科学家首次创造出 永磁液体

<正>我们一般都会把磁铁想象成固体,但近来科学家们首次创造出一种永磁液体,能够变成多种形状,并在操控下四处移动。科学家们利用一种针对3D打印液体的技术将水、油和氧化铁变成了毫米级液滴,然后将这些毫米级液滴置于一个磁线圈附近,使之产生磁性。但当科学家们将磁线圈移走后,这些液滴的磁性居然没有消失,那些与薄膜中表面活性剂结合的氧     

基于谷氨酸树枝状两亲分子的超分子水凝胶的收缩及其功能化应用

超分子凝胶是基于低分子量凝胶剂分子在溶剂中通过分子间非共价相互作用自组装形成的具有网络骨架结构的半固态、半液态的软物质材料,其易于制备、组装结构多样并具有多重刺激响应性,有望在智能材料等领域得到应用.刺激响应性包括一些物理或化学刺激,如温度、pH、离子强度、磁场、电场、光照、氧化还原、化学及生物物质等,凝胶材料可以在这些刺激下发生诸如凝胶的形态(溶胶-凝胶)、体积(收缩-膨胀)和形状(形状记忆)等的可逆变化.其中,可以发生宏观上的体积相转变的刺激响应性水凝胶尤为引人注目,在药物释放、生物感应、可控微流阀门以及组织修复愈合等方面具有广阔的应用前景.本文介绍了一种基于谷氨酸树枝状两亲分子的具有体积收缩功能的超分子水凝胶,阐述了该凝胶体系对金属离子、pH、温度和光等刺激信号的响应及其可逆收缩-膨胀机理,并介绍了利用超分子凝胶的收缩特性在混合染料分离、可视化手性识别与检测、手性光学开关和药物释放等领域的应用.     

利用混沌理论设计微型激光器

科学家们已制造出了迄今最小的激光器,其直径为50μm,相当于一根头发丝的粗细。这种微型激光器不仅功率十分强大,其输出光束的颜色和方向还可以控制。这一突破为今后的技术革命即光学计算创造了条件。用这种微型激光器可制成高速光学开关,用于在计算机处理器间迅速传送海量数据。此外,通过考察这种激光器的激光形成机制,也     

一种由其离子液体制备的新型纤维素水凝胶

纤维素能很好地溶解在AMIMCl这种离子液体中. 将溶解后的纤维素AMIMCl离子液体溶液与水交换后可得到一种透明的纤维素水凝胶(图1). 傅里叶变换红外光谱、元素分析等测试表明, 这种纤维素水凝胶中只含有再生纤维素和水, 而无其他成分. 利用紫外-可见光光度计测量了浓度为15和25 mg/mL的水凝胶在350~700 nm波长范围内的透光率, 两种浓度水凝胶的透光率差别不大, 2 mm厚的水凝胶的透光率在650 nm波长处可达到80%. 本文利用压缩强度来衡量凝胶的力学性能, 分别测试了10, 15, 20 和30 mg/mL纤维素水凝胶的压缩强度, 发现水凝胶的压缩强度随着凝胶的浓度增加而升高, 其中30 mg/mL 的水凝胶在形变为52.5%时其压缩强度可达到0.6 MPa. 本文还研究了凝胶的耐腐蚀性能和耐热性能, 发现纤维素水凝胶有着优异的耐腐蚀性和较好的耐热性. 纤维素水凝胶在腐蚀性溶液中浸泡3 d后, 其压缩强度与未处理的凝胶相比几乎无变化; 经沸水煮过的纤维素水凝胶形状未发生变化, 只是力学强度有一定的损失. 水凝胶经冷冻干燥去除水分后, 用扫描电子显微镜(SEM)观察了干态凝胶的表面和断面形貌. 水凝胶的表面和断面结构差别很大, 水凝胶的表面结构比内部结构致密得多, 凝胶表面由尺寸为20~60 nm的孔组成. 这种价格低廉、无毒、各项物理性能良好的透明纤维素水凝胶有望用于生物组织材料以及纳米级过滤材料.     

