前沿掠影

高性能柔性有機太陽能電池研制成功

柔性電子器件，特別是基于有機材料的光電器件，是未來電子器件發(fā)展的一大趨勢，具有巨大的應用前景。其中，獲得高性能的柔性透明電極是實現(xiàn)高效柔性有機光電器件的前提。但目前如何獲得同時具有高導電、高透光、低表面粗糙度以及制備方法簡單、綠色的柔性透明電極依然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。近日，南開大學化學學院陳永勝教授團隊制備了同時具有高導電、高透光且低表面粗糙度的銀nm線柔性透明電極，將其用于構筑柔性有機太陽能電池，與使用商業(yè)氧化銦錫（ITO）玻璃電極的器件性能相當，光電轉化效率可達16.5%，刷新了文獻報道的柔性有機/高分子太陽能電池光電轉化效率的最高記錄。

研究人員指出，該電極可適用于不同類型活性材料以及單結及疊層光伏器件。單結和疊層柔性有機太陽能電池可分別實現(xiàn)13.1%和16.5%的光電轉化效率，并表現(xiàn)出優(yōu)異的機械性能，連續(xù)彎曲1000次，器件仍能保持初始效率的95%以上。

一種前所未有的存儲方式

——“萬物DNA”材料

隨著全球的數(shù)據(jù)量不斷增加，傳統(tǒng)的存儲架構如硬盤、磁帶，越來越難以跟上數(shù)據(jù)存儲的需要，于是，DNA被當作一種長期存儲方案提出來。過去的研究已經(jīng)強調了DNA的持久性和存儲海量信息的能力，現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種前所未有的方式，可利用其持久性進行存儲。據(jù)英國《自然·生物技術》雜志近日發(fā)表的一項研究稱，科學家研制了一種運用“萬物DNA”特殊材料3D打印出來的“斯坦福兔子”。該材料包含了用以合成DNA編碼的兔子“藍圖”，隨后，原始兔子所含的DNA被解碼，又穩(wěn)定地復制了5代兔子。除了“斯坦福兔子”實驗，研究人員還將一段有關華沙猶太區(qū)檔案的視頻編碼進樹脂玻璃中，再用該樹脂玻璃制造普通的眼鏡。結果表明，只需一小塊樹脂玻璃，就能恢復其中隱藏的信息。該研究團隊指出，“萬物DNA”材料可將信息藏于其中，并可用于制造日常物品。

我國科學家成功研制高速晶體管

近日，中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心先進炭材料研究部的科研人員首次制備出以肖特基結作為發(fā)射結的垂直結構晶體管“硅-石墨烯-鍺晶體管”，成功地將石墨烯基區(qū)晶體管的延遲時間縮短了1000倍以上，并將其截止頻率由兆赫茲提升至吉赫茲領域。相關成果發(fā)表在國際學術期刊《自然·通訊》上。據(jù)相關科研人員介紹，這一研究工作提升了石墨烯基區(qū)晶體管的性能，未來將有望在太赫茲領域的高速器件中應用，為最終實現(xiàn)超高速晶體管奠定了基礎。

用陽光分解塑料有助于減少溫室氣體排放

近日，新加坡研究人員表示，他們研發(fā)出利用人造太陽光把塑料分解成可供發(fā)電用燃料的環(huán)保技術，有助于減少溫室氣體排放。南洋理工大學的研究人員表示，他們已通過一種既不破壞環(huán)境又不會耗費很多錢的催化劑，把塑料轉化成發(fā)電廠用的燃料“甲酸”（蟻酸）。在實驗室中，把塑料與化學品混合形成溶液后，可利用人造太陽光在6天內完成分解。

研究人員稱，這項研究能將污染海洋的塑料變成有用的化學品。但到目前為止，只有少量塑料成功轉化為甲酸，并且，目前研究人員僅利用純塑料碎片進行試驗，并非使用塑料廢棄物，要大規(guī)模成功復制這項程序，仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

中國第一塊人造培養(yǎng)肉誕生

據(jù)悉，2019年11月18日上午，南京農業(yè)大學國家肉品質量安全控制工程技術研究中心研制出了中國第一塊人造培養(yǎng)肉。周光宏教授帶領團隊使用第六代的豬肌肉干細胞培養(yǎng)20天，生產得到了重達5g的培養(yǎng)肉。這塊人造肉與市場上普通的植物蛋白人造肉有著天壤之別：它是國內首例由動物干細胞擴增培養(yǎng)而成的人造肉，是該領域內一個里程碑式的突破。

