硅基光子芯片,初步实现了光的单向无反射传输,拓展了光子晶体及传统超构材料的研究领域,为经典光系统中探索和发展具有量子特性的新型光子器件提供了新的研究思路。

通过光子而非电子携带信息的光通信技术目前应用已很广泛,其优点是通信容量大、数据损耗低、保密性好。然而电子计算机领域仍依赖于电子芯片,这在很大程度上限制了光通信的进一步发展,同时电子器件的量子尺寸限制和功耗问题也成为计算和通信领域持续发展的瓶颈。

科学界希望光子能成为新的信息载体,希望光子芯片成为未来超高速通信和运算的主要信息处理器件。光子芯片的使用可大大提高网络数据传输和运算速度,对单位和家庭网络及手机无线网络都将产生革命性影响。不过,制备光子芯片也面临重要难题——如何实现非对称光信号的传输。非对称传输的器件在电子和微波领域已得到广泛应用,如电子二极管和以单向耦合器为基础的微波网络分析仪。中美研究人员的目标就是制备出“光子版”单向传输器件,即以光子二极管为核心的光学网络分析仪。

研究人员去年设计出一种硅基光波导,光在波导内沿着一个方向传播,当它沿相反方向传播时则会弯曲,这种光学元件为实现光的单向传输、光二极管件等提供了新路径。最近的研究则在硅基波导上巧妙引入实部和虚部的匹配相位调制,实现了光波导中光的完全单向反射,这一单向无反射的硅基波导有望被用于实现硅基芯片集成的光学网络分析仪。

应用型本科院校在进行创新创业教育的过程中,创建了创业园、孵化基地、创客空间等校企合作基地,让学生成为学习的主体。将电子商务的前沿理论与实操平台充分地结合起来,将“双创”理念与电子商务人才培养目标完美地整合,使学生在学中做,做中思,可大大提高学生的专业技能。

论文共同作者、南京大学卢明辉副教授认为,这一研究成果为实现可与CMOS(意为互补金属氧化物半导体,一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料)工艺相容的新一代光子器件集成工艺设计、制备提供了新途径,拓展了光子晶体及超构材料的研究领域,为人工结构材料领域的发展开辟了新路径。

(摘自《科技日报》)

首台数字化正电子发射断层成像仪问世有助于更早更准确诊断癌症

华中科技大学武汉光电国家实验室(筹)教授谢庆国带领科研团队,不久前成功研发出世界首台数字化正电子发射断层成像仪(PET)。利用该数字PET追踪到的肿瘤,仅为目前商用PET能够发现的最小肿瘤的二十分之一,有助于更早、更灵敏地发现肿瘤、诊断癌症。

谢庆国介绍说,首台数字PET已完成了13例肺癌、肝癌、卵巢癌等癌症鼠,16例阿尔茨海默病鼠,30例正常鼠模型的研究。这些研究对仪器性能进行了全面验证,特别是证实了在空间分辨力上的重大突破。

2001年以来,谢庆国带领的医、工、理等13个学科交叉融合的团队,发明了一种“多电压阈值采样方法”,成功获得了足够信息的采集,准确得到了待测量的“信号”,实现了精确的图像重建,进而通过学、研、产的协同创新,完成了从数字PET理论发现,到关键探测器工业化生产,再到商业机装配与动物成像试验的整个研发过程。

中国核学会核医学分会理事长、华中科技大学附属协和医院PET中心教授张永学称,分辨力上任何一点进步,在医学上都是革命性突破,对患者都意味着生命的延长,对医生意味着治疗的最佳时机与精准度;数字PET能使PET系统性能提升到一个新境界,可以更早检测和更准确诊断出疾病。

美国芝加哥大学终身教授、PET成像领域知名专家高建民博士认为,谢庆国开创了数字PET的先河,其中最迫切的是将技术转化为产业优势,实现中国尖端医学成像设备的产业升级和跨越式大发展。

(摘自《中国科学报》)

IBM新芯片用光为互联网服务提速被认为是硅光子学领域一项新突破

据物理学家组织网、英国广播公司(BBC)12月10日报道,IBM公司表示,该公司在用光代替电子信号传输数据方面取得了重大突破——它们最新研制的一款芯片将光学组件和电子电路“手拉手”集成在一块芯片上。该公司宣称,这项名为“硅纳米光子学”的突破性技术使各种服务器内的处理器之间能更快传输数据,因此,有望将网络服务的速度提高数百倍,而且成本低廉。IBM公司表示,这是硅芯片首次使用小于100nm的半导体技术。

