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想化身賽博朋克？電子皮膚可以安排上了！

化身賽博朋克，你準(zhǔn)備好了嗎？近期的一些科幻作品著實讓賽博朋克題材又火了一把，其中的生化機(jī)械、腦機(jī)接口等技術(shù)、場景、橋段正在以越來越快的速度照進(jìn)現(xiàn)實。

以電子皮膚為例，近日，北京理工大學(xué)集成電路與電子學(xué)院的柔性電子器件與智造研究所團(tuán)隊發(fā)表綜述文章。顧名思義，電子皮膚像皮膚一樣柔軟，也具有和我們皮膚相類似的觸覺感知。作為一種柔性電子技術(shù)，它可以被視作一種新型可穿戴柔性仿生觸覺傳感器。

為了讓電子皮膚獲得更快速、高效、兼容性強(qiáng)的傳感功能，需要研究對特定類型的環(huán)境變量敏感或有選擇性地功能材料，讓電子皮膚能承擔(dān)不同傳感機(jī)制和電信號的物理轉(zhuǎn)換過程，并能同時監(jiān)測來自環(huán)境的多種刺激。

對此，該文章總結(jié)了多模態(tài)電子皮膚在識別和分解外界刺激、抑制干擾和去耦輸出等四大方面的關(guān)鍵技術(shù)，詳細(xì)闡述了多模態(tài)柔性電子皮膚的研究現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)、未來發(fā)展方向，相信這些前沿內(nèi)容將為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供很多有價值的參考。

“心”的希望：心臟移植后活得久還要活得好

1967年，南非心外科醫(yī)生Barnard成功完成了人類歷史上第一例心臟移植手術(shù)。雖然當(dāng)時的患者術(shù)后因為肺部感染只存活了18天，但此舉卻敲開了醫(yī)學(xué)上心臟移植這扇神秘之門。而今，心臟移植已成為治療終末期心臟衰竭的有效方法。

據(jù)《科技日報》報道，2021年我國終末期心衰患者接近100萬，對心臟移植治療的需求量之大可見一斑。但當(dāng)下，心臟移植存在著術(shù)后排異、移植心臟后患者發(fā)生慢性移植物血管病等問題。同時，長期、系統(tǒng)性使用抗排異藥物，也會導(dǎo)致患者免疫防御能力降低，進(jìn)而大大增加感染、腫瘤和肝腎功能損傷的概率。因此，移植后的器官功能狀態(tài)就顯得尤為重要。此外，異種移植的發(fā)展也使得開發(fā)更為有效的免疫調(diào)節(jié)策略成為一項亟待解決的研究難題。

對此，武漢大學(xué)人民醫(yī)院心血管外科王志維教授課題組與武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院程巳雪教授課題組通力合作，探尋適合于防治心臟移植術(shù)后免疫排斥發(fā)生的新型免疫抑制策略，并在國際知名學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)材料》在線發(fā)表相關(guān)論文。

該研究借助淋巴結(jié)靶向藥物遞送系統(tǒng)，對淋巴結(jié)內(nèi)的免疫細(xì)胞進(jìn)行精確的局部調(diào)節(jié)，提高器官移植后的存活率，并將免疫抑制的副作用最小化。這項研究提供了這樣一種可能性，即讓患者心臟移植后“活得久”還能“活得好”，延長壽命的同時能夠提高生活質(zhì)量。當(dāng)然，該研究尚處于實驗室階段，究竟能否為廣大患者帶來福音，還有待臨床試驗去檢驗。

四肢修長、奔跑如風(fēng)、愛吃肉……沒錯，說的就是大熊貓“祖宗”

“旅居大熊貓回歸祖國懷抱”“四川大熊貓和花在動物園被粉絲圍得水泄不通”……近期這些新聞頻頻刷屏不禁讓人感慨，大熊貓不愧是動物界“頂流”般的存在，集萬千寵愛于一身。稀有珍貴圓滾滾、體格壯碩但吃素，種種反差都成了熊貓的“萌”點(diǎn)。

然而，新近的一篇論文可能會顛覆一些人對大熊貓的慣常認(rèn)知。古脊椎所畢業(yè)生江左其杲和美國自然歷史博物館John?Flynn，以及古脊椎所王世騏研究員、侯素寬副研究員和鄧濤研究員系統(tǒng)研究了北美和東亞地區(qū)豐富的巨型食肉性大熊貓類化石后，發(fā)現(xiàn)并命名其為風(fēng)神熊（Huracan），意指該熊類四肢修長，擅長奔跑。

