科技成果

韓國重離子加速器前端超導(dǎo)加速試驗(yàn)取得成功

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年3月20日報(bào)道，韓國科學(xué)技術(shù)信息通信部發(fā)布消息稱，韓國正在建設(shè)的重離子加速器(ROAN)取得突破性進(jìn)展，其進(jìn)行的重力束超導(dǎo)加速試驗(yàn)取得成功。超導(dǎo)加速試驗(yàn)是在組成加速裝置前端部分的ECR離電子回旋共鳴、RFQ高頻四重極子和QWR超導(dǎo)加速模塊以及RF高頻率電力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、光束檢測系統(tǒng)等綜合設(shè)備系統(tǒng)中測試是否能夠提取重離子束的試驗(yàn)，是判斷重離子加速器是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要測試。研究組自去年9月開始進(jìn)行超導(dǎo)加速器試驗(yàn)，通過多次努力，將ECR離電子回旋共鳴中生成的氧離子通過RFQ高頻四重極子和QWR超導(dǎo)加速模塊，成功提取了700keV/u的氧重離子束，成為開發(fā)重離子加速器的重要技術(shù)。韓國自2011年起開始研發(fā)重離子加速器，計(jì)劃到2021年完成，建成后光束能將達(dá)到200MeV/u，光束輸出將達(dá)到400kW，有望成為世界基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的核心基礎(chǔ)設(shè)施。

美國利用旋轉(zhuǎn)3D打印制造高強(qiáng)度材料

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年3月20日報(bào)道，據(jù)美國媒體近日報(bào)道，哈佛大學(xué)一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)利用旋轉(zhuǎn)3D打印噴頭和精確控制的位置移動(dòng)，使打印出的材料具有木材等自然材料才有的微觀纖維結(jié)構(gòu)，從而顯著增強(qiáng)了復(fù)合材料的強(qiáng)度。研究成果發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》。該項(xiàng)目的3D打印機(jī)利用一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的噴嘴沉積基于環(huán)氧樹脂的液體原料，通過精確控制噴嘴的旋轉(zhuǎn)速度和位置，可以有效地控制纖維的排列形態(tài)，從而在生成的材料中提供不同的剛度，并且可以在不同的區(qū)域中實(shí)現(xiàn)不同的微觀結(jié)構(gòu)。該方法可以在多種增材制造技術(shù)中使用，如熔融沉積成型(FDM)、直接噴墨成型(DIW)、大面積增材制造(BAAM)等，并可應(yīng)用于多種材料，包括碳纖維與陶瓷。未來旋轉(zhuǎn)3D打印技術(shù)有望為增材制造開辟新的空間。

印度開發(fā)航天器熱障涂層噴涂新技術(shù)

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年3月16日報(bào)道，據(jù)印度教徒報(bào)消息，位于印度焦代普爾的噴涂設(shè)備公司(MEC)首席科學(xué)家泰勒團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種利用等離子脈沖(APS)噴鍍釔穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)形成含垂直裂紋熱障涂層的新技術(shù)，該技術(shù)較現(xiàn)有技術(shù)可節(jié)省約50%的成本，目前采用的人工涂層工藝成本很高，裂紋產(chǎn)生于涂層沉積過程，可控性差。新技術(shù)在國防和工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用潛力。

德國開發(fā)高速納米機(jī)器人電驅(qū)動(dòng)新技術(shù)