该芯片的研发团队解释道,使用光而非电子流来传送数据有两个关键的优势:首先,在一个服务器中心的不同组件之间,数据可以传输得更远,同时也不会出现数据丢失的情况;另外,数据也可以传输得更快,因为光一次能携带更多数据通过光缆,数据发生拥堵的情况也可以有所缓解,因此,可以降低网络服务的成本。

目前,数据中心已经开始使用光缆代替铜缆让不同的计算机芯片之间能交换数据,但它们需要特制的设备来将用光编码的数据转换成处理器能处理的电子数据,现在,IBM通过让光组件和电子电路“手拉手”集成在同一块硅上,让这种转化在同一块芯片上就可完成。

IBM研究部门的纳米光子学专家所罗门·阿瑟法解释道:“互联网应用和服务需求不断增加,诸如搜索、视频播放、云计算、社交网络、商业分析等所有这些需求都涉及到大量的数据。当我们使用互联网进行搜索时,我们所需要的数据可能不仅出现在一块芯片或一堆芯片上,它们可能遍及整个数据中心,我们面临的问题是如何将这些芯片很好地连接在一起,从而更快获得反馈,目前的技术无法做到这一点,新技术不仅可以,而且成本非常低廉。”

英国萨里大学计算机系的专家阿兰·伍德沃德表示:“这并非一项革新,而是一项显著的进化。最新研究有望让基于光的数据传输成为服务器市场的主流。那些需要交换大量数据以及很难快速交换数据的数据线中心会需要这些芯片。”

尽管IBM还没有决定采取何种方式让产品投放市场,但这款产品几年后可能会上市。在国际电子设备大会上IBM将披露该芯片的研发细节。

(摘自《科技日报》)

多层记录方式有望让光盘容量达到15TB 1TB的双面“双光子吸收光盘”2015年即可进入市场

据物理学家组织网近日报道,日本富士胶片公司正在研究用一种新的记录方法来制造光盘,新光盘能以多层方式记录数据,存储容量可达到1TB(1000GB),最高可实现15TB的存储。相关报道发表在《技术在线》上。

新方法结合了双光子吸收“热模记录”技术,通过双光子吸收来产生热。双光子吸收是同时吸收两个频率相同或不同的光子,将分子激发到更高能状态。由于双光子吸收反应能将激光聚焦在一个很小的区域内,就能在磁盘中造出更多层数。“热模记录”则是利用高能量致密激光,瞬间给记录介质的一个极小区域增温,从而使介质材料产生凸起形变,作为记录标志。存储部分由记录层、其下面的UV硬化树脂层和上层的黏合材料构成,记录的数据可通过检测记录层和黏合材料层的表面反射光强度变化来读取。

据公司介绍,使用这种方法,每一层的存储密度都能达到25GB(千兆字节),相当于一张蓝光磁盘的密度,每一面有20层,这样一张双面的“双光子吸收光盘”容量就能达到1TB。公司预计,将在2015年将一张这种1TB容量光盘带进市场。

通过改变照射激光的照射时间,可以控制凸形记录标志的高度,从而实现多值化。富士胶片存储介质业务部存储介质研究所主任北原淑行表示:“目前只是根据有无凸形实现了2值化,但还可能通过4级控制实现4值化(记录容量达两倍),甚至通过8级控制实现8值化(记录容量达到3倍)”。利用这种新的记录方法,新磁盘有望实现每张15TB的潜力。

此外,公司还将“网式涂布”技术、UV硬化树脂层和黏合材料层黏合在一起,简化了制造工艺,而蓝光光盘在制作时必须在每一层反复旋压覆盖和溅射。北原淑行说:“传统工艺制造出一张4层的蓝光磁盘需要147s,而我们的方法只需58s就能造出8层来。”

公司存储介质业务部的长田善彦还指出,总的来说,制造双光子吸收光盘将比目前的蓝光磁盘更廉价,成本有望低至和磁带相当。

(摘自《科技日报》)

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