前沿科技动态

美国能源部埃姆斯实验室发现振荡电场可改善拓扑绝缘体电子稳定性

据PHYS网2020年2月18日消息，美国能源部埃姆斯实验室研究人员发现振荡电场可改善拓扑绝缘体的电子稳定性。拓扑绝缘体表面电子与内部材料之间不受控制的相互作用会导致电子散射乱序，从而造成“拓扑故障”，且该现象不受材料自发对称性的约束。研究人员向材料施加太赫兹振荡电场，驱动周期性原子振动，从而使得拓扑绝缘体表面与内部的耦合达到动态稳定。相关成果可用于提升量子计算和量子通信的稳定性。（唐乾琛）

(图片来源：phys.org)

新西兰奥塔哥大学首次将原子“固定”，并观测到复杂的原子相互作用

据PHYS网2020年2月20日消息，新西兰奥塔哥大学研究人员首次将原子“固定”，并观测到复杂的原子相互作用。研究人员在真空条件下使用高度聚焦的激光束，将三个原子分别俘获并冷却至接近绝对零度，观测到原子合并为分子的过程，而此前研究人员从未如此细致地观测原子间的相互作用。研究人员表示，通过分子层面上的观测，有助于了解原子碰撞和相互作用的过程，或将找到提高原子控制能力的方法，为量子信息科学的发展开辟新的道路。（唐乾琛）

美国“小精灵”空中发射／回收集群无人机完成首飞

据据globenewswire 网站2020年1月17日消息，美国戴内提克斯公司宣布，“小精灵”空中发射／回收集群无人机完成首次飞行试验。试验中，“小精灵”无人机由一架C-130A战术运输机载飞并发射，共持续飞行1小时41分钟，按预期完成了所有试验内容。未来，该公司将逐步实现在30分钟内回收4架“小精灵”无人机的目标。X-61A“小精灵”无人机是DARPA开发的新型无人机，可从空中利用C-130战术运输机完成投放和回收。该无人机具有极强的通用性，可搭载侦察传感器、电子战设备或弹头，能执行情报侦察、对地攻击、防空系统压制、电子战等任务。该无人机一旦技术成熟并大量装备，或将改变未来空战方式。（张嘉毅）

(图片来源：globenewswire）

中国科学家利用CRISPR基因编辑技术修正癌变基因

据Nature 2020年2月25日消息，中国浙江大学转化医学研究院和中国科学院生物物理研究所科学家利用CRISPR基因编辑技术成功抑制肿瘤生长。研究人员开发出一套依赖于腺嘌呤脱氨酶和CjCas9酶的碱基编辑器（CjABE），以减少在修复DNA双链断裂时造成的碱基错配。该研究使用腺相关病毒（AAV）作为CjABE的表达载体，精准修正恶性胶质瘤细胞端粒酶基因启动子区域的致癌突变，从而抑制肿瘤细胞的分裂，诱导肿瘤细胞的衰老及凋亡。该研究揭示了端粒酶基因启动子区域突变是肿瘤精准治疗的靶点，开创性地利用基因编辑修正癌变基因，为癌症治疗提供了新思路。（高越）

(图片来源：Nature）

美国科学家绘制小鼠体内分子图谱，发现肠道微生物决定胆汁酸分子结构

据Nature 2020年2月27日消息，美国加州大学圣地亚哥分校科学家创建了迄今第一张小鼠每个器官中所有分子的图谱，并分析了这些分子被微生物调控的方式，发现微生物可修饰小鼠和实验室培养的人类细胞的胆汁酸分子结构。研究人员对比了无菌小鼠和具有正常微生物的小鼠的分子图谱，发现70%的小鼠肠道化学成分是由其肠道微生物组决定的。同时，研究人员发现微生物用一些氨基酸（苯丙氨酸、酪氨酸和亮氨酸）标记胆汁酸，进而抑制肝脏产生更多的胆汁酸。相关研究成果发表于《自然》期刊。（高越）

