01

我國浙江大學(xué)科學(xué)家成功合成具有硬度與彈性的彈性陶瓷塑料

浙江大學(xué)化學(xué)系的唐?？到淌?、劉昭明研究員以及他們的團隊成功合成了一種新物質(zhì)，命名為彈性陶瓷塑料。

通過在分子級別上，將有機化合物與無機離子化合物融合在一起，創(chuàng)造出具有硬度與彈性的新物質(zhì)。團隊通過將有機功能分子引入到無機離子分子中，設(shè)計了一種無機離子寡聚體的官能團化反應(yīng)，并采用了無機化學(xué)中的酸堿反應(yīng)進行簡單快速的連接，實現(xiàn)了有機物和無機物的雜化分子合成。

彈性陶瓷塑料具有硬度、回彈、強度、形變和可加工性等優(yōu)異特性，同時具備橡膠和陶瓷的特性。相較于傳統(tǒng)塑料，加熱后不會軟化，展現(xiàn)出更高的穩(wěn)定性。這一材料在硬度和彈性之間實現(xiàn)了兼容，突破了傳統(tǒng)認(rèn)知，為材料科學(xué)領(lǐng)域帶來了新的可能性。該成果在國際期刊《自然》發(fā)表，并受到了高度評價。這一新材料有望應(yīng)用于基礎(chǔ)化學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域，為未來的科學(xué)研究開辟了新的空間。

02

血腦屏障中的分子補丁可預(yù)防多發(fā)性硬化癥或阿爾茨海默氏癥

斯坦福大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了能夠修復(fù)血腦屏障的療法，并鑒定了能夠促進該過程的治療分子。

研究人員通過研究WNT信號通路發(fā)現(xiàn)了使血腦屏障修復(fù)的治療分子。他們發(fā)現(xiàn)激活一種名為FZD4的受體可以啟動WNT信號通路，并開發(fā)了一種名為L6-F4-2的分子，該分子與受體結(jié)合并能以比原來更高效的方式啟動WNT信號通路。

研究人員首先使用了患有遺傳突變的小鼠進行實驗，這種突變會導(dǎo)致類似的屏障變得不完整，從而導(dǎo)致疾病。實驗結(jié)果顯示，經(jīng)過治療后，小鼠的血管變得更密集，漏洞也減少了。在另一項實驗中，研究人員發(fā)現(xiàn)該療法可以加強大腦小腦周圍的血腦屏障。

此外，研究人員還研究了這些分子對中風(fēng)的影響，中風(fēng)會破壞血腦屏障，使?jié)撛诘挠泻ξ镔|(zhì)進入大腦。實驗證明，給小鼠注射L6-F4-2可以減輕中風(fēng)的嚴(yán)重程度，提高存活率，并修復(fù)血管中出現(xiàn)的漏洞。

這項研究為治療和預(yù)防神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供了新的方向。雖然這些實驗是在動物身上進行的，無法保證結(jié)果能直接適用于人類，但研究團隊表示這可能是治療和預(yù)防神經(jīng)系統(tǒng)疾病的第一步。他們希望這項研究能為開發(fā)修復(fù)血腦屏障的新一代藥物提供思路，并使用一種與當(dāng)前藥物截然不同的策略和分子靶點。

03

受穿山甲啟發(fā)的微型機器人可以治療內(nèi)出血

斯圖加特馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所的科學(xué)家設(shè)計了一種新型的仿照穿山甲的微型機器人，該機器人能夠根據(jù)需要進行流暢移動和卷曲。

研究團隊以穿山甲為靈感，設(shè)計了一種長2厘米、寬1厘米的微型機器人。該機器人具有可移動、滾動和加熱的重疊鱗片。它的軟層由帶有磁性顆粒的聚合物構(gòu)成，而硬層則由重疊的鋁制“鱗片”構(gòu)成。

當(dāng)機器人暴露在低頻磁場中時，研究人員可以通過操控使其卷曲并移動。一旦卷曲，該設(shè)備可以將藥物等顆粒運送到體內(nèi)的目標(biāo)位置。

然后，當(dāng)機器人暴露在高頻磁場中時，它可以加熱到70攝氏度以上。在這個溫度下，它可以用于治療內(nèi)部出血、切除腫瘤組織和治療血栓。

在實驗室測試中，穿山甲狀的設(shè)備能夠在不損壞軟組織的情況下穿越，并通過覆蓋出血部位并加熱來止血。這意味著該微型機器人具有巨大的潛力，可用于處理復(fù)雜的內(nèi)部治療和程序。這一研究為微型機器人在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了新的可能性。