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年3月14日報(bào)道，德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)與慕尼黑大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新型的納米機(jī)器人電驅(qū)動(dòng)技術(shù)，較目前通過加酶和DNA鏈等生化驅(qū)動(dòng)的方法快10萬倍。借助熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)技術(shù)，研究人員可通過熒光顯微鏡的監(jiān)視器跟蹤DNA納米機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。普通模式下，被固定在微小DNA納米機(jī)器人手臂尖端的發(fā)光分子產(chǎn)生的光點(diǎn)來回?cái)[動(dòng)，點(diǎn)擊鼠標(biāo)就足以讓光點(diǎn)向不同的方向移動(dòng)。通過施加電場，可在平面上隨意旋轉(zhuǎn)機(jī)器人手臂。新的控制技術(shù)不僅適合來回移動(dòng)染料或納米顆粒，微型機(jī)器人的手臂也可對分子施力。納米機(jī)器人體積小，價(jià)格低廉，可搜索百萬計(jì)樣本中的特定物質(zhì)，并逐步合成復(fù)雜分子，將適用于醫(yī)學(xué)診斷和藥物開發(fā)。

韓國開發(fā)出鋰電池用的高性能陽極粘合劑材料

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年3月12日報(bào)道，韓國研究財(cái)團(tuán)聯(lián)合忠南大學(xué)、金烏工科大學(xué)共同開發(fā)出具有高電壓、高容量的新型粘合劑陽極材料，大幅提高了二次鋰電池的能源密度。研究成果發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》上。富鋰錳氧化物作為新一代陽極材料，比鈷酸鋰氧化物能源容量高出2倍，但只有將充電電壓提高到4.4 V以上才能獲得高容量。不過在這種情況下，二次電池會(huì)發(fā)熱，從而使粘合劑的粘性減弱，引發(fā)電池性能減弱等問題。研究人員開發(fā)的陽極材料是在4.7 V和55 ℃條件下，在極表面形成保護(hù)膜，保持界面穩(wěn)定，不需要額外的電解質(zhì)添加劑，也可以維持穩(wěn)定黏性的粘合劑材料，具有超過鈷酸鋰氧化物2倍以上的容量以及更穩(wěn)定的充放電性能。該技術(shù)可進(jìn)一步推動(dòng)二次電池的發(fā)展。

科學(xué)家仿效蝴蝶翅膀結(jié)構(gòu)開發(fā)高效太陽能電池

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年3月10日報(bào)道，德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院(KIT)研究人員發(fā)現(xiàn)了能高效提升太陽能電池吸光率的新途徑，即通過仿效蝴蝶翅膀結(jié)構(gòu)，可開發(fā)高效太陽能電池。新型電池的吸光率最高可提升207%。歐洲的氣候條件使得太陽光大多被散射，很少垂直照到太陽能電池板上。KIT的研究人員觀察一種鳳蝶吸光能力很好，尤其是翅膀表面為納米結(jié)構(gòu)，其微小的空洞結(jié)構(gòu)較平滑表面能顯著增大對光的吸收范圍。仿效這種納米結(jié)構(gòu)生產(chǎn)太陽能電池，在光線垂直照射時(shí)吸光率可提升97%，而當(dāng)入射角度為50°時(shí)甚至能夠達(dá)到207%。用于太陽能電池的蝴蝶納米結(jié)構(gòu)是通過計(jì)算機(jī)模擬優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)的。

我國科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)海森堡極限的量子精密測量

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年3月9日報(bào)道，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)李傳鋒課題組摒棄常規(guī)思路，創(chuàng)新性地對標(biāo)準(zhǔn)弱測量方案進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，把制備混態(tài)探針和測量虛部弱值技術(shù)相結(jié)合，試驗(yàn)中成功達(dá)到了海森堡極限精度，并用來測量單個(gè)光子在商用光子晶體光纖中引起的克爾效應(yīng)。研究組在試驗(yàn)中利用了含有約十萬個(gè)光子的激光脈沖，測量商用光子晶體光纖的單光子克爾系數(shù)精度比此前經(jīng)典方法測量的最高精度提高了兩個(gè)量級。這是國際上首次在實(shí)際測量任務(wù)中達(dá)到海森堡極限精度，研究成果發(fā)表在《自然·通訊》。