(图片来源：University of California San Diego ）

美研究机构发明空气发电机，可全天候产出清洁能源

据scitechdaily网站2020年2月17日消息，美国马萨诸塞大学安姆斯特分校电气工程师姚俊与微生物学家德里克·洛夫利的实验室发明了一种名为“空气发电机”的装置，可利用由地杆菌制造的能导电的蛋白质纳米线发电。研究人员表示，该空气发电机只需要一层厚度小于10微米的蛋白质纳米线薄膜。薄膜从大气中吸附水蒸气，蛋白质纳米线的导电性和表面化学特性及薄膜内纳米线之间的细孔，建立了在两个电极之间产生电流的条件。该装置不需要风或光，即使是在撒哈拉沙漠等湿度极低的地区，也可以全天候产生清洁能源，将对未来可再生能源、气候变化和医学产生重大影响。（张欢欢）

(图片来源：scitechdaily)

韩国科学家研发出可大幅提升电池容量的新型阳极材料

据cnBeta网站2020年2月25日消息，韩国科学技术研究院开发出一种新型电池阳极材料，可大幅提升电池容量。研究人员将红薯衍生的淀粉溶解在水中，将硅溶解于玉米衍生的油中，然后将两种溶液混合并加热，形成碳-硅复合材料，其中微小的碳球克服了硅作为阳极材料在充放电过程中容易溶胀导致表面破裂的缺点。测试发现，由复合材料制成的阳极的存储容量是类似石墨阳极的四倍，并且其在500次充放电循环中仍保持稳定。此外，利用新阳极的电池可在五分钟内将电充至全部容量的80%。（张欢欢）

(图片来源：Nano Letters）

DARPA启动超大型无人潜航器研发项目

据Bairdmaritime网2020年2月27日消息，DARPA授予洛马公司一份价值1230万美元的合同，用于“曼塔•雷”超大型无人潜航器项目第一阶段的研究、开发和演示。“曼塔•雷”项目旨在研发一种长航时、长航程、具有较强有效载荷能力和较高自主能力的新型无人潜航器，该潜航器能够在无需人为后勤支持或维护的情况下进行操作并执行任务。（武志星）

(图片来源：Bairdmaritime)

俄罗斯研发可远距离连续、长期探测的机动式超视距雷达

据塔斯社2020年2月21日消息，俄罗斯雷达电子研究集团远程无线电科学研究所（NIIDAR）正在研发一款名为“拉古纳-M”的机动式超视距（OTH）雷达。该雷达能够在任何时间、任何天气条件下连续自动地监测和跟踪200海里范围内的200多个水面目标，确定它们的坐标和运动参数，并实时传输目标数据。此外，该雷达是一种典型的超视距雷达系统，可实现超视距探测，能够探测到地平线以外的水面目标，同时具有远距离连续、长期探测能力。（武志星）

(图片来源：塔斯社）

美国芝加哥大学开发出防窃听超声波手环

据Engadget网2020年2月15日消息，美国芝加哥大学研究人员开发出超声波手环，可通过内置的24个扬声器干扰大多数型号的麦克风，以防止窃听。相比于传统的固定式干扰器，该超声波手环具备更宽广的干扰范围，甚至能干扰隐藏的麦克风。研究人员正努力将该项技术商业化，运用于商务会议及保密工作等需要防止窃听的场景。（唐乾琛）

(图片来源：Engadget）

法国出动隐身无人机与“阵风”战机开展协同作战

据defenseworld网站2020年2月22日消息，法国国防采购局利用“神经元”无人机与5架“阵风”战斗机以及1架预警机开展战术配合作战测试。法国国防部称，此次测试的目的是研究在实战环境下使用隐身无人机作战的能力，包括研究如何应对敌方的隐身无人机。此次测试的结果将用于法国和德国的“未来作战航空系统”(FCAS)项目。此次实验有助于验证在实战环境下隐身无人机的作战能力，为拟定FCAS的技术方案提供支撑。除法德外，美国、英国、俄罗斯、日本均十分重视新一代战斗机的有人无人协同作战技术。预计，有人机和无人机协同作战将成为未来空战的主要方式。（张嘉毅）