04

韓國科學(xué)家利用電子自旋實現(xiàn)更快的充電、更高容量的電池

韓國浦項科技大學(xué)的化學(xué)工程系教授金源培率領(lǐng)研究團隊開發(fā)出一種新型的電動車充電技術(shù)，使充電時間縮短至六分鐘。

研究團隊運用了一種新穎的自混雜法和直接電池替代法合成了錳鐵氧體（Mn3-xFexO4）納米片，將其作為電動車正極材料。通過水熱法創(chuàng)造了納米厚度的錳鐵氧體片，增加了表面積，利用高度自旋化的電子顯著提高了儲存容量，將錳鐵氧體材料的理論容量有效提高了50%以上。

擴大正極材料的表面積有利于大量鋰離子的同時移動，從而提高電池的充電速度。實驗證明，僅需要六分鐘即可為一個與市場上電動車電池容量相當(dāng)?shù)碾姵剡M行充放電。這項研究在合成過程中的挑戰(zhàn)性問題上取得突破，顯著加快了電池的充電速度。

這一研究提供了一種新的方法，克服了傳統(tǒng)正極材料的電化學(xué)限制，并通過表面改變的合理設(shè)計，增加了電池的容量。研究人員表示，這一創(chuàng)新有望增加電池的耐用性，并縮短電動車的充電時間，為電動車的推廣和發(fā)展提供了有力支持。該技術(shù)的成功應(yīng)用將有助于解決電動車充電時間長、充電基礎(chǔ)設(shè)施不足等問題。

05

瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院成功實現(xiàn)空中激光數(shù)據(jù)傳輸，每秒可傳輸數(shù)十太比特數(shù)據(jù)

瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的科學(xué)家與歐洲合作伙伴共同完成了一項空中激光數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶嶒灒ㄟ^在瑞士的容克努克峰和伯爾尼市之間測試激光系統(tǒng)，成功實現(xiàn)每秒數(shù)十太比特的高速數(shù)據(jù)傳輸。

研究團隊通過測試實現(xiàn)了一種衛(wèi)星光學(xué)通信鏈路，在容克努克峰的高海拔研究站和伯爾尼大學(xué)茲默瓦爾德天文臺之間成功傳輸高數(shù)據(jù)量的激光信號。盡管沒有直接使用宇航衛(wèi)星進行測試，但他們在自由空間距離53公里（33英里）上實現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)傳輸。

為了準(zhǔn)確接收信號，研究團隊使用了具有97個微型可調(diào)鏡片的微機電系統(tǒng)（MEMS）芯片，對光波進行相位校正。這些微鏡片的變形可以以每秒1500次的速度修正光束的相位偏移，從而提高信號的質(zhì)量。這種改進使得在53公里的傳輸距離上實現(xiàn)了每秒1太比特的數(shù)據(jù)傳輸速率。

研究團隊還開發(fā)了新的強大光調(diào)制技術(shù)，實現(xiàn)了對光波的高度靈敏度檢測，從而在最惡劣的天氣條件下或低激光功率情況下實現(xiàn)了高數(shù)據(jù)速率的傳輸。他們通過利用光波的振幅、相位和極化等特性來巧妙地編碼信息位，使用新的4D二進制相位偏移鍵控（BPSK）調(diào)制格式，即使只有大約四個光子，接收器仍然可以正確檢測到信息位。

研究團隊的實驗結(jié)果引起了全球范圍內(nèi)的轟動。該系統(tǒng)實現(xiàn)了每秒1太比特的傳輸速率，且僅使用單一波長。在未來的實際應(yīng)用中，該系統(tǒng)可以輕松擴展到40個通道，即每秒40太比特的傳輸速率，使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)進行實現(xiàn)。

此項研究的實際應(yīng)用和市場化將由工業(yè)合作伙伴負(fù)責(zé)，但蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的科學(xué)家們將繼續(xù)研究他們開發(fā)的新調(diào)制格式，該調(diào)制格式有望在其他數(shù)據(jù)傳輸方法中提高帶寬。這一研究突破了傳統(tǒng)光學(xué)通信的限制，為未來高速、高容量的數(shù)據(jù)傳輸提供了新的可能性。

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