“恐怖”的自愈合聚合物

<正>在《终结者2》中,有一个液体金属杀手机器人"T-1000",它具有不死之身,当身体遭受枪击时能够自动愈合。西班牙科学家表示,他们已成功研制出世界上第一种能够自动修复外型的自愈合聚合物。来自圣塞瓦斯蒂安市电气化学中心的研究人员称,当这种材料被一切为     

比发丝还细的微型链条

美国科学家最近研制出一种比发丝还细的硅链环组成的自行车链条 ,它能像常规尺寸的链条一样运转。这种微型链条有朝一日可用于驱动微型装置。这条由 50个硅链环组成的微型链条是由美国国立桑迪亚实验室的一位专家设计的 ,并申请了专利。每两个微型链环的中心只相距 50微米 ,每个链环都可以与邻近链环呈 52度角并朝任意方向旋转 ,支撑结构不会受到破坏。科学家们指出 ,这种灵活性使得链条驱动的多个齿轮无需排成一条直线。可以想象 ,这种齿轮和链条系统完全可以取代目前需要使用微机电系统电动机驱动的多个传动轮。然而 ,这种链条可以使许多…     

银/二氧化硅介孔复合体的半导体光学特性

将纳米尺度的粒子(半导体、化合物或金属)放入介孔固体的孔内形成所谓的介孔复合体,这种新型材料由于其许多独特的性能,在近几年受到较为广泛的注意.然而,金属/介孔固体复合体的半导体光学特性却尚未见报道.我们近来在研究银/二氧化硅介孔复合体的物理性质时,发现了这种材料具有直接带隙半导体的光学特性,并且其吸收边位置可由银的复合量在近紫外至整个可见光范围内控制.以正硅酸乙酯、乙醇、水为原料(摩尔比:1:4:15),采用溶胶凝胶工艺,用硝酸催化,制备出二氧化硅凝胶,经清洗、干燥,最后在600℃退火2ｈ,得到片状的整体介孔二氧化硅固体,孔隙…     

刺激响应型稀土智能发光材料在光学编码及生物医学中的应用

刺激响应型材料作为智能材料的一个重要分支已经成为众多领域中极为重要的一部分.刺激响应型智能发光材料是指光学性质能够对外界环境的物理或化学信号做出响应的材料.外界条件的刺激主要包括光、热、pH、电场、磁场、力、分子等.基于稀土离子的智能发光材料由于其独特的光学性质,比如较窄的发射峰宽度、较长的发光寿命、较大的斯托克斯位移等,在化学、生物学、逻辑学展现了极为丰富的应用潜力.近年来,通过对分子结构及纳米材料的设计得到的具有刺激响应性的稀土智能发光材料在光学信息存储、生物传感、成像及药物递送等方面都吸引了研究者的广泛关注.本文概括了近年来刺激响应型稀土智能发光材料在光学编码及生物医学领域中的应用,并展望了这种智能发光材料的应用前景.     

摄像中的聚焦

随着科学技术的不断进步和人民生活水平的不断提高,民用数字摄像机(DV机)在百姓生活中已相当普及,其功能和技术指标也逐步接近专业机型。而要用好手中的摄像机,拍摄出清晰靓丽的电视画面,正确聚焦尤为重要。摄像机分专业机和民用机,现在市场上的DV机属民用类机型。专业机和民用机在聚焦操作上差别较大,专业级摄像机靠调节镜头上的聚焦环来定焦点即手动聚焦。民用级摄像机的镜头上没有聚焦环,是靠摄像机自动聚焦或手动的动力聚焦来确定焦点。民用摄像机的自动聚焦功能是以视频信号为基准,将画面调至最佳的清晰状态。现在生产的DV摄像机比…     

有记忆功能的“智能”塑料

最近出版的《科学》杂志称 ,由美国和德国科学家开发出的一种能够自动成形的塑料可用作手术缝合线和医疗植入物。这种“智能”塑料由热塑性塑料聚合物制成 ,可被人体吸收 ,经设计后能够记忆一种特定的形状 ,当加热到体温时 ,它就会自动转化成所需的形状。参与该研究的美国麻省理工学院的科学家说 ,这种塑料可用来制作植入物或骨钉 ,植入人体时比细线略粗一点。加热之后就会变成所需的植入物形状。由于该材料具有记忆功能 ,它能以一个松散线团的形式穿过切口。当被加热到体温时 ,材料“记起了”它设计好的形状和大小 ,然后收缩拉紧伤口。等伤…     

新型人工虹膜感光能力堪比人眼

<正>近日,芬兰科学家利用受热会改变形状的橡胶材料,研制出一种全新的人工虹膜。该虹膜能像人眼一样,无需外部控制就能自行对光线作出反应。这一成果可用来改进相机拍照性能,并最终用于修复人眼受损部位或让微型机器人具备应对周围环境的能力。     

柔性凝胶制成人工肌肉?

