论文部分内容阅读
过氧化物20年猜想终获证实
日前,从中国科学技术大学传来好消息,该校国家同步辐射实验室齐飞教授研究小组与法国南希大学研究小组合作,将同步辐射真空紫外光电离质谱技术与射流搅拌反应器结合,模拟发动机的点火过程,在丁烷低温氧化过程中探测到多种过氧化物,如过氧甲烷、过氧乙烷、过氧丁烷、含有四个碳的羰基过氧化物等,首次在实验上验证了碳氢化合物低温氧化机理中广泛应用20多年的重要假定——过氧化物的存在。
通常看来,汽车发动机与随处可见的塑料和化纤制品之间毫无关系,但它们却都与一种奇妙的化学现象——碳氢化合物的“自燃”密切相关。自燃是指可燃物质在没有外部火花、火焰等火源的作用下,因受热或自身发热并蓄热所产生的自行燃烧,是一种受低温氧化机理控制的过程。它是内燃机的主要点火方式之一,也是威胁石油化工中氧化过程安全的罪魁祸首。因此,认清碳氢化合物低温氧化的机理,可以帮助我们扬长避短地利用自燃现象,对于内燃机设计和石油化工安全等实用领域意义重大。
在国家杰出青年基金、中科院和科技部的支持下,齐飞教授的科研小组与法国研究人员合作,自2009年6月开始进行实验探索。射流搅拌反应器可以模拟自燃温度前后的工况,是研究碳氢化合物低温氧化的最佳实验平台之一;同步辐射真空紫外光电离质谱技术是目前功能最强大的燃烧诊断技术之一。该技术在射流搅拌反应器低温氧化研究中的成功应用,是揭示过氧化物存在及其浓度随温度变化趋势的关键,并将从根本上推动碳氢化合物低温氧化机理的研究,为实用领域提供更加详细、精确的理论指导。
新软件可塑“个性虚拟人物”
电脑游戏和其他动画媒体的创造者们现在可以通过新的自动化软件在非常真实的场景中量身打造他们的人物,程序员们将其描述为创造“有个性的虚拟化身”的软件。
这个软件由英国Emotion AI公司开发,可以帮助游戏设计师自动调整虚拟人物的行为,让他们对外界事件作出适当的反应,比如脸部表情和其他动作,从而设计出一系列个性特质,这使得虚拟人物更加栩栩如生。
Emotion AI的创始人I an Wilson介绍说:“这个软件让设计师能够为他们所创造的人物赋予个性,让人物根据自己的个性对外部刺激作出反应。”有了这项最新技术,个性和情绪的不同方面可以得到精确地控制和组合,从而有可能产生数以百万计的不同变化。“个性”可以互相组合,产生微妙的差别和变化。
Wilson说:“我们已经开发出了一项平台技术,可以模拟栩栩如生的情绪行为,创造出能够感受他人情感的虚拟人物。这项技术可以应用于许多方面,从广告到健康保健,从游戏到社交网络中的虚拟化身。我们的目标是在数字世界中,为每个数字人物的行为提供动力。”
除了游戏世界之外,Wilson还为这项技术设想了一个重要的、具有潜力的未来:让那些只能呆在家的或者年长的病人可以与一位能对他们的需要作出适当反应、体贴的虚拟护士进行互动。
Wilson说:“有可能用生物医疗数据来驱动虚拟护士的引擎。为病人和护士创造直观的虚拟界面,而他们的大部分时间都在彼此距离遥远的地方度过。我们可以用自己的系统创造出一个虚拟的远程病人和一个虚拟的远程护士。这位护士可以感受病人的情感并与病人互动,促使病人不仅使用这项技术,而且更好地管理他们的健康状况。”
科学家巧用沾笔纳米光刻技术获得生物超材料
你或许没有想过将坚硬的金属或半导体与柔软的有机物或生物产品结合起来会是何种情景,不过美国科学家可以告诉你的是,他们获得了自然界从没有见过的混合材料,而这些混合材料在医学和制造业中将具有惊人的应用前景。
美国佛罗里达州立大学综合纳米研究所(INSI)的科学家完成了这项开创性的工作。综合纳米科学研究所新成员、生物学家史蒂文·勒恩荷特与同事们共同发表了相關研究文章。
这篇题为《脂质多层光栅》的文章介绍了勒恩荷特设计出的基于沾笔纳米光刻(DPN)的新工艺。沾笔纳米光刻是一种用锋利的笔状工具和“墨水”在固体物质表面上勾画纳米级图形的技术。勒恩荷特将沾笔纳米光刻经过改进,让它成为一种让柔性材料(作为墨水)与坚硬材料结合从而形成新材料的工艺。