據(jù)研究，風(fēng)神熊在晚中新世出現(xiàn)，目前發(fā)現(xiàn)最早的記錄是出現(xiàn)在中國甘肅臨夏盆地，研究人員為該地區(qū)發(fā)現(xiàn)的風(fēng)神熊建立新種——邱氏風(fēng)神熊（Huracan?qiui），意在向我國古生物事業(yè)、對臨夏盆地系統(tǒng)研究做出巨大貢獻(xiàn)的邱占祥院士致敬。

研究人員將風(fēng)神熊與同樣歸屬于大熊貓亞科郊熊族的成員（印度熊、郊熊）進(jìn)行了對比。他們認(rèn)為，風(fēng)神熊的發(fā)現(xiàn)正式建立起了印度熊和郊熊之間的橋梁，或可作為論證印度熊和郊熊之間存在轉(zhuǎn)化關(guān)系的關(guān)鍵一環(huán)。系統(tǒng)發(fā)育表明，風(fēng)神熊和郊熊互為姐妹群，它們共同起源于早期的印度熊類。對風(fēng)神熊的頭后骨骼研究表明其肢骨結(jié)構(gòu)較為適應(yīng)奔跑習(xí)性，但前肢的力量和靈活性不如其他熊類，說明風(fēng)神熊是一類會追擊大型相對擅長奔跑食草動物（反芻類，駱駝等），但不適合捕殺非常強(qiáng)壯的大型食草動物（犀牛、象類）。

這些年青藏高原的湖水多了還是少了？未來會怎樣？

納木措、瑪旁雍措、普莫雍措……藏語中，“措”指湖泊。青藏高原上，這樣的湖泊星羅棋布，它們作為亞洲眾多重要河流的發(fā)源地，成為“亞洲水塔”的重要組成部分，如同一顆顆晶瑩剔透的藍(lán)寶石鑲嵌在大地上，滋養(yǎng)一方水土。近年來，在全球變暖引發(fā)一系列異常氣候的深刻影響下，青藏高原部分地區(qū)湖水蒸發(fā)量升高，伴隨高原冰川加速消融，降水量明顯增多，最終導(dǎo)致青藏高原部分湖泊水體擴(kuò)大。

中國科學(xué)院大氣物理研究所大氣科學(xué)和地球流體力學(xué)數(shù)值模擬國家重點(diǎn)實驗室（LASG）賈炳浩研究員、王龍歡博士、謝正輝研究員，基于重力衛(wèi)星數(shù)據(jù)和高分辨率陸面過程模擬，估算了青藏高原內(nèi)流區(qū)18個大型湖泊（大于300?km2）2002—2018期間的湖泊水儲量變化，并利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法預(yù)估了未來湖泊水儲量的變化。

研究團(tuán)隊認(rèn)為，18個湖泊的水儲量在2002—2018年間以約26.92毫米/年的速度增加；在中等排放情景下（SSP245）下，青藏高原內(nèi)流區(qū)湖泊未來水儲量增加趨勢將變緩，到21世紀(jì)中葉，湖泊水儲量的增長速率將下降到過去20年的40%左右。

該研究為青藏高原大范圍、長時間湖泊水儲量估算提供了新思路，研究結(jié)果有助于更好地理解氣候變化對高原湖泊水儲量的影響，可為氣候變化背景下水資源適應(yīng)性管理提供科學(xué)依據(jù)。

后摩爾時代，黑磷材料體系有望成為“殺手級”應(yīng)用

隨著芯片技術(shù)的發(fā)展，摩爾定律（Moore?Law）已不可避免地走向三大分支：延續(xù)摩爾（More?Moore）、擴(kuò)充摩爾（More?than?Moore）、超越摩爾（Beyond?Moore）。其中，擴(kuò)充摩爾（也稱異質(zhì)集成技術(shù)）發(fā)展迅猛，風(fēng)頭正勁。異質(zhì)集成指的是：將單獨(dú)制造組件集成為更高級別的組裝體，即一顆芯片整合更多功能。