带电的凝胶可随电信号而缩小或扩张,它最终可能被用以制成人工肌肉。 Tanaka等发现,给既非液体又非固体的离子化凝胶加上低电压时,其体积可低到原来的1/500。切断电流后,这种凝胶又可恢复其原来的形状。 Tanaka说,“这种与体积变化有关的现象可用于制造开关、摄象传感器的记忆元件和诸如人工肌肉之类的电机械换能器。”     

新型光伏变色智能窗自动调节采光

<正>你见过这样的智能变色窗吗?它们可以随着太阳光的强弱,自动调节光线强度,改善室内采光;还能将酷热的太阳光直射温度降低超过9℃……日前,我国科学家设计了一种全幅面高对比变色智能窗,利用对室内环境无用的紫外线作为"开关",控制可见光与红外线的透过率,从而智能调节室内亮度与温度,最终实现对太阳光全谱段智能管理。与以往利用外部电路连接的光伏电池板驱动的电致变色窗繁冗的结构不同,     

采用调幅聚焦超声定位和快速Fourier变换的光学层析方法

演示了一种对强散射介质的光学层析新方法,将一个10kHz的正弦波作为探测波,通过幅度调制加载在1MHz的超声波上,并将超声波聚焦用于定全生物组织内的散射光子,从焦点发出的带有调制信息的散射光信号由探测器接收并用实时快速Fourier变换解调,该方法可用于对具有不同光学参数的生物组织结构进行了超声定位光学层析,改善信噪比,提高检测精度和成像速度,通过探测和分离超声调制的散射光信息,实现了采用调幅超声定位的模拟生物组织中隐含物的光学层析图像,探测深度达到30min。     

不可思议的微型机器

一个甲虫大小的机器人,其使命是:通过人体的维管系统(血管系统)进入心脏,去治疗人体心脏功能衰竭等疾病,这种机器人曾经只是科幻小说家笔下的素材、但现在科学家们正在进行精巧的设计,或许某一天,微型机器人可以在人体内进行这一不可思议的旅行.美国国家科学基金会的乔治、A说:"微型机器将是一项新的产业,而且很可能是一项大的产业".美国电报电话公司的贝尔实验室,加利福尼亚大学的贝克勒灵敏元件和传动装置中心的科学家们已经制造出了千分之五英寸宽的工作器件和微型机构,其它一些科学家正在开发微型发动机、它们是如此之小,     

世界最小摄影飞机

荷兰科学家最新研制出了世界上最小的摄影飞机——翼展长约10cm,重量仅3g。它看上去更像是一只蜻蜒,尤其是拍打翅膀飞行时的样子。这只被称为代夫尔的微型摄影飞机,可以携载微型摄像仪,将实时观测到的视频景像传输出去。这种机翼薄膜采用轻质木材和碳材料制成,由重量仅1g的微型锤聚合电池提供能源,该电池1h产生30mA电流,足以保持这种昆虫大小的飞行器飞行3min以上。其摄像仪仅重0．4g,     

光学双稳态中多吸引子及其吸引域的分形结构

长延迟反馈的光学双稳系统的动力学行为无论在理论上还是实验上都已做过仔细研究.但是对短延迟反馈的光学双稳系统的动力学行为研究得还不多.文献[4]报道了在这种系统中存在准周期运动,但未作更深入的研究.本文第一次观察到在短延迟反馈系统中存在多个吸引子及其吸引域的分形结构.     

奇妙的服装大世界

“肌肉”服装美国科学家已研制出一条由青蛙肌肉推动的机器鱼，并利用机器鱼游动的原理，用一个微型器向装备于机械鱼左右两侧的青蛙肌肉发出电子信号，控制青蛙肌肉收缩和扩张，鱼尾的肌肉收到信号后便会自动左右摆动，使机器鱼游动。利用这一原理，美国打算用相同技术研制一种肌肉服装，有关人员穿上后，力量将大大增强，越障能力极强。     

光衰减技术的新用途

光衰减技术的新用途美国海军海面作战中心的科学家们已发明了一种利用光衰减技术来测量液体液位和容量的新方法。利用这种方法测量液位和容量时，既不需要与液体接触也不需要与容器接触，它由一单独的光源、一台光学检测器、同步放大器、信息处理机及相关电子线路所组成。...     

纳米机器人造福人类

美国加州大学近日宣称,他们的科学家正在将生物技术与纳米技术结合起来,首次研制出“身上长有肌肉”、高度不到1毫米的超微型机器人。据悉,科学家为这种超微型机器人安装了“肌肉”和“骨骼”。然后,再通过纳米级的物质表面化学特性,给肌细胞发出移动信号,肌细胞收到信号后就会做出动作,而且是像真的肌肉和骨骼那样的动作与“生物机能”。由于这些机器人的结构上使用了铰链,可以前后移动并弯曲,并可接收无线电信号,作出与真的肌肉一样的动作与反应。科学家在试验中使用的肌细胞取自心脏组织,因而这些细胞会生长、繁殖并自我结合。并非幻想的…