实验中,研究人员通过自上而下及自下而上的制造方法,让多种柔性纳米级物质按需要以任意图案被“刻写”在预备好的结构物质表面,形成结构复杂的材料和器件。譬如,用该工艺对脂质材料进行操作,他们获得了易溶性光学衍射光栅。衍射光栅由多层脂质组成,高度被控制在5纳米至100纳米之间。
勒恩荷特说,将柔性材料与硬性材料结合,他们获得了从本质上讲可以说是全新的一类物质,事实上它们就是学术界所称的生物超材料,它们并不存在于自然界中。
科学家表示,用生物纳米技术和沾笔纳米光刻技术制造的新材料,可用于需要材料的任何领域,从人体组织工程到药物开发以及计算机芯片制造,,目前最有可能实现的是新材料在医学诊断领域的应用,科学家设想利用新材料生产出便于携带、价格便宜和用后可丢弃的芯片,并将其安装在手机中用于医学诊断。
中科院研发LED灯光上网
LED路灯、LED显示屏,LED作为一种节能照明设备已逐渐走进我们的生活。但是你可知道,通过LED发出的光线可以连接宽带网络,这在目前的科学研究中已成为事实。日前,中科院半导体研究所称,该所对于半导体照明信息网的研究已取得重大突破。
一台笔记本电脑置于灯光的照射之下,没有网线连接,没有无线网卡,但流畅的网络视频仍在播放着……为什么会出现这样的情况?光电系统实验室的段靖远博士伸手一指,说它的奥秘就在于天花板上蓝色的LED照明灯。
他介绍,网络信号正是通过灯光传输给电脑的。通过这种方式,目前上网最大传输速率可以达到每秒2兆。
除了连接网络外,LED灯还能充当各种家用电器的指挥官。该所的陈雄斌博士介绍,目前他们已实现了对多种电器的开关和调节的控制。
专家介绍,LED灯是新型的照明设备,与传统照明设备不同,它不仅省电,还可以通过高速的开关动作,发出调制过的信号,完成信息和指令的传输。
现在人们享受无线网络便捷服务的同时,也在时刻担心它所产生的电磁波可能会对人体产生不利影响,而用环保的LED灯光上网却能彻底消除这一顾虑。没有电磁波就不会对周边电子设备造成干扰,飞机内无线上网难题也将得到解决,甚至在水下,一束照进来的LED灯光,就可以完成网络信号高速传输。
“打印”皮肤技术可使伤口无疤痕愈合
近日,美国研究人员正在开发一种类似喷墨打印机的医疗设备,它可通过将皮肤细胞直接“打印”在伤口上来治愈烧伤或其他创伤。对烧伤患者来说,有了这台被称为“生物打印机”的设备,他们或将不再需要进 对正在进行手术的医生有所助益,让医生更清晰地看到病人手术部位的全景。
美科学家成功研制6纳米大小磁纳米点
前不久,美国科学家在纳米点技术上取得重大进步,他们研制出了“超级”计算机芯片,可以容纳整个图书馆的数据,研究人员表示,这也是计算机存储技术的一项重大进展。
该项研究的领导者、北卡罗莱纳州大学材料科技和工程教授加迪西·纳拉扬表示,该研究团队的突破在于:这些磁性纳米点由一个个无缺陷的晶体制造。研究人员制造出磁性传感器并将其直接整合到一个硅电子芯片上,得到了磁性纳米点。科学家将这些纳米点统一制成6纳米大小,然后采用同样的方式进行精准定位,使得程序能够稳定地读写数据。
纳拉扬认为,磁纳米点代表了一种具有革命性的信息存储技术,如果每个6纳米大小的纳米点上存储一个字节的信息,那么,每个芯片上就可以存储超过10太比特的数据(1太比特能够存储2500万页数据),这样,芯片图书馆将成为现实。
之前,该研究团队成功研制出了7纳米大小的磁性镍纳米点,存储密度提高了500倍,达到每平方英寸10万亿位。在这种密度下,硬币大小的芯片能达到5兆兆位,能把美岗国会的整个图书馆都装在“一个口袋里”。
2009年10月,该研究团队宣布,他们在纳米尺度下,将金属镍原子加入氧化镁陶瓷材料中得到了类陶瓷材料,新材料中的镍原子簇尺寸不过10平方纳米,比目前半导体行业中使用的存储单元小90%。这样,采用该材料的存储芯片可在指甲盖大小的尺寸下,提供1TB以上的容量,相当于存储20部高清电影或250万页文档,是目前闪存容量的50倍左右。
