主族层状低维半导体的偏振光探测器

偏振探测在成像、遥感和生物检测等领域具有非常广泛的应用.为了契合光电领域高度集成化的发展目标,偏振光探测器的器件结构需要跳出复杂的检偏器与探测器分离式结构模型,开发新型探测路线.对偏振光天然敏感的主族层状低维半导体可实现直接偏振光探测,实现探测结构的简化.基于Ⅳ族锗系和锡系的低对称性层状半导体在短波近红外具有较高的光响应以及偏振灵敏度,并且基于二维GeSe的偏振光探测器已经实现对近红外实物的二维式扫描偏振成像.基于Ⅴ族锑系和铋系的层状半导体在可见光波段具有较宽的光谱响应以及低的探测噪声,也已实现偏振成像.基于该两类主族层状低维半导体的偏振成像为未来偏振图像传感技术提供了一种简洁可行的思路.     

光线可以辅助飞鸟的磁力定向

近些年来,科学家们一直为动物是否能够应用地球磁力进行导航的问题而争论着。虽然研究者们已经知道鸟类、鱼类、昆虫、甚至是细菌对磁场都有感觉,但是这些动物是怎样感知的却不是个迷。 美国人K.P.Able和Mary.A报告,他们的结论是:暴露在天空中的偏振光辅助萨湾那麻雀校正它体内的磁罗盘。(萨湾那是美国南部的热带草原)另一篇报告是德国人W.Wiltschko的研究成果,他阐明了另一种鸟是由于光线激发它的磁力传感器官而进行准确地定向     

昆虫机器混合系统:从自由状态控制到自主智能调控

以昆虫作为载体,采用光/电等外部调控手段对其运动行为进行干预或控制,实现可静态预设或动态控制的昆虫机器混合系统,也被称作昆虫机器人.这类微型动物机器人在运动稳定性、环境适应性、隐蔽性等方面拥有天然的优势,在搜救侦查、科学研究等众多领域具有重要的应用价值.随着神经科学、微机电系统、人工智能等研究领域的快速发展,昆虫机器混合系统研究正从自由状态控制发展至自主智能调控阶段.本文回顾了昆虫机器人在受控运动模式、可控动作类型、达成控制任务等方面的研究现状,总结了昆虫机器混合系统研究框架,评述了基于不同调控原理实现的典型昆虫机器混合系统研究进展.在此基础上,分析了昆虫机器混合系统在神经调控机制、微型控制系统、刺激技术及方法、智能控制系统等研究中面临的困难、存在的问题,预测了未来的发展趋势.     

语言与音乐进化的起源

自达尔文始,人们就开始探究语言和音乐的进化起源.迄今为止,这个问题尚未定论.Science在创刊125周年之际,将其列为未来最具挑战的科学问题之一.从进化角度说,自然选择应满足3个标准:人类特殊性、能力先天性和脑机制的特异性.本文围绕这3个标准,对语言和音乐的进化起源进行论述.在语言方面,阐述了人类语言的领域特异性,个体语言发展理论以及语言进化的脑基础,并指出未来研究应针对语言进化的争论焦点,采取多种技术,多学科交叉合作进行研究;在音乐方面,发现已有音乐心理学研究结果既不能完全支持音乐适应论,也不能支持非适应论,未来研究应从音乐能力的不同维度考察音乐进化起源,并以原始母语为切入点深化音乐与语言的对比研究.     

椭圆偏振技术对电分析化学中氧化还原反应的研究

椭圆法利用椭圆偏振光在固体表面薄膜上反射后偏振状态的改变以测定膜厚和光学常数,早已用于半导体物理、腐蚀与表面学科以及电化学等领域。应用这一技术的困难是需要提出代表真实体系的模型。作者等针对这一困难,曾提出代表真实体系光学参量△和ψ的总变     

磁外科技术在创伤领域的应用研究及展望

随着磁力和磁性材料的迅速发展及其在医学中的应用,外科领域产生了一个崭新的分支——磁外科.磁外科包括磁压榨、磁锚定、磁导航、磁示踪、磁悬浮等多项技术,在创伤救治领域中显示出极大优势.本文详细阐述磁相关技术的原理及优势,综述磁力和磁性材料在消化道重建、创伤后压迫止血、血管快速重建、骨折内固定等创伤治疗领域的研究现状和优缺点,并介绍磁外科技术在创伤领域的应用前景.     