韓國團(tuán)隊(duì)研究出檢測量子計(jì)算機(jī)運(yùn)算過程的新方法

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年3月9日報(bào)道，韓國科學(xué)技術(shù)研究院發(fā)布消息稱，該院量子計(jì)算機(jī)研究組與浦項(xiàng)工大研究組共同研究出能夠有效檢測量子計(jì)算機(jī)運(yùn)算過程的新方法。在量子力學(xué)里，存在相互對立的觀測量，例如無法同時(shí)測定粒子的位置和運(yùn)動(dòng)量成分，這是因?yàn)榱孔訙y定的行為會(huì)使量子處于崩潰狀態(tài),而此次研究，通過弱量子測定方法不讓量子形態(tài)完全崩潰，同時(shí)測出了相對立的觀測量。利用這一方法可提高量子驗(yàn)算過程的檢驗(yàn)效率，打破了不能同時(shí)測定兩條相對立觀測量的量子物理學(xué)固有觀念。該研究將有效應(yīng)用于量子信息技術(shù)中，為研發(fā)量子計(jì)算機(jī)提供幫助。

德國成功研發(fā)新型量子傳感器

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年3月6日報(bào)道，德國弗勞恩霍夫應(yīng)用固體物理研究所(IAF)和馬普固體研究所的科研人員共同研發(fā)出一種量子傳感器，未來可用于測量微磁場，如硬盤磁場和人腦電波。目前一臺(tái)奔騰處理器可容納約3000萬個(gè)晶體管，硬盤的磁性結(jié)構(gòu)可識(shí)別的范圍僅為10～20 nm，新研發(fā)的量子傳感器可精確測量這類用在未來硬盤上的微小磁場。新型量子傳感器僅有氮原子的大小，作為載體物質(zhì)的是一種人造金剛石，具有很好的機(jī)械和化學(xué)穩(wěn)定性以及超強(qiáng)的導(dǎo)熱性能，可通過引入硼、磷等外來原子，將晶體制成半導(dǎo)體，且非常適用于光學(xué)電路。這種傳感器不僅能準(zhǔn)確檢測到納米級的磁場，還能確定其強(qiáng)度，應(yīng)用潛力驚人。

美國研發(fā)無法破解的計(jì)算機(jī)芯片

據(jù)科技部網(wǎng)站2018年3月2日報(bào)道，美國國防部預(yù)先研究計(jì)劃局(DARPA)向密歇根大學(xué)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)資助360萬美元，以研究無法破解的計(jì)算機(jī)。項(xiàng)目名為MORPHEUS，由該校電子與計(jì)算機(jī)系專家研制，利用基于硬件的方法來阻止黑客攻擊，從而避免軟件的安全補(bǔ)丁無法徹底消除系統(tǒng)的安全隱患。運(yùn)用了新方法來設(shè)計(jì)硬件，儲(chǔ)存保護(hù)性信息的固件位置會(huì)快速變換，密碼也會(huì)不斷地生成和銷毀。專家將這種方法比喻成黑客每隔一秒鐘就需要破解一個(gè)新魔方，由于黑客需要一定時(shí)間去破解每一種既定的系統(tǒng)配置，破解這一不斷變化的系統(tǒng)成為不可能的事，從而避免未發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng)漏洞遭到黑客利用。硬件加密算法已在英特爾公司的V-Pro安全處理器系統(tǒng)中得到應(yīng)用，而MORPHEUS項(xiàng)目旨在尋求更高級別的硬件安全保護(hù)，可以用于戰(zhàn)時(shí)計(jì)算。MORPHEUS項(xiàng)目是美國國防部先進(jìn)研究計(jì)劃局通過硬件與固件集成實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全(SSITH)計(jì)劃的9個(gè)項(xiàng)目之一，通過資助密歇根大學(xué)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，力圖實(shí)現(xiàn)以可控成本進(jìn)行硬件層次的高級別網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)，最終生產(chǎn)出不可破解的計(jì)算機(jī)芯片。