火星温室花园将提供宇航员生存所需
在火星上建造未来人类基地仍有很大的距离,但却不影响我们建造“火星温室花园”。目前科学家已完成太空实验,依据在火星上建造第一个“火星温室花园”的微生物殖民计划,在地球上模拟火星环境可产生微有机生物,这将有助于将火星岩石转换成为土壤,产生人類呼吸的氧气、纯净水和可循环废水。
英国开放大学太空科学研究协会的卡伦·奥尔逊·弗朗西斯是特殊环境陆地有机物研究为主旨的研究小组成员之一,该研究小组将英国西南海岸比尔地区的海岸岩石样本携载到低地球轨道,一旦抵达相应空间位置,太空舱打开将岩石样本暴露于真空环境中。比尔地区海岸岩石样本富含宽光谱观测范围的微生物,其中包括进行光合作用的蓝细菌。当这些岩石样本返回地球表面,它们已承受了10多天的太空辐射。研究小组发现蓝细菌仍能幸存下来。火星具有高水平的紫外线辐射,最终将消灭所有表面的微生物,因此太空花园需要在温室环境下受保护,弗朗西斯说:“这项实验证实我们可以使用地球低轨道适应有机生物存活,具有潜在更多的太空应用。”
位于地球低轨道的岩石支持有生源说假设,该理论认为保存在陨石中的活细胞可以安全地穿越太空,如果带有活细胞的陨石碰撞在类似火星的贫瘠行星,很可能可以存活下来。可以进行光合作用的蓝细菌是此项任务的首选对象。欧洲宇航局进行的微生态生命维持系统可将人类废水循环形成宇航员在火星表面生存所需的水、氧气和营养物质。蓝细菌可用于制造富含蛋白质的螺旋藻,螺旋藻是欧洲宇航局认可的在火星表面可存活的9种必不可少作物之一。
科学家在南极洲进行的一项岩石样本实验显示,火星温室花园能够将火星岩石碾成碎末,他们认为需要将火星表面占多数成份的火山岩石转换成为供给植物生长的营养成份。英国开放大学保罗·威尔金森称,食用玄武岩的细菌可以揭开其中的答案。他暗示冰岛玄武岩中的有机生物可以存活于火星岩石中。
日前,从中国科学技术大学传来好消息,该校国家同步辐射实验室齐飞教授研究小组与法国南希大学研究小组合作,将同步辐射真空紫外光电离质谱技术与射流搅拌反应器结合,模拟发动机的点火过程,在丁烷低温氧化过程中探测到多种过氧化物,如过氧甲烷、过氧乙烷、过氧丁烷、含有四个碳的羰基过氧化物等,首次在实验上验证了碳氢化合物低温氧化机理中广泛应用20多年的重要假定——过氧化物的存在。
通常看来,汽车发动机与随处可见的塑料和化纤制品之间毫无关系,但它们却都与一种奇妙的化学现象——碳氢化合物的“自燃”密切相关。自燃是指可燃物质在没有外部火花、火焰等火源的作用下,因受热或自身发热并蓄热所产生的自行燃烧,是一种受低温氧化机理控制的过程。它是内燃机的主要点火方式之一,也是威胁石油化工中氧化过程安全的罪魁祸首。因此,认清碳氢化合物低温氧化的机理,可以帮助我们扬长避短地利用自燃现象,对于内燃机设计和石油化工安全等实用领域意义重大。
在国家杰出青年基金、中科院和科技部的支持下,齐飞教授的科研小组与法国研究人员合作,自2009年6月开始进行实验探索。射流搅拌反应器可以模拟自燃温度前后的工况,是研究碳氢化合物低温氧化的最佳实验平台之一;同步辐射真空紫外光电离质谱技术是目前功能最强大的燃烧诊断技术之一。该技术在射流搅拌反应器低温氧化研究中的成功应用,是揭示过氧化物存在及其浓度随温度变化趋势的关键,并将从根本上推动碳氢化合物低温氧化机理的研究,为实用领域提供更加详细、精确的理论指导。
新软件可塑“个性虚拟人物”
电脑游戏和其他动画媒体的创造者们现在可以通过新的自动化软件在非常真实的场景中量身打造他们的人物,程序员们将其描述为创造“有个性的虚拟化身”的软件。
这个软件由英国Emotion AI公司开发,可以帮助游戏设计师自动调整虚拟人物的行为,让他们对外界事件作出适当的反应,比如脸部表情和其他动作,从而设计出一系列个性特质,这使得虚拟人物更加栩栩如生。