無人駕駛聯(lián)合耕播作業(yè)機助力現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展

智能化、無人化耕作是現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的方向。2019年11月25日，由我國自主研制出的無人駕駛聯(lián)合耕播作業(yè)機，在揚州市廣陵區(qū)沙頭鎮(zhèn)通過了現(xiàn)場測試，將正式應用于小麥生產。此成果是由中國工程院院士、揚州大學張洪程教授組織國內作物栽培、農業(yè)機械、智能控制、軟件信息等多領域的專家，以及農業(yè)裝備生產企業(yè)和一線農技人員，經(jīng)過近10年努力，投入2000多萬元，聯(lián)合攻關所取得的一項重大科研成果。據(jù)悉，無人駕駛聯(lián)合耕播作業(yè)機在田間可以自動調頭和轉彎，自動后退對行，一次旋耕深度可達22cm，且施肥均衡，播種深度和播種帶寬一致。該成套裝備技術填補了國內空白，在國際上處于領先地位，將有效帶動我國農業(yè)技術向現(xiàn)代化、智能化、高效化發(fā)展。

仿生芯片可再現(xiàn)生物神經(jīng)元行為

近日，英國巴斯大學研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新型硅芯片，可再現(xiàn)生物神經(jīng)元的電行為。利用他們的方法，科學家有望開發(fā)出仿生芯片來修復神經(jīng)系統(tǒng)中因疾病而導致功能異常的生物電路。多年以來，科學家們一直致力于制造更加酷似生物神經(jīng)元的芯片模型，但是，試圖在現(xiàn)代硅片上模擬天然構造時，依然存在著一定缺陷。此次，研究人員阿蘭·諾格里特及其同事設計了一種微電路模仿離子通道，其可以通過類似生物神經(jīng)元的方式整合原始神經(jīng)刺激并做出響應。之后，研究團隊在硅芯片中再現(xiàn)了單個海馬神經(jīng)元和呼吸神經(jīng)元的活動。通過60個電刺激方案，他們發(fā)現(xiàn)，固態(tài)神經(jīng)元產生的電響應，幾乎和生物神經(jīng)元一模一樣。

研究人員表示，呼吸神經(jīng)元耦合呼吸節(jié)律和心臟節(jié)律，對呼吸性竇性心律不齊負責。因年齡或疾病而喪失這種耦合是睡眠呼吸暫停和心力衰竭的一種預后。他們認為，一種像呼吸神經(jīng)元一樣適應生物反饋的裝置，也許可以在未來提供一種潛在的治療方法。

研究人員發(fā)現(xiàn)制備石墨烯新方法

近日，中國科學技術大學工程科學學院熱科學和能源工程系夏維東教授研究團隊與合肥碳藝科技有限公司合作，提出了“利用磁分散電弧產生大面積均勻熱等離子體合成石墨烯”的新方法，突破了熱等離子體工藝或高能耗、或產品均勻性低和生產穩(wěn)定性不足的技術瓶頸，有望實現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產。該團隊制備的石墨烯平面尺寸為50～300nm，層數(shù)2～5 層，表現(xiàn)出良好的晶體結構和超大的比表面積，產品均勻性好。其制備方法及設備簡單，一步合成，無須還原，且無需基底、催化劑、溶液或酸，收率高，能耗低，具備實現(xiàn)低成本、大規(guī)模連續(xù)生產的前景。

新研究有助于催生低功率電子設備

以色列科學家在《自然》雜志刊文稱，他們首次觀測到“電子像水一樣流動”這一奇特行為，這一最新研究有望催生低功率電子設備，包括借助流體動力流降低電阻的低功率設備等。魏茲曼科學研究所的研究團隊開發(fā)出了這一技術。他們研制出一種由碳納米管晶體管制成的納米級探測器，該探測器能以前所未有的靈敏度對流動電子成像。研究人員表示，這種技術比其他方法至少靈敏1000倍，可使人們對以前只能間接研究的現(xiàn)象進行直接研究。英國曼徹斯特大學的安德烈·吉姆教授團隊研制出了引導電子流動的石墨烯通道，類似于引導水流的管道。研究人員用碳納米管晶體管探測器對石墨烯通道進行觀察和成像，結果發(fā)現(xiàn)：石墨烯內電子在通道中心流動得更快，在壁上流動得更慢。該團隊研究人員表示，鑒于計算中心和消費電子產品耗能越來越多，且氣候變化帶來的影響不斷加劇，找到使電子在電阻更小的情況下流動的方法勢在必行。

（信息來源：界面新聞、科技日報、《自然》雜志、新華網(wǎng)等）