科學快報 光學隱形關鍵技術突破！科學家首次利用原子陣列實現負折射，隱形斗篷有望成為現實，【科學快報199】

近日一個研究團隊首次利用原子陣列實現了負折射 這樣突破線的發現可能徹底改變光學 讓超級透鏡和光學隱形裝備等革命線的技術成爲可能 研究成果於2月12號發表在了自然通信雜誌上 負折射是一種特殊的光學現象 正常情況下光線在兩種介質之間發生折射時 入射光和折射光是位於法線兩側的 但是當光從一種折射率爲正的物質 傳播到一種折射率爲負的物質時 負折射材料的這種特性不僅能引導光線繞過目標物體 使其在觀測者的視野中消失 實現真正的光學隱身 還能夠突破延射極限 製造超級透鏡 將分辨率提升至納米級 以後的相機和望遠鏡可能無需機械的位移 就能實現連續的變焦 並且還能通過調節材料的相關參數 實時補償溫度或振動引起的相差 除此之外 從全息技術到微觀的醫學生物成像 從光刻機、雷達天線、隱形戰機等軍事裝備 到光存儲、光通信、分子傳感、量子器件、光伏太陽能等等 一切與光學有關的場景都可能有它的用武之地 2001年科學家通過人工設計的超材料 在微波頻段觀測到了負折射現象 驗證了其可行性 但其在光學頻率下的實際應用 仍受制於製造缺陷和非輻射損耗 而在此次的先進中 他們利用一種精心排列的原子陣列 在極高的精度上 控制原子與光之間的相互作用 從根本上消除了對超材料的需求 利用原子陣列實現負折射的關鍵 在於原子的集體行爲 週期性光學晶格就像一個用光製成的盒子 把原子困在了裏面 它們會通過光場相互作用 作爲一個集體做出反應 這和之前說的量子點是不是有點像 它們都是通過人工設計的微觀受限環境 打破自然物質的對稱性 從而操控波動在極端尺度下的行爲 這種光學晶格中的原子集體行爲 與人工製造的超材料不同 原子系統提供了一種沒有缺陷的 原始且純淨的介質 在這樣的系統中 光以受控且精確的方式與原子相互作用 而且幾乎沒有熱損耗 隨着精密智慧技術與動態調控手段的突破 負折射材料有望在未來10到20年內 從實驗室研究向實際運用過渡 如果一個物體具有開和關兩種狀態 那麼它就可以用來存儲信息 今年芝加哥大學的研究人員 探索出了一種新的存儲技術 利用晶體內的原子缺陷 來表示二進制中的1和0 1毫米大小的立方體材料中 就能存儲數TB的數據 其規模在傳統計算機中是前所未見的 他們的研究成果已經發表在了 最新一期的納米光子學雜誌上 他們創造的是一種新型微電子設備 這是一種受量子啓發的技術 爲了創造這種新的存儲器 零團隊將稀土離子添加到晶體中 具體來說 他們使用了一種名爲普的稀土元素 晶體缺陷在量子研究中 通常用於創建量子比特 稀土元素表現出特定的電子躍遷 可選擇精確的激發波長進行光學控制 範圍從紫外線到近紅外區域 激光激發藍系元素使其釋放電子 這些電子被晶體中的缺陷捕獲 研究人員可以控制缺陷 何時帶電 何時不帶電 通過將帶電鍵係指定爲1 將不帶電鍵係指定爲0 晶體就轉變爲了一種高效的存儲器 這種晶體可由簡單的紫外線激光觸發 這樣技術突破了傳統限制 實現了極高的數據存儲密度 爲傳統計算機帶來了新的 超緊湊 大容量存儲解決方案 近期麻省理工學院的營團隊 展示了一款完全由3D打印製造的電噴霧發動機 用市場上能買到的材料就能實現 這款發動機不僅生產快可定製 而且成本也遠低於傳統推進器 相關研究已經發表在了最新一期的先進科學雜誌上 電噴霧發動機通過將電場施加到導電液體上 產生高速噴流的微小液滴 從而推動航天器運行 這些衛星發動機非常適合 用於學術研究的小型立方體衛星 電噴霧發動機有一個推進器存儲器 推進器通過微流體通道流向一系列的發射器 每個發射器的尖端都會施加靜電場 從而引發電流體動力學效應 發射器尖端需要儘可能的鋒利 