石墨烯电极有助修复感知功能 | 新闻盘点

新华社伦敦１月２９日电（记者张家伟）英国剑桥大学２９日发布的一项研究成果显示，研究人员成功将石墨烯电极植入小鼠脑部，并直接与神经元连接，这项技术未来可用于修复截肢、瘫痪甚至帕金森氏症患者的感知功能，协助他们更好地康复。

石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的二维晶体，厚度与一层原子差不多。这种材料无论是弹性、强韧度以及拉伸性能方面都远远优于钢材等材料，被誉为“新材料之王”。

剑桥大学研究人员与意大利和西班牙的同行利用小鼠脑部细胞培养物进行相关实验后发现，利用石墨烯材料制造的电极能安全地与脑部神经元连接，且连接后这些神经元可正常传递电波信号，不会产生不良反应。

这些与神经元直接连接的电极能把脑电波信号传递给外界，让外界更清晰地了解脑部活动并修复感知功能。例如，机械臂如果能接收脑电波信号，就会按照截肢患者的想法去抓取物体；通过对这些脑电波信号的干预也会有助于帕金森氏症患者更好控制病情。但此前使用其他材料制作的电极效果并不理想，信号传递很不稳定。

据介绍，石墨烯的导电性能非常优异，测试中这一材料制作的电极实现了稳定的脑电波信号传递，神经元的一些特性也没有因为与电极连接发生改变。

研究人员说，接下来他们会探讨利用从多层到单层的不同形态石墨烯材料来制作电极，并观察它们与神经元连接的效果，最终希望能开发出具备高灵敏度以及低副作用的可植入脑部电极。

（作者：张家伟 来源：新华社）

新华社电 叶落归根，可能也适用于宇宙中一些由气体与尘埃组成的巨大云团。美国研究人员最近利用哈勃天文望远镜观测发现，一个被称为“史密斯云”的氢云团在“离家出走”约7000万年后，正以每小时近113万公里的高速回归银河系。

“史密斯云”上世纪60年代由一名叫盖尔·史密斯的天文学博士生首先发现，主要由氢气组成，外形很像彗星，长1.1万光年，宽2500光年。天文学家曾猜测，它可能来自于星际空间或没有恒星的星系，不存在造星的较重元素。

但最新观测发现，“史密斯云”中有硫元素，含量与银河系外层尘埃盘的硫含量相当。这说明，“史密斯云”本来就在银河系中形成，现在实际上只是在回“家”路上，要回到它的诞生之地。

美国太空探测科学研究所的安德鲁·福克斯等人在新一期《天体物理学杂志通讯》中报告说，据估算，正在以近113万公里时速“赶路”的“史密斯云”，将在约3000万年后冲撞银河系，引发造星的大爆炸，所提供的气体可能足以形成200万个太阳。

“这个云团是星系随着时间推移而变化的一个实例。”福克斯在一份声明中写道，“它告诉我们，银河系是一个非常活跃的地方，气体从它尘埃盘的一个地方抛出，然后又回到它尘埃盘的另外一个地方。我们的银河系通过云团来回收它的气体，并在与以前不同的地点造星。”

研究人员指出，最新发现解决了“史密斯云”的出生之谜，但也提出了新问题，如导致“史密斯云”“离家出走”的事件是什么？它是怎么“跑”到现在这个位置的？又怎么让自身完好无损地保存至现在？这些问题需要进一步研究加以解答。 （林小春）

（作者：林小春 来源：中国科学报）

　　中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等在国际上首次实现基于半导体量子点的高效率和高全同性的单光子源，综合性能达到国际最优，为实现基于固态体系的大规模光子纠缠和量子信息技术奠定了科学基础。《物理评论快报》日前以“编辑推荐”的形式发表了这一研究成果，并在美国物理学会的Physics网站专门撰文介绍。

　　量子点是通过分子束外延方法制备的半导体量子器件，又被称为“人造原子”，原理上可以为量子信息技术提供理想的单光子源。为了能够真正用于可扩展、实用化的量子信息技术，单光子器件必须同时满足三个核心性能指标：单光子性、高全同性和高提取效率。尽管从2000年开始，国际上许多研究机构对量子点光学调控进行了长期和大量的探索，然而这三个核心指标一直无法得到同时满足，成为固态量子光学领域15年来悬而未决的重大挑战。