X射线安全检查技术研究新进展

暴恐事件的频发严重影响了国际社会的安全和秩序,给客运、货运安全带来了前所未有的挑战.有效打击恐怖活动,保障人身、财产安全,是国内乃至全球公共安全领域的重要诉求.因此,如何通过高技术手段提升安全检查能力,成为人们关注的重要问题和研究热点.随着具有穿透能力的X射线技术的飞速发展,使用X射线对藏匿于货物、行李及人体内外的爆炸物及违禁品进行检查,日益成为目前行之有效的技术手段.特别是近几十年来,利用X射线所具有的多种与物质相互作用机制,研究和发展出多种查验技术,为公共安全提供了重要保障,表现出极其广泛的应用前景.本文对基于X射线的透视成像、散射成像、X-CT成像、能谱成像、衍射XRD、相衬成像等安全检查技术做了全面介绍,针对主要技术的物理机制、应用特点及其研究进展进行了论述,并对新技术的研究及应用作了展望,以期进一步推动X射线技术在公共安全领域发挥更加重要的作用.     

光纤中传输光束的偏振态

虽然PCM-IM调制方式的光纤通信技术已日趋完善并已开始广泛地应用于各通信领域,但人们仍然期待着能实现相干光纤通信技术,而且在多路通信的复用技术中,人们也提出了偏振复用的设想,在无线电、微波技术中要求产生一个频率单一、幅度及偏振态稳定的载波,然后才能将信号对其进行调幅、调频、调相以及采用相应的检测及解调技术,即使是采用PCM调制方式,也可以采用PGM-PSK,PCM-     

益生菌功能开发及其应用性能强化

随着人们居住环境、饮食习惯和生活节奏的改变,许多新型疾病开始出现并严重威胁着人类健康.在"大健康"理念及其产业化背景下,人们的健康意识逐渐提升,而益生菌凭借其优良的益生性能受到了越来越广泛的关注.益生菌(probiotics)指可有效增强食用者身体健康水平的活菌制剂及其代谢产物,具有改善便秘、缓解腹泻、降胆固醇、增强免疫力、预防和治疗自闭及抑郁症,抗肿瘤和保护口腔健康等功效,其主要产品益生菌膳食补充剂和益生菌非处方药等已在医药领域得到广泛应用.随着对益生菌与疾病关系研究的不断深入,益生菌在新型及重大疾病防治领域的新功能不断刷新着人类的认知.因此,学术界需进一步加强益生菌的基础研究,开发益生菌在疾病防治领域的新功能.同时,在益生菌产品的制备和应用过程中,多种严峻的环境胁迫会影响菌株正常的代谢和存活能力,抑制其益生作用的发挥.因此,利用多种手段,对其应用性能进行强化显得尤为重要.本文综述了益生菌功能开发和性能强化的主要方法和原理,概括了其在多种疾病防治过程中的应用效果,为加深对益生菌功能的认识,进一步促进益生菌产业升级提供了可借鉴的思路.     

昆虫世界的伪装大师

正大多数昆虫都体型弱小,在弱肉强食的动物世界里,它们无疑是弱者。为了在这个世界生存,它们各显神通,进化出了各种伪装绝技。为了躲避天敌和捕食猎物,昆虫进化出了各种伪装策略:有的能够模拟自然界的颜色,如同"忍者"一般将自己融入所生存的环境当中;有的能够模拟其他昆虫的特征,与其他昆虫既相互利用又相互帮助;有的进化出了特殊的体色,提醒那些想要捕食它们的天敌自己并不好惹;有的进化出了醒目     