以便在低電壓下產生推力 該裝置還需要一個複雜的液壓系統 來存儲和調節液體流量 從而有效的將推進器輸送到微流體通道中 通過調節電壓等數值 即可控制液滴流量 實現更大範圍的推力輸出 這種簡化的系統設計 減少了對各種複雜設施和信號網絡的需求 讓推進器更輕便、更便宜、更高效 前景不舒服的小夥伴 可以看看這款凱倫斯-牽引熱敷枕 顧名思義它有牽引和熱敷兩個特色功能 這個糖果枕是牽引用的 然後這邊呢是一個疊型護頸枕 裏面有加熱的功能 是睡覺用的 兩個部分用拉鍊連接在一起 也可以分開單獨使用 首先來看這個牽引枕 它會從頸部中段慢慢向上托起 然後保持數秒 這個動作可以減輕頸椎壓力 改善曲度 接下來它會帶着你 左右轉頭動態牽引你的頸椎 讓堅硬的關節活動起來 幾分鐘坐下來真的非常酸爽 這裏注意頭可以往上去一點 讓脖子有一定的向上傾斜 最好不要正左正右 這款牽引枕還是比較專業的 不是那種瞎摁 當然上面那些動作 也可以自己找條毛巾做 或者找人幫忙 但是有了這套枕頭 我們就可以自己坐牽引不求人 還有一點需要注意的是 這種牽引枕不適合整晚睡在上面 如果一直這麼頂着不動 也是會壓迫神經的 所以到了睡覺時間 記得把它轉過來 睡到疊型枕上 疊型枕有高度分區 中間是腦窩區 所以整體上來說 它更傾向於讓我們保持養睡 不過它也有專門的側睡區 而且這種軟糯慢回彈的材質 也可以幫助我們睡個好覺 畢竟良好的睡眠 纔是對肩頸恢復最大的幫助 這款凱倫是牽引熱浮枕內置電池 支持語音撥報 面料輕敷可拆洗 現在下單還贈送艾草包 鏈接在評論區 喜歡的朋友可以看一下 脊髓性脊萎縮 是一種毀滅性的神經遺傳疾病 主要表現爲脊萎縮和脊無力 這種病很容易讓人聯想到肩動症 二者都是神經元疾病 都有不可逆的肌肉功能惡化 脊髓性脊萎縮都是一型 大約一萬個新生人中就有一個 它也是因人而死亡的主要遺傳原因 部分病例發病於子宮內 一般最多隻能存活兩年 但是這個患有嚴重的 一型脊髓性脊萎縮症的小女孩 現在已經快三歲了 到目前爲止都沒有表現出任何的 運動神經元疾病的痕跡 這是因爲她在出生之前 就接受了一種小分子基因靶向藥物的治療 分娩時羊水和臍帶起的檢測表明 藥物已經到達胎兒 與其他患有相同疾病的嬰兒相比 該嬰兒血液中的SMN蛋白水平較高 神經損傷程度較低 出生之後她一直服用藥物 到目前爲止沒有出現任何 SMU相關的症狀 現在她已經30個月大了 在此之前 脊髓性脊萎縮症的治療 都是在出生之後進行的 這也讓她成爲了第一個 在子宮內接受運動神經元疾病治療的人 詳細的研究已於2月19號 發表在了國際頂尖醫學期刊 其實在子宮內給藥的想法 並非來自醫生 而是來自父母 他們已經因爲這種可怕的疾病 失去了一個孩子 儘管這項研究只涉及一名患者 但它凸顯了早期治療的重要性 並且增加了在子宮內 治療其他遺傳疾病的可能性 不過尚不知道這種治療效果 是否可以復現 這是歐洲南方天文臺2月18號 發佈的一張插圖 上面顯示的是一顆西外行星的大氣層 這是天文學家首次繪製 西外行星的大氣三維結構 其結果已經發表在了《自然》雜誌上 這顆西外行星名爲VASP-121b 位於傳維座 距離地球約900光年 它是一顆超熱木星 圍繞其主星運行的距離非常近 轉一圈僅需30個小時 因爲它被鎖定 始終面向主星 所以一側非常熱 而另一側的溫度就低很多 爲了揭示這顆西外行星 大氣層的三維結構 研究小組將四個大型望遠鏡單元的光線 合併成一個 這種組合模式收集的光線 通過觀察行星在其主星前方的一次完整靈日 檢測到了鐵、鈉和氫的運動 這讓它們能夠分別追蹤 行星大氣深層、中層和淺層的風 有趣的是 它們還在下方發現了鈦元素 這個是比較驚喜的 因爲之前的觀測表明 這種元素是不存在的 可能是因爲它藏得太深了