量子的未来等待在前

正一个世纪之前,量子革命静悄悄地开始改变我们的生活。更深入地理解物质和光在原子和亚原子尺度上的行为,触发了一个全新的科学领域,进而广泛地改变了世界的技术面貌。如今,我们有许多应用依赖于量子力学,从全球定位系统到核磁共振成像,再到晶体管,不一而足。量子计算机的出现预示着这个故事的另一个新篇章,它将使我们不仅能预测和改进化学反应(比方说新材料和它们的性质),而且提供了对于时空和宇宙缘何出现的洞察。这些进展可能在未来数年内开始实现。     

高技术新材料与计算机模拟技术

1．高技术新材料的产生途径在当代高技术迅速发展过程中，新材料的基础和先导作用正日趋明显，新材料本身已成为高技术的重要组成部分。加速发展新材料是国际高技术激烈竞争夺取“制高点”的重要目标，纵观世界各国的高技术计划，几乎都涉及到新材料，如新型光电材料、新型金属材料、精细陶瓷、先进复合材料、生物技术材料等。高技术新材料的产生大致有以下三个途径：1）由于理论突破或偶然发现而出现的材料，如超导材料、半导体材料、激光晶体、光导纤维与金属玻璃等。其中半导体超晶格材料是一个典型的例子，该材料体系首先从理论上提出，…     

高新技术在农业上的应用

高新技术主要包括五大领域:电子技术领域、新材料领域、生物工程领域、新生产系统领域以及巨大系统工程领域。其中,电子、新材料和生物技术是高科技的核心。目前,高新技术的发展已进入世界科技史上的第四次技术革命浪潮。在农业上,它掀起了本世纪第二次绿色革命。高新技术的发展必将对21世纪的经济发展产生深远的影响。我国是一个农业大国。人口众多,目前已逾11亿。     

新材料的现状与展望

新材料是发展高新技术的物质基础,也是改造传统产业的重要条件,因此,世界各工业发达国家都给予高度重视,把新材料的研究与开发列为关键技术的组成部分,最近德国Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research分析了世界各国发展计划,总结出在21世纪初的九大重点领域,它们是:先进材料,纳米技术,微电子学,光子学,微系统工程,软件与计算机模拟,分子电子学,细胞生物技术,信息、生产与管理工程.在这九个领域中又列出了80个课题,其中属于先进材料的24项,在其他领域中也包含着不少与材料直接相关的课题,如纳米技术中的纳米材料,微电子学中的信息存储、微电子材料、超导及高温电子学等,共有27项,因此,在未来技术80个课题中,有关材料方面的课题占60%以上,这足以说明新材料在未来技术中的地位,从目前到下世纪初,材料的发展主要有六个方面。     

人工神经网络在新材料特性研究中的应用

随着科学技术和经济的飞速发展，人类对新材料(或各种特殊要求的材料)的需求也越来越大，但在尚未搞清楚一种新材料特性的影响因素之前，人们往往采取试验的方法来研制，这必将会大大阻碍该新材料的开发和研制本文试着将擅长处理非线性问题的人工神经网络应用在材料研究领域。在广泛收集材料的实验数据的基础上，从实验中所得的影响材料特性的各种因素中，     

当前医学科学发展的几个重大前沿领域及其意义

科学发展的前沿领域常常代表一个时期内科学发展的主流和方向，往往起着带动全局的重大作用，并对人类社会发展和科学本身产生重要而深远的影响。当前，由于生物医学的发展异常迅猛，研究领域十分宽广，不断出现新的研究领域和新的研究方向，有的正处于重大突破的前夜。因此，关注和研究当前医学科学发展中的前沿热点领域，加强科研管理的战略性导向，对推动我国医学科学的发展，具有十分重要的意义。     

生物组织的粘结

现代医学不断地从其他学科引进了一些新理论、新技术、新材料。高分子材料在医学方面的应用,就是近年来推动医学技术发展卓见成效的一个范例。这种新材料必须适应人体极其复杂的生理环境,必须具有某些特殊的性能,随着高分子科学及工业的迅速发展,高分子科技工作者有可能按照医学临床应用的要     

纳米材料科学简介

纳米材料是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展最具有影响力的研究对象,是纳米科技中最活跃、最接近应用的重要组成部分.纳米科学,是研究纳米尺度范围内物质所具有的特异现象和特异功能的科学.     

机器学习在材料设计方面的研究进展

新材料的发现是推动现代科学发展与技术革新的源动力之一,是当前促进经济发展与解决环境问题的迫切需求.传统的材料研发基于试错法,效率低且成本高.大量实验与计算模拟产生的数据为新材料的研发提供了新契机.基于这些数据,机器学习最近在材料性能预测、新材料的发现与设计等领域取得了很大进展.譬如基于材料项目(materials project)数据库对钙钛矿材料的统计分类、结合高通量计算对双钙钛矿卤化物材料稳定性的预测,以及金属间化合物电催化剂的设计与筛选等.除了基于隐式模型的预测,机器学习也可以用来发现具有物理可解释性的显式描述符,从而加速新材料的发现.     