(图片来源：ainonline）

日本计划打造天基预警系统

据missilethreat网站2020年1月14日消息，日本正通过引进和自研的方式加紧建设天基预警系统，以减少对美国导弹预警的依赖。目前，日本已具备发射地球高轨道卫星的能力，其一旦攻克导弹预警卫星关键技术，将能够研制出预警卫星。预计，日本将于2020年发射一颗搭载“双波长红外线传感器”的试验载荷的民用对地观测卫星（ALOS-3），开展技术验证。目前，日本为进一步完善反导系统，正通过引进和自研的方式加紧建设，以打造独立的天基预警系统，提升亚太地区的态势感知能力。（张嘉毅）

(图片来源： Phys.org）

西班牙研究人员开发新型3D打印技术，可实现亚微米级高速打印

据Nature Communications 官网2020年2月6日消息，西班牙罗维拉维尔吉利大学研究人员开发出一种名为“静电射流偏转”的3D打印技术，能够喷射出亚微米级的射流，喷射速度可达1m/s。研究人员在喷嘴周围加上电场，通过控制电极电压，使射流产生静电偏转。通过高达2000Hz的电场频率，控制纳米丝材按照规律层层堆叠实现3D打印。这项新技术的平面打印速度高达0.5m/s，垂直方向的打印速度可以达到0.4mm/s，超越了所有已知能够提供亚微米分辨率的增材制造技术。（张宇）

(图片来源：Nature Communications）

麻省理工与哈佛联合研制出生物机械混合心脏

据MIT官网2020年1月29日消息，麻省理工学院联合哈佛医学院研制出一款“生物机械混合心脏”。该仿生心脏由一部分活体心脏组织与帮助心脏输送血液的人造肌体构成，极其接近真实生物心脏。人造肌体可模拟心脏天然的纤维形态，研究人员可远程充气，通过挤压心脏内部来模拟真实的心脏跳动方式和血液循环，以帮助设计人员测试、调整人造心脏瓣膜等心脏设备，降低开发成本。相关研究已发表于《科学机器人》期刊。（张宇）

(图片来源：MIT官网）

美国加州大学和中国科学院研究人员采用水凝胶制备防结冰涂层

据物理学网2020年1月31日消息，美国加州大学和中国科学院研究人员采用水凝胶开发出一种防结冰涂层。该涂层可作用于塑料、金属、玻璃、陶瓷等各种表面，应用范围极为广泛。其中，水凝胶的关键成分为聚二甲基硅氧烷，是一种无毒的硅基聚合物。当喷洒于物体表面时，水凝胶会形成一种薄而透明的涂层，并通过三种方式防止结冰：一是降低水的凝固点，二是延缓冰晶生长，三是阻止冰粘住表面。结果表明，新型涂层可在零下31摄氏度条件下防止结冰，创下了新的历史记录。相关研究成果发表于《物质》期刊。（宫学源）

(图片来源：Phys.org）

美国研究人员发明可用于生产下一代半导体材料的新型晶体堆叠技术

据EurekAlert!网站2020年2月5日消息，美国威斯康星大学和麻省理工学院的研究人员合作，发明了一种可用于生产下一代半导体材料的新型晶体堆叠技术。研究团队将石墨烯薄膜作为衬底，通过外延生长的方式制备结构复杂的氧化物单晶，并将其从石墨烯薄膜上剥离下来。通过组合不同类型的氧化物单晶，研究团队实现了各类半导体晶体材料的堆叠。试验结果表明，新型晶体堆叠技术可用于钙钛矿、尖晶石和石榴石等晶体的堆叠。研究人员表示，该技术可用于耦合不同种类的材料，未来有望应用于通信、量子信息和低功耗电子等众多领域。相关研究成果发表于《自然》期刊。（宫学源）

(图片来源： EurekAlert）