科研资讯

香港理工大学研发模仿人眼传感器

香港理工大学与韩国延世大学的科学家共同研发的光传感器能仿效甚至超越人类视网膜对不同亮度的适应力，有望为未来无人驾驶车辆和工业用摄影机配备媲美人类的视力。这项研究刊载于《自然·电子学》（Nature Electronics）学刊。

全新仿生传感器仿效人类眼睛能适应不同亮度，就如肉眼可在极暗至极亮的照明条件下准确辨识各种物件。

香港理工大学应用物理学系副教授兼应用科学及纺织学院助理院长柴扬博士介绍：“人的瞳孔有助调节进入眼睛的光线量，而适应亮度则主要由视网膜细胞负责。”天然光强度的范围广达280分贝，而传统矽基传感器的适应范围仅有70分贝。柴博士团队研发的新传感器有效范围则高达199分贝。研究团队首先利用一种具独特电学和光学特性的半导体二硫化钼制成近乎原子厚度的双层超薄膜，以此研制出用来探测光线的光电晶体管；再在双层薄膜中引入“电荷陷阱态”，控制侦测光线的能力。

每一个仿生视觉传感器均由这种光电晶体管的阵列组成。它们能模仿人类肉眼内分别负责侦测暗光和强光的视杆和视锥细胞。因此，传感器能在各种照明环境下侦测不同物件，也能因应不同亮度进行转换与适应，范围更胜人类眼睛。而应用在光电晶体管的“电荷陷阱态”其实是固体晶体结构中的杂质或缺陷，用来限制电荷移动。

瑞典科学家研发纳米传感器可快速检出残留农药

瑞典卡罗林斯卡学院研究人员开发出一种微型传感器，可在几分钟内检出水果上的农药。研究人员希望这些纳米传感器可帮助人们在食用前发现农药残留。2022年4月16日，《先进科学》杂志的一篇论文描述了该项概念验证技术。

新纳米传感器采用了表面增强拉曼散射（SERS）技术，可将金属表面上生物分子的信号增强超过100万倍。研究人员此次通过使用火焰喷涂（一种成熟且具有成本效益的金属涂层沉积技术）创建了一种SERS纳米传感器，将银纳米粒子的小液滴输送到玻璃表面。火焰喷涂在大面积上快速生产均匀的SERS薄膜，消除了可扩展性的关键障碍之一。

研究人员微调了单个银纳米粒子之间的距离以提高它们的灵敏度。为了测试其检测能力，他们在传感器顶部涂上一层薄薄的示踪染料，并使用光谱仪来揭示它们的分子指纹。研究表明，传感器可靠且均匀地检测到了分子信号，并且在2.5个月后再次测试时，其性能保持不变，证明了它们的耐用性和大规模生产的可行性。

为测试传感器的实际应用，研究人员对它们进行了校准，以检测低浓度的对硫磷—乙基，这是一种在大多数国家被禁止或限制使用的有毒农业杀虫剂。研究人员将少量对硫磷—乙基放在苹果上，随后用棉签收集残留物，再将棉签浸入溶液中以溶解农药分子。溶液滴在传感器上后，传感器可在5分钟内检测到农药残留。

研究人员希望进一步探索这种纳米传感器是否可应用于其他领域，例如在资源有限的环境中发现特定疾病的生物标志物。

高精度原子器件用于探索超越标准模型的新物理

中国科学技术大学工程科学学院盛东教授与物理学院卢征天教授联合课题组开发了高精度的氙同位素共磁力仪，并利用该原子器件探索超越标准模型的新物理，对核子与中子间的单极-偶极相互作用强度在亚毫米尺度上设定了新的上限。相关成果于2022年6月10日发表在《物理评论快报》上。

原子共磁力仪是一种既可以用来研究基础物理又具有实际应用价值的原子器件，它通过同时同地测量两种原子的自旋进动信号来消除磁场波动和漂移的影响，从而精确测量器件本身的转动，所以共磁力仪也是一种小型陀螺仪。

为了实现高精度测量，课题组开发了自主的原子器件制备技术，并对131Xe的进动频谱提出了新的理论分析方法，同时也发展了极化调制手段来有效抑制极化碱金属原子对核自旋进动的影响。基于这一系列技术，课题组利用积累了两个月的测量数据，在0.11 ～ 0.55 mm的作用程范围里对核子与中子单极-偶极相互作用强度设置了新的测量上限，特别是在作用程0.24 mm附近，本项工作的实验精度比之前报道的结果提高了30倍。

欧洲研究团队开发出可执行星体表面探测任务的漫游机器人

欧空局、德国航空航天中心（DLR）联合欧洲科学和产业机构开发了一种允许在轨宇航员控制、可执行行星表面探测任务的漫游机器人，并在国际空间站宇航员的控制下进行了地面实验。

研究团队为宇航员研发了一套沉浸式6自由度的控制界面。借助控制系统的触力反馈功能，宇航员可体验到在现场实际操控机器人的感觉，甚至包括感受它接触到的岩石重量和抓取的附着力等。开发人员认为，机器人可在已知结构化的环境中被赋予有限的自主权，但对于执行空间探索性任务的系统来说，依然需要“人机交互”。该系统能够弥补通信带宽限制、光线不足或信号延迟等造成的控制问题，充分发挥人类的灵活性优势。机器人可精确执行宇航员的指令。下一步，开发团队还将与国际空间站配合，在意大利埃特纳火山的斜坡上对该系统进行进一步应用验证，以更好地解决通信时延、失重条件下的人机配合等问题。