组织工程在美国

组织Ｌ程将工程学和生命科学的原理和方法应用于制造生物替代物以恢复、维持和改善生物体的功能。这是一个极其重要的研究领域，已在全世界范围内兴起。在美国，自１９８８年以来，在国家科学基金会的积极推动下，通过课题研究以及一系列该领域的专家小组讨论会，组织工程研究已经拉开帷幕。本文首先简要地回顾美国的组织工程研究活动缘起，然后将论题集中在作为组织工程基础的细胞培养技术方面，再讨论一些应用的例子，包括人工皮肤和包封细胞在人工生物器官开发中的应用；对培养中的血管重建方法也作了简要讨论，这种重建血管的方法既在基础研究中应用，也在外科分流术中作为一种人工血管来植入。最后提到了组织工程其它的一些潜在应用以及这门技术未来发展的一般领域。     

推广应用新材料的“曙光计划”

最近,日本通产省以综合性全面调整新材料推广应用政策为目的,推出“曙光计划”,并于1989年开始,确定了实施方针,旨在对产业界使用的不可缺少的数据库进行充实、调整并确立新材料标准化等,促进新材料普及推广应用,制订一系列必要的对策. 曙光计划包括新材料推广应用领域必须的材料类型、需求性、可靠性、智能性、安全性、经济性,正巧由这些单词的英文第一个大写字母构成:Sunrise(曙光计划).     

无序材料中的待解之谜——金属玻璃研究进展

金属玻璃是1960 年被发明的新材料,多年以来被各国科学家广泛而深入地研究。与相应的晶态合金相比,这种材料展现出非常独特的力学与物理性能,使之在多个领域都有广阔的应用前景。同时,金属玻璃作为结构无序材料中一类相对简单的代表体系,是研究非晶态物理的一个比较理想的材料模型。解决金属玻璃中的基本科学问题,比如它的结构表征、形变机理、玻璃转变、玻璃形成能力等,不仅可以促进金属玻璃本身的应用,而且也将推动整个凝聚态物理学的发展。     

新技术是发展经济的原动力

十年后,有希望发展的尖端技术性产业是:(1)微型电子装备,(2)新材料,(3)生命科学,(4)新能源,(5)其它。今后十年,在上述各个产业领域里,可能出现的新技术及新产品如下:首先是电子产业,以磁带录象机和电子计算机及字母信息处理机等情     

展望21世纪微机电系统的发展

近年来,微电子技术、计算机技术、新材料和生物医学工程的迅猛发展,极大地推动了微机电系统的发展.自1987年美国首届微机电系统发展研讨会召开以来,西方主要工业国家投入了巨资进行开发研究.微机电系统已在医疗、生物、精密仪器、环境保护、航空航天、通讯、国防军工等领域展现了十分广阔的应用前景,可望成为下世纪初的支柱产业.     

蝴蝶状“生态城市”有望矗立在纽约

据英国《每日邮报》报道，随着全球气候的变化，为应对未来海平面上升和解决粮食短缺问题，一个可重复利用自然资源和生物降解垃圾的微型“生态城市”有望在纽约的罗斯福岛上出现。     

摩天高楼能造得更安全吗?

新设计和新材料将把未来的摩天大楼建造得更坚固、更安全、更时髦——     

化学革新的一条道路——二十一世纪是化学的时代

这里选译四篇文章,目的在于向大家介绍国外对化学的未来所进行的科学预测和展望。就化学领域本身来说,它和能源、物理学、医药、生物学等互相渗透、出现了崭新的局面。所以,有的日本学者认为“新的化学和化学工业的时代将于二十一世纪到来”。这几篇译文从一个角度反映了化学的未来概貌,值得一读。     

基因转移的发展及其应用

把遗传物质从一个细胞转入另一个细胞,大大推动了动物遗传学和基因表达调控的研究。这种遗传物质的转移最初是通过细胞融合来实现的,然而细胞融合只能把两套遗传物质合并起来,却不能有选择地把特定的基因转入细胞中。基因转移技术的出现则满足了这一目的。目前基因转移已广泛应用于基因的表达、基因的结构与功能、基因的分离、基因治疗及生物品种的改良等许多领域,并在这些领域的研究中取得了     

石墨烯荧光生物传感器

材料科学的飞速发展使得由碳、氢、氧等元素组成的"碳素材料"成为未来"绿色有机材料"的重要组成部分。其中,以石墨烯为代表的新材料,由于其优异的光学、力学、热学及化学性质而在生命科学领域具有巨大的应用前景。21世纪以来,材料科学的飞速发展使包括化学、生物学、医学、物理学及电子科学在内的诸多学科发生了翻天覆地的变化。传统意义上的材料一般由无机化合物组成(如金属等),然而考虑到部分重金属无机物投     

塑造人类未来的发明

里根总统的前任首席科学顾问乔治·肯沃尔斯说:“材料科学很可能是美国今天最重要的学科。”在日本,国际贸易部与工业部为大规模的研究与开发已把工作重点放在三个关键领域:新材料,新电子设备及生物工程学。而首当其冲的是新材料。为什么世界上两个主要工业国美国与日本要把新材料作为寻找与开发的首要目标?答案很简单,因为新