这三大“黑科技”,将影响你未来生活!
2016年,中国科学家从未停止对有望改变人们未来生活的领域的追逐,并一再取得突破。
今天,让我们了解一下将改变未来的三种尖端技术。将来,它们可能会影响你的生活!
捕捉神秘的梅昂纳费米子
首先,让我们来看看一个叫做Mayonnafermion的粒子。由于它的稳定状态,这种粒子是制造量子计算机的最佳选择之一。但是为了捕捉它,科学家们已经追踪它80年了。
在上海交通大学的一个实验室里,贾金峰正带领他的团队研究一种神奇的粒子:Mayonnafermion。随着温度的逐渐升高和磁场的逐渐变化,贾金峰教授将随时跟踪马约拉纳费米子的状态。
尽管许多人都在谈论量子计算的超级性能,例如,超级计算机可以在一秒钟内完成数年的计算任务,但迄今为止还没有真正的量子计算机问世。其中一个重要的原因是量子计算中使用的粒子状态不稳定,任何电磁或物理干扰都很容易干扰它的工作。玛雅纳费米子的状态非常稳定,这使得它成为制造量子计算机的完美选择之一。半年前,贾金凤在上海交通大学的实验室成功地捕捉到了它。
谈到当时的情景,贾金凤说:“事实上,当我第一次听说这个蛋黄酱费米子的时候,我就觉得20年内不可能做成。”
贾金峰的研究小组利用一种特殊的材料制备方法,在超导体上生长了5纳米厚的拓扑绝缘体来制备拓扑超导体材料,最终在拓扑超导体的界面上发现了马荣纳费米子。成功捕获失踪80年的神秘粒子也增强了贾金凤用它们制造量子计算机的信心。
谈到他的未来计划,贾金凤说:“我希望在几年内制造拓扑量子位!(以前)世界还没有,所以如果我们从这一点出发,我们将和世界站在同一起跑线上。对我们国家来说,这是赶上量子计算世界步伐的起点。”
液态金属站起来,电影场景可能变成现实
喜欢科幻电影的朋友不应该不熟悉液态金属机器人。然而,让液态金属直立起来,成为一个像科幻电影中那样的任何形状变化的机器人,是科学家们正在努力的方向。在中国科学院研究所,中国科学家也在这一领域不断探索和突破。
中国科学院物理化学研究所研究员、清华大学教授刘晶说:“柔性机器应该说是机器人领域最具挑战性的,也应该是最终目标。近年来,液态金属为这种柔性机器开辟了许多视野。”
刘晶的研究小组正在研究世界上最先进的镓铟合金。金属的熔点很高。除了汞,正常环境中的大多数金属都是固体。镓和铟的合金即使在室温下也能保持液态,并具有许多神奇的特性。目前,刘晶最大的目标是让他的液态金属站起来。“现在我们的液态金属仍然很弱,但是我们怎样才能使它有10倍甚至20倍的强度呢?”
然而,为了开发一个像电影中那样的液态金属机器人,刘晶遇到了最大的障碍:“它需要站起来,它可以立即站在这张桌子上,它需要躺下,它就像一池水,它在这张桌子上快速爬行,这是我们现在最基本的困难。”
刘晶试图在液态金属中加入固态金属,就像人的骨头一样,所以液态金属有支撑自身的力量。与此同时,刘晶还希望使用柔性材料来封装液态金属,就像给液态金属增加一层外皮一样。为实现这一目标,刘晶团队在2016年在液态金属领域取得了一系列成就。柔性液态金属可以有节奏地摆动和跳跃,并能在电场中做出各种复杂的运动。
刘晶说,2017年的目标是能够组装液态金属并使其直立起来,“就像科幻电影中的可变形液态金属机器,这是完全可能的”
医学领域的新方向:细胞再生
在不久的将来,如果你生病了,吃药可能不是唯一的选择。也许特殊的材料和治疗方法可以用来再生人体细胞,修复受损部位和治疗疾病。在这个医学治疗的前沿领域,中国科学家也在积极探索治疗疾病和拯救生命的新方法。
北京中国科学院遗传发展研究所研究员戴建武以其独特的技能,即组织再生和损伤修复功能的生物材料研究技术,取得了惊人的临床成果。近日,今年5月不幸遭遇车祸、颈部受伤、下肢完全不动的患者,在接受“神经胶原支架”干细胞移植后,下肢功能逐渐恢复,神经信号可在损伤部位传导。
戴建武说,在再生领域,人们认为最困难或不可再生的组织可能是中枢神经系统。在自然界中,壁虎的尾巴是断的,可以自己生长。然而,干细胞和生长因子也有修复损伤的能力。然而,由于它们的纳米级体积,它们很难在丰富的血液循环的作用下作用于受损部分。因此,修复和再生一直是一个难题。戴健吾针对这一困难,制作了一个生物支架来固定和连接受损的部分。“我在寻找另一条路。通过将干细胞或生长因子与我们设计的功能相结合,它可以确定这些有效成分在空间中的位置,并形成一个微环境。”
2013年,戴建武设计了世界上第一个子宫内膜再生临床手术。10名育龄妇女因子宫内膜损伤而不孕,其中8名正常妊娠并分娩,在再生医学方面取得了重大突破。
从特殊材料到干细胞,尖端科学研究的奇迹正在每个地方和每个领域发生。为了探索科学,改变我们的生活和未来,中国科学家把他们的创造力倾注到一个又一个未知的世界。