3D列印觸覺感測器、思想控制計算機、量子區塊鏈技術、列印柔性充電電池、可見光感測納米

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先進位造

3D列印的可延伸觸覺感測器的設計和製造

據Nanowerk網站2017年6月5日報道，美國明尼蘇達大學的研究人員開發了一種多材料、多尺度、多功能的3D列印方法，能在周圍條件保角映射到任意麵的情況下製備三維觸覺感測器。該感測器可探測、辨識人體運動，包括監測脈搏和手指動作。研究人員希望該方法為各種感測器的製造打開新思路，發掘其在人工皮膚、仿生器官和人機界面上的應用潛力。

先進材料

超穩定鈣鈦礦太陽能電池保持穩定一年以上

據Science Daily網站2017年6月1日報道，瑞士洛桑聯邦理工學院等設計了一種太陽能電池，稱為「二維/三維混合鈣鈦礦太陽能電池」。這種太陽能電池將二維鈣鈦礦的超穩定性與三維形式結合起來，能有效地吸收整個可見光譜的光線，並傳遞電荷。試驗顯示，該太陽能電池已恆定輸出11.2%的效能逾10,000小時，而標準條件下測量的性能損耗為零。這一突破解決了鈣鈦礦太陽能電池的穩定性問題，推進了該技術商業化上的應用。

一步改變光學性質

據Nanowerk網站2017年5月30日報道，美國德州農工大學、德州大學奧斯汀分校等機構的研究人員，將垂直排列的金制納米柱嵌入各種高外延質量的氧化物矩陣，製造出納米複合薄膜。在選定基片上調整薄膜的密度，這些薄膜就能展現出非均質光學特性。其模型可預測出外來特性，比如介電常數響應以及拓撲傳遞性為零。該項研究使研製隱身及超解析度成像用輕互動式光電設備成為可能。

自主系統&機器人

教機器人「禮儀」：數字化捕捉並傳送人類行為規範

據DARPA News網站2017年5月31日報道，機器人是一種「智能」機器，要想成為人類安全可靠的合作夥伴，它必須能夠快速評估給定情況並應用人類的社會規範。美國布朗大學、塔夫茨大學的研究人員正合作致力於DARPA資助的一個項目，在規範和規範網路方面提供了正式的理論框架，並且調查了學習規範的方式、以及規範從新的互動式演算法中脫穎而出的方法。他們為人類規範建立了一個認知計算模型，用編碼代表規範並錄入機器，且開發了機器學習演算法，使機器可在陌生場合下利用人類數據學習規範。

大數據

科學家削減深度學習的計算指令

據Science Daily網站2017年6月1日報道，美國萊斯大學的研究人員開發了一種演算法，這種演算法融合了最新的自適應丟包和用於最大內積搜索的隨機散列法，從而有效地選擇激活度最高的節點。他們利用大數據中的固有稀鬆度來增加計算和節能，證明用1000個神經元可以節能95%；數學顯示，用1億個神經元可以將節能提升至99%以上。

生物技術

DARPA將「安全基因」合同授予麻省總醫院

據Global Biodefense網站2017年6月6日報道，根據DARPA的「安全基因」計劃，麻省總醫院旨在提供新的生物功能，使人們能安全便捷地獲得先進的基因組編輯應用，此外還提供工具和方法來減輕這些技術的意外後果或蓄意濫用這些技術的風險。三個主要的技術重點領域是：（1）彌合基因組編輯工具和工程生物體的當前技術局面與未來變革應用之間的差距，（2）制定小分子和/或分子策略，提出預防和治療方案，阻止或限制基因組編輯活性，保護生物體和種群的基因組完整性，（3）制定「基因修復」策略，從大範圍的複雜種群和環境背景中消除不需要的工程基因，將系統恢復到功能和基因基線狀態。

通信技術

通用人機界面讓思想控制每台計算機

據MIT Technology Review網站2017年5月30日報道，以色列本古里安大學的研究人員開發了一種系統，可以利用現成的EEG/EMG耳機來操作常規計算機。該系統提供了一個定位裝置和虛擬鍵盤，用以操作任何基於Windows的系統，最大限度地減少用戶與個人計算機交互時的工作量。通過可用性研究對提議系統的有效性進行了評估，結果顯示完成各種任務的學習曲線呈遞減趨勢。

反大規模殺傷性武器

移動實驗室：科學家如何從手提箱中檢測出傳染病？

據Select Science網站2017年6月1日報道，德國研究人員創建了一個移動實驗室，以便在世界各地基礎設施較差的地方能進行調查研究。他使用一種名為重組酶聚合酶擴增（RPA）的新型DNA擴增技術設計了一些方案，用來測試諸如埃博拉等的疾病。所有RPA試劑在40℃下保持穩定，長達三個月，並且反應速度很快。該移動手提箱實驗室可用於邊境口岸、入境口岸和缺乏資源的環境，以便儘早確定流行病的爆發。

網路安全

第一個量子安全區塊鏈技術在莫斯科進行測試

據MIT Technology Review網站2017年6月6日報道，區塊鏈是一個分布式資料庫，它有密碼保護，以防止惡意修改。區塊鏈是數字簽名，因而容易受到量子計算機的攻擊。俄羅斯量子中心、加拿大卡爾加里大學等機構的科學家合作提出了一種針對量子時代區塊鏈問題的解決方案，並且報告說，他們在實驗中實現了量子安全區塊鏈平台，該平台利用城市光纖網路中的量子密匙分配進行信息理論安全認證。這些結果解決了有關商業和政府應用中量子安全區塊鏈的可實現性和可擴展性問題。

