三项大突破,未来格局可期

文章作者:lili | 2017-01-03
字体大小:

2016年已经过去,但怎么说呢,它不是平凡的一年。今天我们给大家三项前沿科技。虽然这些科技在以前我们的文章中都有介绍,但是总结到一起给人感觉更加震撼,同时科学本身没有界限,可能是互相影响的。这三项技术分别是马约拉纳费米子的粒子,这种粒子,它涉及超导、量子、微粒等人类梦寐以求的技术,前途无限大。而第二个前沿科技应该属于材料的范畴,最直接的产品就是如终结者中的液态机器人,给人感觉牛X的一塌糊涂。就行中国武学中的最高境界,无色无相,无形无体,可以存在任何环境,任何形式……玄之又玄。最后一个科技是关乎民生的医学方面,即细胞再生。科学家们目前还只是进行了人类进行“神经胶原支架”干细胞移植手术后,已经逐步恢复其下肢功能,神经信号能够跨越损伤部位进行传导。就是一个人,经历的车祸,下半身没有了知觉,但是科学家让他重新有了知觉。未来可能人类可以如壁画一样,断了的尾部可以再生。有时我想多长一只手来干活。

  捕捉神秘马约拉纳费米子

  首先来认识一种名叫马约拉纳费米子的粒子,由于状态非常稳定,这种粒子是制造量子计算机的完美选择之一,但是为了捕捉它,科学家们已经潜心追踪了80年。

  在上海交通大学的一所实验室里,贾金锋正带领他的团队研究一种神奇的粒子:马约拉纳费米子。温度一点点提高,磁场逐步改变,贾金锋教授要随时追踪马约拉纳费米子的状态。

  尽管很多人在谈论量子计算的超强性能,比如一秒钟就能完成现在超级计算机几年的计算任务,但是迄今没有制造出一台真正意义上的量子计算机,其中一个很重要的原因就是,用于量子计算的粒子状态并不稳定,任何电磁或物理干扰都可以轻易打乱它的工作。而马约拉纳费米子的状态非常稳定,这使它成为制造量子计算机的完美选择之一。六个月前在上海交大的实验室里,贾金锋成功捕捉到了它。

  提起当时的情景,贾金锋说:“其实我刚开始听到这个马约拉纳费米子的时候,我觉得这个东西,可能20年也不一定做得出来。”

  利用特殊的材料制备方法,贾金锋研究团队在超导体上生长5个纳米厚度的拓扑绝缘体,制备出拓扑超导体材料,最终在拓扑超导体的界面上发现了马约拉纳费米子。迷踪80年的神秘粒子被成功捕获,也让贾金锋更加坚定了用其制造量子计算机的信心。

  说起对未来的打算,贾金锋说:“希望能在几年之内把拓扑量子比特做出来!(此前)全世界还没有,所以我们要是从这一点开始切入的话,我们跟全世界是同一个起跑线,对我们国家来说,这是能够赶上量子计算世界脚步的一个切入点。”

液态金属材料

液态金属站起来电影场景或成现实液态金属站起来电影场景或成现实

  喜欢科幻电影的朋友对液态金属机器人应该不会陌生,然而让液态金属站起来,像科幻电影里一样成为任意改变形态的机器人,是科学家们正在努力的方向。在中科院的研究所里,我国科学家也同样在这一领域里不断探索、不断突破。

  中科院理化所研究员、清华大学教授刘静介绍说:“柔性机器应该说是机器人领域里面最具挑战性的,而且应该是终极目标,液态金属近年来为这个柔性机器打开很多视野。”

△电影《007》中的液态金属机器人△电影《007》中的液态金属机器人

  刘静课题组研究的是国际最前沿的镓铟合金。金属的熔点较高,通常除了水银,常规环境下的金属多呈固态。而镓铟这两种金属的合金即使在室温下也能保持液态,而且具有很多神奇特性。现在刘静最大的目标就是要让他的液态金属能站起来,“现在咱们液态金属的力量还偏弱,但是怎么让它有10倍甚至20倍更大的(力量)?”

  然而要想研制出像电影中一样的液态金属机器人,刘静却遇到了一个最大的坎,“需要它站立起来,它马上就在这个桌面上可以立起来,需要它趴下去,它就像一滩水一样,迅速匍匐在这个桌面上,这是我们现在一个最基本的难点。”

  刘静尝试着往液态金属中添加固体金属,就好像人体的骨骼一样,这样液态金属就有了支撑自身的力量,同时,刘静还希望能用柔性材料将液态金属封装起来,就好像在液态金属外面加一层皮肤。朝着这一目标,刘静团队在2016年实现了液态金属的一系列成果。柔性液态金属可以节律性地振荡跳跃,可以在电场中做各种复杂的运动。

  刘静说, 2017年的目标是希望能够把液态金属组装起来,让它站立起来,“就像类似于科幻电影里面可变形的液态金属机器,这是完全有可能的。”

  医疗领域新方向:细胞再生

  在不久的将来,生病了,吃药可能就不是唯一选择了,或许还可以通过特殊的材料和治疗手段,让人类的细胞得到再生,修复受损部位、治愈疾病,而在这一医疗前沿领域,我国的科学家也在积极探索治病救人的新方法。

  位于北京的中科院遗传发育所,戴建武研究员的独门绝技——组织再生和损伤修复功能生物材料研究技术,已经在临床取得了令人惊喜的成绩。最近,一名今年5月不幸遭遇车祸、颈段损伤、下肢完全不能活动的病人,在进行完“神经胶原支架”干细胞移植手术后,已经逐步恢复其下肢功能,神经信号能够跨越损伤部位进行传导。

  戴建武介绍说,在再生这个领域,大家认为最难再生的或者最不能够再生的组织大概就是中枢神经,在自然界,壁虎的尾巴断了,可以自己生长出来。然而干细胞和生长因子也具有修复损伤的能力,但是由于体积只有纳米级,在丰富血流循环的作用下很难作用于受损部位。因此,修复再生一直是个难点。戴建武瞄准了这个难点下手,制作了固定和连接损伤部位的生物支架,“我是另辟蹊径,它可以确确实实通过我们设计的这个功能,结合干细胞或者结合生长因子,就可以确定这些有效成分在空间的定位,形成微环境。”

  2013年,戴建武设计了全球首个子宫内膜再生临床手术,10名因子宫内膜受损而导致不育的育龄妇女,8人均正常怀孕产子,取得了再生医学的巨大突破。

△戴建武设计的子宫内膜再生临床手术让不孕妇女正常怀孕产子△戴建武设计的子宫内膜再生临床手术让不孕妇女正常怀孕产子

  从特殊材料到干细胞,前沿科学研究的奇迹正发生在每一个地方、每一个领域。中国科学家们将他们的创造力悉数倾注到一个又一个未知世界里,为了探索科学,也为了改变着我们的生活,以及未来。

Copyright © 2009-2016 外星探索www.ufo-1.cn 版权所有 关于我们| 法律声明| 免责声明| 隐私条款| 广告服务| 在线投稿| 联系我们| 不良信息举报