黑磷是面向下一代電子、光電子應(yīng)用的重要備選材料之一。黑磷之于異質(zhì)集成技術(shù)，相當(dāng)于硅等半導(dǎo)體材料之于初代芯片。而制備出大面積、高質(zhì)量黑磷二維原子晶體薄膜，將成為其走向規(guī)?；蓱?yīng)用的關(guān)鍵。

聚焦上述問題，武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院何軍教授課題組、中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所張凱研究員和湖南大學(xué)潘安練教授共同發(fā)表有關(guān)二維電子材料及光電芯片最新研究成果，圍繞黑磷及其合金的單晶薄膜制備問題提出了有效解決方案。

研究團(tuán)隊與合作者設(shè)計開發(fā)了一種新的緩釋控源的生長策略，利用“分子篩”多孔供源通道控制磷源緩釋供給，維持穩(wěn)定的低壓生長環(huán)境，避免傳統(tǒng)的磷源對流供給模式，獲得可控的擴(kuò)散供給模式，有效降低成核密度及晶體缺陷。

外磁場的“加持”下，自旋催化應(yīng)用范圍再拓展

自旋是所有粒子的基本參量，不但電子存在自旋，中子、質(zhì)子、光子等所有微觀粒子都存在自旋，只不過取值不同。近日，自旋催化作為一種新興催化機(jī)制，在各大頂級期刊中頻刷存在感?；瘜W(xué)反應(yīng)斷鍵/成鍵過程與電子自旋平行/反平行排列密切相關(guān)，因此，改變催化劑的電子自旋狀態(tài)，就能影響反應(yīng)路徑甚至是反應(yīng)產(chǎn)物選擇性。

中國科學(xué)院化學(xué)研究所張闖課題組、盛樺課題組通過合作研究發(fā)現(xiàn)，在利用亞鐵磁性Fe3O4電催化水氧化時，外磁場（150mT）可以有效促進(jìn)水氧化的進(jìn)行。該研究與以往不同之處在于，它揭示了外磁場對水氧化的自旋增強(qiáng)效應(yīng)，這個催化過程對酸堿環(huán)境的依賴性極高。此外，課題組進(jìn)一步將自旋催化機(jī)制從水氧化反應(yīng)拓展到CO2還原反應(yīng)中。

上述研究首次證明了外磁場促進(jìn)更為普遍的基態(tài)單線態(tài)分子的斷鍵過程，大大拓展了自旋催化機(jī)制的應(yīng)用范圍。

仿生學(xué)制造細(xì)微曲面，破“次元壁”了！

“魔鬼往往藏在細(xì)節(jié)里”（Devils?in?the?details）——卷心菜、花朵、蜂窩、章魚、螞蟻……形態(tài)各異的生物往往擁有復(fù)雜的曲面。受這些生物曲面的三維多孔微結(jié)構(gòu)啟發(fā)，人類設(shè)計制造出大量復(fù)雜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品并實現(xiàn)了規(guī)?；慨a(chǎn)。但其中涉及精細(xì)調(diào)控二維微米薄膜厚度分布的部分，都成了技術(shù)瓶頸。

對此，清華大學(xué)航天航空學(xué)院和柔性電子技術(shù)實驗室張一慧教授課題組另辟蹊徑，設(shè)計思路超越“二維”，跳到“三維”：課題組提出，以一種微點(diǎn)陣設(shè)計概念精細(xì)調(diào)控二維薄膜的剛度分布特征，進(jìn)一步結(jié)合力學(xué)引導(dǎo)的三維屈曲組裝方法，實現(xiàn)三維復(fù)雜細(xì)微曲面的定制化設(shè)計與制備。

該課題組通過建立基于曲梁變形理論和機(jī)器學(xué)習(xí)算法的微點(diǎn)陣設(shè)計方法，用于優(yōu)化二維點(diǎn)陣薄膜中孔隙率與三角形單胞尺寸的分布特征，進(jìn)而實現(xiàn)目標(biāo)三維細(xì)微曲面的逆向設(shè)計。以這樣的思路，研制出一種透氣共形的三維心臟電子器件、一種具有雙振動模式的仿生驅(qū)動器件和一種仿視網(wǎng)膜三維電子細(xì)胞支架。

定制三維細(xì)微曲面具有諸多性能等優(yōu)勢，可應(yīng)用于生物電子學(xué)、微型機(jī)器人、微納光學(xué)等領(lǐng)域。此次研究者破“次元壁”之舉，未來撬動的市場或不可估量。