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仿生材料研发出现新思路

大熊猫曾是食肉动物，经长期进化后才成为“素食者”。表面宽阔和锋利坚固的牙齿可以碾压磨碎竹子成为其胃囊之物。近日，中国研究团队首次发现大熊猫牙齿能够实现自修复，这不仅为新型仿生材料研发提供了新思路，更可能为人牙匹配型仿生复合义齿材料、高强高导电接触材料等方面的研究带来新进展。

牙齿，是动物天生的进攻防卫武器和咀嚼食物助消化的工具，也是仿生材料的重点研究对象。研究发现，大熊猫牙齿能够实现自修复，主要得益于其牙釉质具有高密度、富含有机质的矿物质缝隙和巧妙的组织结构。大熊猫牙齿的矿物质像树木一样垂直紧密地排列，从而形成牙釉质的“坚固森林”，而有机质则填充在“矿物质树”之间微小的缝隙中，牙釉质的变形、损伤与自动修复，微观上都是通过这种微小的缝隙实现的。

据介绍，熊猫牙釉质界面中的天然有机质，在水合条件下会发生溶胀，进而发生高分子链柔性提高、玻璃化转变温度降低等转变现象，从而实现牙釉质的自修复，而熊猫唾液中的水分子能够对自修复效应起到显著的促进作用。

大熊猫牙齿能够实现自修复

研究团队首次提出了新型材料组织结构取向梯度的概念与设计原则，即通过调整自身的组织结构与所受外力之间的取向关系，实现材料抗拉又抗压，从而提高材料整体的力学性能。此外，该研究组还阐明了熊猫牙齿的主要种类、形式以及组织结构特征，从材料科学与力学角度揭示出其同步实现进攻与防护效果的性能优化机理，从而提炼出共性的仿生材料设计原则。

科研人员找到生物材料形态变化的控制键

含羞草的特性启发了科研人员。我国一个科研团队近日称，他们从含羞草获得灵感，成功控制了传统生物材料的形态变化，这一发现有望拓展人工器官的材料来源。这篇研究论文发表在近期的Research杂志上。Research是中国科协与Science主办方——美国科学促进会合办的权威学术期刊。

如何让生物材料的外形根据人们的需求发生变化，制造出更适合医学应用的材料，这是长期困扰科研人员的难题。

论文通信作者告诉记者，从海带中提取的海藻酸钠可以形成一种柔软的水凝胶，其力学和生物特性都与人的软体组织类似。但是，这种水凝胶缺乏形态变化的能力，难以成为人工器官的材料。

含羞草给了科研人员灵感。中国科研团队发现，含羞草之所以会“害羞”，核心是植物细胞内部离子的调节作用。因此，他们花了9个月时间，在海藻酸钠制成的水凝胶上，设计出了类似含羞草的结构，并将水凝胶放在特制溶液中，通过调节溶液中钠离子和钙离子相互作用，成功控制了水凝胶“从螺旋状到反向螺旋状”的形态变化。这项仿生设计为解决传统生物材料的形态变化提供了普适性方法，有望拓展部分生物材料在再生医学、柔体机器人等领域的应用范围。

中国科考队在南极冰盖上架设自动气象站

中国第35次南极科学考察队内陆队队员2月7日在距离中山站100公里处的南极冰盖上架设了一套自动气象站，以获取南极地区的温度、相对湿度、风向和风速等相关资料，提升极地气象服务和对极地大气的了解。

南极洲地处偏远、地域辽阔，气象数据稀缺，中国南极考察队此前曾在中山站至昆仑站沿线设立过多个自动气象站。“新架设的自动气象站弥补了Panda断面（从中山站到昆仑站沿线）区域的气象探测空白，进一步完善了中国在Panda断面的气象观测能力。”中国第35次南极科考队队员、国家海洋环境预报中心工程技术带头人孟上说。

孟上表示，新的自动气象站与已有的昆仑站、泰山站等几个自动气象站实时获取的长期、连续的常规气象数据，可以显著提高中国在南极地区的观测和预报能力，对于保障中山站及内陆队开展科学考察及业务化运行具有重要作用。

Panda断面是一条研究南极冰盖科学的重要通道，它将南极普利兹湾—埃默里冰架—冰穹A连接起来。据了解，中国未来还将在Panda断面架设更多自动气象站，为提升中国在南极的天气和气候研究及预报服务提供数据支撑。