基于分子印迹的蛋白质识别及应用研究进展

分子印迹是制备具有模拟抗体分子识别特性材料的技术,其制备方法简单、成本低、材料稳定性好,已广泛应用于固相萃取、色谱分离、模拟酶催化、生物化学传感器、药物递送等领域.分子印迹发展至今,小分子印迹技术发展迅速,而蛋白质分子印迹研究发展相对缓慢,这主要和蛋白质复杂的自然属性有关.虽然蛋白质分子印迹挑战巨大,但是在国内外科研工作者的不懈努力下,近年来蛋白质分子印迹已取得一定的研究进展,其中不乏一些成功的新型蛋白质印迹策略.这些性能优异、功能独特的新型蛋白质印迹材料,已成功应用于蛋白组学、疾病诊断/治疗、生物成像等领域,并表现出巨大的潜在应用价值.本文总结了近10年以来蛋白质分子印迹的新方法、新策略和潜在应用前景,分析了蛋白质分子印迹领域的发展现状及存在的挑战,并展望了该领域的机遇和前景.     

磁导航技术的发展与临床应用

21世纪以来,随着工业化水平的不断提高,我们对磁导航系统进行了不断改造,计算机辅助技术、影像学技术等多学科的交叉融合,促进了磁导航技术的广泛应用.目前,该技术在心脑血管、消化道和呼吸道的导航中表现出极大的优势.磁导航手术系统作为该技术的操作平台,是多学科技术优化整合的产物.该系统的概念最初于1984年提出,历经四代产品的不断发展,其功能更加完善.与传统操作相比,磁导航技术创伤小、操作简单、治疗效果显著,有效地解决了操作中的空间位阻难题,实现了常规介入手段无法完成的操作.近年来,多中心的临床应用研究表明,磁导航下的血管介入具有更高的成功率,对于复杂病变更具有优势;磁控胶囊内镜明显缩短了检查时间,其检查适应症也进一步拓展;磁导航支气管镜提高肺外周病变的诊断率,在肺外周病变的定位与药物投送中发挥重要作用.尽管磁导航技术具有巨大的优势,但依然存在很多局限性:磁导航技术的应用有一定的适应症,对体内金属植入物可能造成不良影响.典型的梯度磁场无法实现对响应装置的更精确控制,磁控胶囊内镜的观察存在一定的视觉盲区,尚不能实现常规内镜下的治疗性操作.目前,该技术的研究方向集中在控制方式的探索、响应装置的设...     

水平基因转移在生物进化中的作用

水平基因转移现象的发现揭示出生物进化的另一条途径,并引发研究人员对生物进化描述方式进行更多的思考和讨论.目前普遍认为,水平基因转移在原核生物和单细胞真核生物中发生较为频繁,并且是二者进化的重要动力,但在多细胞真核生物中,其发生范围及进化意义尚存争议.本文列举原核生物、单细胞真核生物以及多细胞真核生物3个重要类群(动物、植物、真菌)中已被报道的部分研究实例,分析水平基因转移在这些类群进化过程中的作用及其产生的影响.此外,还简要地介绍了目前水平基因转移常用的检测手段、可能的发生机制以及其发生的倾向性,并对未来多细胞真核生物水平基因转移事例的发现作出预测.     

金龟子的月光指南针

大多数昆虫、鸟类都是借着太阳光确定飞行方向的,但研究人员最近发现,一种非洲甲虫能够借助月亮的偏振光笔直地滚动粪球,这向人们第一次显示,动物把月光作为指南针使用。此前,科学家曾认为月光比太阳光弱得多,其偏振光不可能被动物探测到。     

导电微纤维的微流控制备及其在柔性电子领域的应用

柔性电子是一种新兴的电子技术.近年来,随着电子材料研究的深入,柔性电子已成功地与多个学科领域结合,成为跨学科研究的热门领域之一.与传统的刚性电子产品相比,柔性电子在轻便性、生物相容性、可穿戴性、机械稳定性和灵活性等方面展现出极大的优势.而纤维材料作为柔性电子系统的基础结构之一,其具有质量轻、机械柔韧性好、功能性多样的优点,在柔性电子膜、纺织品、可穿戴设备等多个行业中发挥着重要作用.在多种纤维制备方式中,微流控可以实现对微通道流体的精准操控,被证实可以实现多样化结构微纤维的制备.随着理论研究的深入和技术工艺的革新,微流控技术被认为是一种经济而有力的用于制造柔性导电微纤维的工具,并推动了其在柔性电子器件如传感器、储能器等方面的应用.因此,本文首先总结微流控纺丝技术在导电微纤维制备领域的研究进展,包括实心结构、核壳结构及多组分结构微纤维的制备;然后,重点介绍导电微纤维在传感、能量存储、组织工程等柔性电子领域的应用进展;最后,针对导电纤维用于柔性电子领域将面临的挑战和发展方向进行展望.     