Emotion AI的创始人I an Wilson介绍说:“这个软件让设计师能够为他们所创造的人物赋予个性,让人物根据自己的个性对外部刺激作出反应。”有了这项最新技术,个性和情绪的不同方面可以得到精确地控制和组合,从而有可能产生数以百万计的不同变化。“个性”可以互相组合,产生微妙的差别和变化。
Wilson说:“我们已经开发出了一项平台技术,可以模拟栩栩如生的情绪行为,创造出能够感受他人情感的虚拟人物。这项技术可以应用于许多方面,从广告到健康保健,从游戏到社交网络中的虚拟化身。我们的目标是在数字世界中,为每个数字人物的行为提供动力。”
除了游戏世界之外,Wilson还为这项技术设想了一个重要的、具有潜力的未来:让那些只能呆在家的或者年长的病人可以与一位能对他们的需要作出适当反应、体贴的虚拟护士进行互动。
Wilson说:“有可能用生物医疗数据来驱动虚拟护士的引擎。为病人和护士创造直观的虚拟界面,而他们的大部分时间都在彼此距离遥远的地方度过。我们可以用自己的系统创造出一个虚拟的远程病人和一个虚拟的远程护士。这位护士可以感受病人的情感并与病人互动,促使病人不仅使用这项技术,而且更好地管理他们的健康状况。”
科学家巧用沾笔纳米光刻技术获得生物超材料
你或许没有想过将坚硬的金属或半导体与柔软的有机物或生物产品结合起来会是何种情景,不过美国科学家可以告诉你的是,他们获得了自然界从没有见过的混合材料,而这些混合材料在医学和制造业中将具有惊人的应用前景。
美国佛罗里达州立大学综合纳米研究所(INSI)的科学家完成了这项开创性的工作。综合纳米科学研究所新成员、生物学家史蒂文·勒恩荷特与同事们共同发表了相關研究文章。
这篇题为《脂质多层光栅》的文章介绍了勒恩荷特设计出的基于沾笔纳米光刻(DPN)的新工艺。沾笔纳米光刻是一种用锋利的笔状工具和“墨水”在固体物质表面上勾画纳米级图形的技术。勒恩荷特将沾笔纳米光刻经过改进,让它成为一种让柔性材料(作为墨水)与坚硬材料结合从而形成新材料的工艺。
实验中,研究人员通过自上而下及自下而上的制造方法,让多种柔性纳米级物质按需要以任意图案被“刻写”在预备好的结构物质表面,形成结构复杂的材料和器件。譬如,用该工艺对脂质材料进行操作,他们获得了易溶性光学衍射光栅。衍射光栅由多层脂质组成,高度被控制在5纳米至100纳米之间。
勒恩荷特说,将柔性材料与硬性材料结合,他们获得了从本质上讲可以说是全新的一类物质,事实上它们就是学术界所称的生物超材料,它们并不存在于自然界中。
科学家表示,用生物纳米技术和沾笔纳米光刻技术制造的新材料,可用于需要材料的任何领域,从人体组织工程到药物开发以及计算机芯片制造,,目前最有可能实现的是新材料在医学诊断领域的应用,科学家设想利用新材料生产出便于携带、价格便宜和用后可丢弃的芯片,并将其安装在手机中用于医学诊断。
中科院研发LED灯光上网
LED路灯、LED显示屏,LED作为一种节能照明设备已逐渐走进我们的生活。但是你可知道,通过LED发出的光线可以连接宽带网络,这在目前的科学研究中已成为事实。日前,中科院半导体研究所称,该所对于半导体照明信息网的研究已取得重大突破。
一台笔记本电脑置于灯光的照射之下,没有网线连接,没有无线网卡,但流畅的网络视频仍在播放着……为什么会出现这样的情况?光电系统实验室的段靖远博士伸手一指,说它的奥秘就在于天花板上蓝色的LED照明灯。
他介绍,网络信号正是通过灯光传输给电脑的。通过这种方式,目前上网最大传输速率可以达到每秒2兆。
除了连接网络外,LED灯还能充当各种家用电器的指挥官。该所的陈雄斌博士介绍,目前他们已实现了对多种电器的开关和调节的控制。
专家介绍,LED灯是新型的照明设备,与传统照明设备不同,它不仅省电,还可以通过高速的开关动作,发出调制过的信号,完成信息和指令的传输。