“长征六号”运载火箭改进型正在研制

“长征六号”运载火箭改进型正在研制

从中国航天科技集团八院了解到，为满足中型载荷的发射需求，八院正在研制“长征六号”改运载火箭，通过捆绑4枚固体助推器，进一步提高运载能力，预计于2020年年底首飞。

“长征六号”运载火箭作为八院商业发射的主力军，具有运载能力适中、整流罩空间大、环境条件优、发射周期短、配套专属发射工位等优势。此前分别于2015年9月和2017年11月以一箭20星和一箭3星的方式圆满完成两次飞行试验。

“长征六号”全箭长29.3米，为三级构型，起飞质量约103吨，700公里太阳同步轨道运载能力为1吨，支持单星发射、多星发射和搭载发射。通过水平整体测试、水平整体星箭对接、水平整体运输起竖的“三平”测发模式，可完成各类航天器的快速发射任务。

针对当前日益增长的商业发射需求，“长征六号”可为卫星配套多种标准化、通用化、产品化和系列化的星箭分离装置，可为国内外商业用户提供“专车、拼车、顺风车”等多种灵活的服务模式，并将通过整流罩型谱扩充、流程优化等系列技术改进，进一步增强市场竞争力，为商业发射提供更为方便、快捷、全面的服务。

科学家发现硅藻捕光新机理

中国科学家的一项最新研究发现了自然界“奇葩”光合物种——硅藻，如何利用其独特结构去高效地捕获、利用光能。2月8日，国际知名学术期刊Science以长文形式在线发表了这一成果。基于该研究，科学家未来有望设计出可以高效捕光的新型作物。

对于绿色植物而言，光合作用主要吸收的是红光和蓝紫光，该现象与绿色植物吸收光的基本单位有关。绿光波段的能量基本没有被绿色植物所利用，这也是它们呈现绿色的主要原因。但是，自然界中并非没有能利用绿光的光合生物。海洋藻类拥有色彩斑斓的捕光蛋白，比如蓝藻的藻蓝蛋白、红藻的藻红蛋白、硅藻的岩藻黄素—叶绿素蛋白等，可以帮助海藻在不同的海水深度利用不同的太阳光能。其中，海洋赤潮的主要“肇事者”硅藻可谓是最成功的光合生物之一，其分布范围广，吸收二氧化碳的能力约占全球生态系统的1/5，比热带雨林的贡献还高。

此前研究表明，硅藻特有的捕光天线蛋白具有出色的蓝绿光捕获能力和极强的光保护能力。然而，硅藻光合膜蛋白的结构长期没有得到解析，极大限制了硅藻光合作用的研究。中国科学家的最新研究即填补了这一空白，为人工模拟光合作用机理提供了新理论依据。该研究同时表明，学术界过去一些主流观点可能存在问题。来自研究团队的科学家表示，基于该成果，科学家有望设计出能够利用绿光波段、具有高效捕光和光保护能力的新型作物，也可为现代化智能植物工厂的发展提供新方向。

我国实现室温下固态可编程的量子处理器

量子计算被认为是下一代信息技术的重要方向，但由于量子比特非常脆弱，通常只能在极低温等特殊条件下才能保持量子特性。近期，中国科学家运用一系列新技术，首次在室温大气条件下实现了基于固态自旋体系的可编程量子处理器。国际学术期刊《NPJ量子信息》日前发表了该成果。

科研团队利用金刚石中的电子自旋与核自旋作为两量子比特体系，首次实现了室温固态自旋可编程量子处理器。他们利用绿色激光脉冲实现该量子处理器的初始化和读出功能，并利用一系列高精度的微波与射频脉冲序列来执行量子算法。设计了一类普适量子线路，将一系列量子算法的执行转化成为相应的微波和射频脉冲的幅度和相位参数。用户仅需要对这一系列参数进行有效配置，就可以完成多种量子算法，避免了烦琐而且昂贵的硬件重设。

研究人员在新研制出的这款可编程量子处理器上，成功运行了多种量子算法，成功率超过80%。预期未来通过提升量子处理器材料性能，将有助于进一步提升算法成功率。该研究展示了可编程量子处理器的灵活性，向构筑室温固态量子计算迈出了重要一步。