阿秒激光脉冲的产生与操控

随着激光技术的发展,激光的脉宽不断减小. 21世纪初,研究者首次突破飞秒的界限,在实验室产生了孤立的阿秒脉冲,由此打开了阿秒科学的大门.目前最短的激光脉宽达到了43 as,这为超快光学测量带来了前所未有的时间分辨率,阿秒科学也成为近20年来超快光学领域最重要的成就之一.虽然少周期驱动光、偏振选通、双色光等多种方案已经被用于调控阿秒脉冲的产生,许多调控阿秒光源椭偏率的方法也得到了证实,但如何提升阿秒脉冲的能量及产生圆偏振阿秒脉冲仍然是当前研究的热点.     

椭圆偏振光谱的发展和应用

椭偏术(椭圆偏振光测量技术)是一种利用在样品上反射光偏振状态变化来进行膜厚及光学性质测定的技术.椭偏术的工作原理基于经典的电磁理论,但却有原子层级的灵敏度,在物理、化学、电子技术、材料科学等方面有广泛的应用.近年来,椭偏术有了新的发展.特别值得注意的是下面两方面的迅速发展:光谱和瞬态过程.前者是在光波波长范围内展开椭偏参量,后者是在时间区间内跟踪椭偏参量.本文谈的是前一个方面的发展和应用.     

超临界二氧化碳流体技术制备多孔微球研究进展

多孔微球凭借其特殊结构,在药物载体领域已成为一种性能突出的给药新剂型.传统方法如喷雾干燥和乳化-溶剂挥发法,制备多孔微球在理论上和技术上均已较成熟,且成球成孔效果较好,但是制备过程中仍存在着条件不易控制或有机溶剂难以有效去除等问题.近年来,超临界二氧化碳流体技术利用二氧化碳流体优越的流体性能及环境友好特性,已被广泛用于制备各种实心微球及载药微球.通过不断研究与总结,超临界二氧化碳流体可以用作干燥剂、携带剂、致孔剂及抗溶剂等,发挥多种作用,并且在制备多孔微球领域也展示出巨大的发展前景.本文将国内外采用该技术制备多孔微球的研究进展及存在问题作一综述,同时对多孔微球超临界流体制备技术的发展方向提出观点.     

异相光催化技术在能源与环境及有机合成领域的研究进展

光催化技术由于其简单、有效和环保等特点,在能源、环境及化学合成领域受到广泛关注.近年来,随着原位表征技术的飞速发展,学术界对光催化过程的理解逐步加深,并提出了多种理性设计光催化剂的策略.此外,物理、化学、材料、医学等学科的高度交叉进一步推动了光催化技术的应用前景.本文总结了近年光催化技术机理方面的深度认识及光催化技术在能源、环境及有机合成领域的研究进展,包括光解水制氢、小分子活化等能源领域的研究,以及选择性氧化还原、偶联、氘代化等有机合成领域的研究;还分析总结了光催化技术在应用领域亟需解决的关键问题.     

可穿戴式柔性电子应变传感器

传统的电子应变传感器大多基于金属和半导体材料,其便携性、柔韧性和可穿戴特性差.随着柔性电子材料和传感技术的快速发展,柔性应变传感器在电子皮肤和机器人等领域的应用引起人们越来越广泛的关注.由于生物相容性好,同时兼具可穿戴性、实时监测、非侵入式等一系列优点,高弹性和可拉伸性应变传感器的开发逐渐成为研究热点.本文综述了近年来可穿戴式柔性电子应变传感在材料发展、传感机理、集成输出及潜在应用等方面的研究进展,对可穿戴式柔性电子传感器所面临的挑战做了简单讨论,提出了一系列可能的优化及解决方案,并对其未来的发展方向进行了展望.