能源

可列印的柔性可充電電池可為可穿戴式感測器供電

據Science Daily網站2017年5月24日報道，美國加州大學聖迭戈分校的研究人員將聚苯乙烯-嵌段-聚異戊二烯-嵌段-聚苯乙烯（SIS）作為定製可印油墨的超彈性粘合劑，印製了一個可高度延伸的鋅銀氧化物電池。他們在電池中加入氧化鉍，使其可重複充電。原型電池的容量大約為可充電助聽器電池容量的五分之一，厚度為後者的十分之一，但價格更便宜，而且使用的是市售材料。研究人員正在努力提高電池的性能。下一步會將技術擴展到不同的應用領域，例如太陽能和燃料電池；還用電池為不同種類的電子設備供電。

成像技術

用石墨烯-CMOS集成裝置看隱形物

據Science Daily網站2017年6月5日報道，歐盟石墨烯旗艦公司的研究人員將石墨烯-CMOS集成電路與量子點相結合，打造了一系列光電探測器，從而製造出一種高解析度圖像感測器。如果把這種裝置當成一台數碼相機，我們可以同時感測到紫外光、可見光和紅外光。石墨烯-CMOS集成是將二維材料納入下一代微電子、感測器陣列、低功率集成光子以及覆蓋可見頻率、紅外頻率和太赫頻率的CMOS成像系統的關鍵。

信息技術

磁電存儲單元提高了數據存儲的能量效率

據Nanowerk網站2017年5月30日報道，為了提高電源效率，從而減少室溫下讀出操作的熱損失，俄羅斯、法國組成的研究團隊，開發了一種磁電隨機訪問存儲器（MELRAM）。它結合了兩種磁性合金的機械特性，一種合金是基於鋱鈷，另一種是鐵鈷互相堆疊在一起。納米複合材料的多分子層在室溫下提供了較強的磁電相互作用，這就是其超低功耗的根本原因。該研究可以幫助生產諸如瞬子筆記本電腦、近零損耗快閃記憶體盤、以及需要更少空調的數據存儲中心等的設備。

材料科學

研究物質在奇異階段量子波動的新方法

據Science Daily網站2017年5月29日報道，為了了解量子波動與載流粒子有效電荷之間的聯繫日本大阪大學等研究人員運用磁場調節碳納米管中的Kondo狀態（極低溫下的電阻上升），確保量子波動是系統中的唯一變數。他們直接監控碳納米管的電導和散粒雜訊，證明具有不同對稱性的Kondo狀態之間是連續交叉的。這些發現在超導、莫特絕緣體、分數量子霍爾效應等領域已有應用。

納米顆粒的形狀控制其特性

據Nanotechweb網站2017年6月5日報道，美國德州大學聖安東尼奧分校的研究人員已證明，硅鍺尺寸效應的大小由納米顆粒的形狀決定，有很多小面的顆粒經歷了誇張的熱穩定性和光學性質的變化。相比之下，其尺寸或形狀對硅和鍺浸入的溫度範圍沒有顯著影響。該研究有助於打造適用於電腦運算和熱電工程的納米顆粒屬性。

微電子

工程師用新穎的設計揭開晶體管未來發展的新思路

據Nanowerk網站2017年6月5日報道，美國西北大學、德州大學達拉斯分校等機構研究人員提出了一種自旋電子電路，其中電子在碳納米管中移動併產生磁場，影響電流在附近的石墨烯納米帶中的流動，提供沒有實際連接的級聯邏輯門。因為每個石墨烯納米帶之間的通信是通過電磁波發生的，所以他們希望通信速度能更快，並且有太赫時鐘速度的潛力。碳材料可以製作得比硅基晶體管更小。他們正在努力構建一個樣品。

量子科學

斯格米子自旋的同步旋轉

據Nanowerk網站的2017年5月30日報道，新加坡國立大學研究人員使用電腦模擬來了解三種斯格米子基本模式的內部行為。他們發現，在其中一種呼吸模式中，選擇模式交替膨脹收縮。在其他兩種模式中，自旋的圓形排列分別沿順時針和逆時針方向旋轉。因為斯格米子的模式頻率在微波範圍內，准粒子可用於新的微波納米振蕩器，這些振蕩器是微波集成電路的重要組成部分。研究還會產生基於斯格米子的設備，如微波納米振蕩器，可用於一系列應用，包括無線通信、成像系統、雷達和GPS。

感測器

用可見光感測納米尺度，以及無序波的基本原理

據Science Daily網站2017年6月1日報道，美國紐約城市大學等研究人員將一疊不同厚度的納米級電解介質薄層照亮。他們發現，如果光線以特定入射角照亮結構，那麼可以感測到一疊薄膜中甚至2納米的厚度差異。這項工作證明，光線會陷入比光線波長更薄的結構中，並且可以觀察到這種結構中的微小變化。這些發現使我們能用光學方法對計算機晶元和光子器件中的納米缺陷進行高速測量。

作者：北京海鷹科技情報研究所 李磊葛悅濤

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