　　2013年，潘建伟、陆朝阳等首创量子点脉冲共振激发，实现了当时国际上全同性最好的单光子源。但是由于量子点平面腔结构的限制，之前的实验中荧光收集效率较低。为了大幅提高荧光提取效率，研究人员通过高精度分子束外延生长和纳米刻蚀工艺结合，获得了低温下与量子点单光子频率共振的高品质因子光学谐振腔。因此，实验产生的单光子源提取效率达到66%，单光子性优于99.1%，全同性优于98.6%，在国际上首次同时解决了单光子源的三个关键问题，成为目前国际上综合性能最优秀的单光子源。

　　实验实现的量子点单光子源亮度比国际上最好的基于参量下转换的触发式单光子提高了10倍，同时具有接近完美的全同性，而且所需激光泵浦功耗降低1千万倍（纳瓦量级），这样的量子点单光子源可在将来应用于大规模光子纠缠，进一步推动多光子纠缠与干涉度量学的发展。审稿人评价这个研究成果为“实验杰作”，“在领域中有重要影响力”。《自然》杂志在最近一期的“研究亮点”栏目中以“可实用化的单光子源”为题做了专门报道。

研究工作得到中科院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心、中科院-阿里巴巴量子计算实验室、基金委、科技部、教育部等国家有关科教部门的支持。

中国科大实现综合性能国际最优的单光子源

（中国科学技术大学）

   科技日报讯 （通讯员吴军辉 记者冯国梧）记者日前从南开大学获悉，一种同时具有光解水产氢和光降解有机物双功能的新型高效光催化剂——半导体金属有机框架（简称MOF-1），由南开大学赵斌教授和王卫超教授联合研究团队研制成功。这种催化剂具有极高的热稳定性、水稳定性和催化效能，且可重复利用。
    MOF-1的设计、制备及其光催化实验由赵斌教授研究组完成。其在设计过程中避免使用贵金属元素，成分只包含铜、碳、氮和氢元素，并且通过设计新的配体得到了很好的热稳定性，通过热重分析法发现MOF-1在高达300摄氏度的高温下仍可稳定存在。
    MOF-1光催化性能的理论预测由王卫超教授研究组实现。他们采用第一性原理计算方法研究了MOF-1的电子特性，发现它是一种具有2.0电子伏带隙的半导体。这与实验中紫外—可见光谱分析所得结果非常吻合。
    研究人员测量了MOF-1光解水产氢的能力。其产氢效率之高在现有的金属有机框架材料中十分少见。在进一步对MOF-1光降解有机污染物亚甲基蓝的实验中，研究人员发现，在可见光照射不到半小时的情况下，亚甲基蓝的含量已经减少了80%，而且重复性实验验证了MOF-1的可重复利用性，这对降低污染物治理成本至关重要。
    该成果已在线发表于最新一期的《德国应用化学》上。

（科技日报）

新华社天津１月２７日电（记者周润健、李鲲）国家超级计算天津中心应用研发工程师张婷日前接受记者采访时说，部署在天津超算中心的中国首台千万亿次超级计算机“天河一号”目前处于满负荷运行状态。

２０１０年，“天河一号”落户天津滨海新区的国家超级计算天津中心，面向国内外提供石油勘探、高端装备制造、生物医药、动漫设计、新能源、新材料等领域的超级计算服务。

张婷介绍说，天津超算中心在“天河一号”的支撑下，目前已经构建了石油勘探数据处理、工业仿真、动漫渲染、生物医药等云计算平台，为天津市的工业企业提供云计算服务，从而支持企业提高自身技术水平和自主研发能力。

“截至目前，天津超算中心已经给全国１００多家重要企业提供服务或是形成了深入的合作，已经阶段性地实现节省企业研发投入上亿元，为企业带来相关经济效益超过２０亿元。”她说。

张婷同时也表示，“天河一号”目前已经处于一个满负荷，甚至是超负荷运行的状态，每天在线运行任务超过１４００多项，这是欧美国家级超算中心都很难达到的一个业务规模。

张婷透露，为了满足企业对云计算服务的需求，２０１６年，天津超算中心将搭建一批万核的服务平台，同时与国防科技大学联合研发纯自主试验机。（原标题：我国首台千万亿次超级计算机“天河一号”超负荷运行 日在线运行任务１４００多项）

（新华社）