现在人们享受无线网络便捷服务的同时,也在时刻担心它所产生的电磁波可能会对人体产生不利影响,而用环保的LED灯光上网却能彻底消除这一顾虑。没有电磁波就不会对周边电子设备造成干扰,飞机内无线上网难题也将得到解决,甚至在水下,一束照进来的LED灯光,就可以完成网络信号高速传输。
“打印”皮肤技术可使伤口无疤痕愈合
近日,美国研究人员正在开发一种类似喷墨打印机的医疗设备,它可通过将皮肤细胞直接“打印”在伤口上来治愈烧伤或其他创伤。对烧伤患者来说,有了这台被称为“生物打印机”的设备,他们或将不再需要进 对正在进行手术的医生有所助益,让医生更清晰地看到病人手术部位的全景。
美科学家成功研制6纳米大小磁纳米点
前不久,美国科学家在纳米点技术上取得重大进步,他们研制出了“超级”计算机芯片,可以容纳整个图书馆的数据,研究人员表示,这也是计算机存储技术的一项重大进展。
该项研究的领导者、北卡罗莱纳州大学材料科技和工程教授加迪西·纳拉扬表示,该研究团队的突破在于:这些磁性纳米点由一个个无缺陷的晶体制造。研究人员制造出磁性传感器并将其直接整合到一个硅电子芯片上,得到了磁性纳米点。科学家将这些纳米点统一制成6纳米大小,然后采用同样的方式进行精准定位,使得程序能够稳定地读写数据。
纳拉扬认为,磁纳米点代表了一种具有革命性的信息存储技术,如果每个6纳米大小的纳米点上存储一个字节的信息,那么,每个芯片上就可以存储超过10太比特的数据(1太比特能够存储2500万页数据),这样,芯片图书馆将成为现实。
之前,该研究团队成功研制出了7纳米大小的磁性镍纳米点,存储密度提高了500倍,达到每平方英寸10万亿位。在这种密度下,硬币大小的芯片能达到5兆兆位,能把美岗国会的整个图书馆都装在“一个口袋里”。
2009年10月,该研究团队宣布,他们在纳米尺度下,将金属镍原子加入氧化镁陶瓷材料中得到了类陶瓷材料,新材料中的镍原子簇尺寸不过10平方纳米,比目前半导体行业中使用的存储单元小90%。这样,采用该材料的存储芯片可在指甲盖大小的尺寸下,提供1TB以上的容量,相当于存储20部高清电影或250万页文档,是目前闪存容量的50倍左右。
火星温室花园将提供宇航员生存所需
在火星上建造未来人类基地仍有很大的距离,但却不影响我们建造“火星温室花园”。目前科学家已完成太空实验,依据在火星上建造第一个“火星温室花园”的微生物殖民计划,在地球上模拟火星环境可产生微有机生物,这将有助于将火星岩石转换成为土壤,产生人類呼吸的氧气、纯净水和可循环废水。
英国开放大学太空科学研究协会的卡伦·奥尔逊·弗朗西斯是特殊环境陆地有机物研究为主旨的研究小组成员之一,该研究小组将英国西南海岸比尔地区的海岸岩石样本携载到低地球轨道,一旦抵达相应空间位置,太空舱打开将岩石样本暴露于真空环境中。比尔地区海岸岩石样本富含宽光谱观测范围的微生物,其中包括进行光合作用的蓝细菌。当这些岩石样本返回地球表面,它们已承受了10多天的太空辐射。研究小组发现蓝细菌仍能幸存下来。火星具有高水平的紫外线辐射,最终将消灭所有表面的微生物,因此太空花园需要在温室环境下受保护,弗朗西斯说:“这项实验证实我们可以使用地球低轨道适应有机生物存活,具有潜在更多的太空应用。”
位于地球低轨道的岩石支持有生源说假设,该理论认为保存在陨石中的活细胞可以安全地穿越太空,如果带有活细胞的陨石碰撞在类似火星的贫瘠行星,很可能可以存活下来。可以进行光合作用的蓝细菌是此项任务的首选对象。欧洲宇航局进行的微生态生命维持系统可将人类废水循环形成宇航员在火星表面生存所需的水、氧气和营养物质。蓝细菌可用于制造富含蛋白质的螺旋藻,螺旋藻是欧洲宇航局认可的在火星表面可存活的9种必不可少作物之一。
科学家在南极洲进行的一项岩石样本实验显示,火星温室花园能够将火星岩石碾成碎末,他们认为需要将火星表面占多数成份的火山岩石转换成为供给植物生长的营养成份。英国开放大学保罗·威尔金森称,食用玄武岩的细菌可以揭开其中的答案。他暗示冰岛玄武岩中的有机生物可以存活于火星岩石中。