前沿掠影

高性能柔性有機(jī)太陽能電池研制成功

柔性電子器件，特別是基于有機(jī)材料的光電器件，是未來電子器件發(fā)展的一大趨勢，具有巨大的應(yīng)用前景。其中，獲得高性能的柔性透明電極是實(shí)現(xiàn)高效柔性有機(jī)光電器件的前提。但目前如何獲得同時(shí)具有高導(dǎo)電、高透光、低表面粗糙度以及制備方法簡單、綠色的柔性透明電極依然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。近日，南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院陳永勝教授團(tuán)隊(duì)制備了同時(shí)具有高導(dǎo)電、高透光且低表面粗糙度的銀nm線柔性透明電極，將其用于構(gòu)筑柔性有機(jī)太陽能電池，與使用商業(yè)氧化銦錫（ITO）玻璃電極的器件性能相當(dāng)，光電轉(zhuǎn)化效率可達(dá)16.5%，刷新了文獻(xiàn)報(bào)道的柔性有機(jī)/高分子太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率的最高記錄。

研究人員指出，該電極可適用于不同類型活性材料以及單結(jié)及疊層光伏器件。單結(jié)和疊層柔性有機(jī)太陽能電池可分別實(shí)現(xiàn)13.1%和16.5%的光電轉(zhuǎn)化效率，并表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械性能，連續(xù)彎曲1000次，器件仍能保持初始效率的95%以上。

一種前所未有的存儲(chǔ)方式

——“萬物DNA”材料

隨著全球的數(shù)據(jù)量不斷增加，傳統(tǒng)的存儲(chǔ)架構(gòu)如硬盤、磁帶，越來越難以跟上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需要，于是，DNA被當(dāng)作一種長期存儲(chǔ)方案提出來。過去的研究已經(jīng)強(qiáng)調(diào)了DNA的持久性和存儲(chǔ)海量信息的能力，現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種前所未有的方式，可利用其持久性進(jìn)行存儲(chǔ)。據(jù)英國《自然·生物技術(shù)》雜志近日發(fā)表的一項(xiàng)研究稱，科學(xué)家研制了一種運(yùn)用“萬物DNA”特殊材料3D打印出來的“斯坦福兔子”。該材料包含了用以合成DNA編碼的兔子“藍(lán)圖”，隨后，原始兔子所含的DNA被解碼，又穩(wěn)定地復(fù)制了5代兔子。除了“斯坦福兔子”實(shí)驗(yàn)，研究人員還將一段有關(guān)華沙猶太區(qū)檔案的視頻編碼進(jìn)樹脂玻璃中，再用該樹脂玻璃制造普通的眼鏡。結(jié)果表明，只需一小塊樹脂玻璃，就能恢復(fù)其中隱藏的信息。該研究團(tuán)隊(duì)指出，“萬物DNA”材料可將信息藏于其中，并可用于制造日常物品。

我國科學(xué)家成功研制高速晶體管

近日，中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心先進(jìn)炭材料研究部的科研人員首次制備出以肖特基結(jié)作為發(fā)射結(jié)的垂直結(jié)構(gòu)晶體管“硅-石墨烯-鍺晶體管”，成功地將石墨烯基區(qū)晶體管的延遲時(shí)間縮短了1000倍以上，并將其截止頻率由兆赫茲提升至吉赫茲領(lǐng)域。相關(guān)成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。據(jù)相關(guān)科研人員介紹，這一研究工作提升了石墨烯基區(qū)晶體管的性能，未來將有望在太赫茲領(lǐng)域的高速器件中應(yīng)用，為最終實(shí)現(xiàn)超高速晶體管奠定了基礎(chǔ)。

用陽光分解塑料有助于減少溫室氣體排放

近日，新加坡研究人員表示，他們研發(fā)出利用人造太陽光把塑料分解成可供發(fā)電用燃料的環(huán)保技術(shù)，有助于減少溫室氣體排放。南洋理工大學(xué)的研究人員表示，他們已通過一種既不破壞環(huán)境又不會(huì)耗費(fèi)很多錢的催化劑，把塑料轉(zhuǎn)化成發(fā)電廠用的燃料“甲酸”（蟻酸）。在實(shí)驗(yàn)室中，把塑料與化學(xué)品混合形成溶液后，可利用人造太陽光在6天內(nèi)完成分解。

研究人員稱，這項(xiàng)研究能將污染海洋的塑料變成有用的化學(xué)品。但到目前為止，只有少量塑料成功轉(zhuǎn)化為甲酸，并且，目前研究人員僅利用純塑料碎片進(jìn)行試驗(yàn)，并非使用塑料廢棄物，要大規(guī)模成功復(fù)制這項(xiàng)程序，仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

中國第一塊人造培養(yǎng)肉誕生

據(jù)悉，2019年11月18日上午，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)國家肉品質(zhì)量安全控制工程技術(shù)研究中心研制出了中國第一塊人造培養(yǎng)肉。周光宏教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)使用第六代的豬肌肉干細(xì)胞培養(yǎng)20天，生產(chǎn)得到了重達(dá)5g的培養(yǎng)肉。這塊人造肉與市場上普通的植物蛋白人造肉有著天壤之別：它是國內(nèi)首例由動(dòng)物干細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)而成的人造肉，是該領(lǐng)域內(nèi)一個(gè)里程碑式的突破。

無人駕駛聯(lián)合耕播作業(yè)機(jī)助力現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展

智能化、無人化耕作是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向。2019年11月25日，由我國自主研制出的無人駕駛聯(lián)合耕播作業(yè)機(jī)，在揚(yáng)州市廣陵區(qū)沙頭鎮(zhèn)通過了現(xiàn)場測試，將正式應(yīng)用于小麥生產(chǎn)。此成果是由中國工程院院士、揚(yáng)州大學(xué)張洪程教授組織國內(nèi)作物栽培、農(nóng)業(yè)機(jī)械、智能控制、軟件信息等多領(lǐng)域的專家，以及農(nóng)業(yè)裝備生產(chǎn)企業(yè)和一線農(nóng)技人員，經(jīng)過近10年努力，投入2000多萬元，聯(lián)合攻關(guān)所取得的一項(xiàng)重大科研成果。據(jù)悉，無人駕駛聯(lián)合耕播作業(yè)機(jī)在田間可以自動(dòng)調(diào)頭和轉(zhuǎn)彎，自動(dòng)后退對行，一次旋耕深度可達(dá)22cm，且施肥均衡，播種深度和播種帶寬一致。該成套裝備技術(shù)填補(bǔ)了國內(nèi)空白，在國際上處于領(lǐng)先地位，將有效帶動(dòng)我國農(nóng)業(yè)技術(shù)向現(xiàn)代化、智能化、高效化發(fā)展。

仿生芯片可再現(xiàn)生物神經(jīng)元行為

近日，英國巴斯大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新型硅芯片，可再現(xiàn)生物神經(jīng)元的電行為。利用他們的方法，科學(xué)家有望開發(fā)出仿生芯片來修復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)中因疾病而導(dǎo)致功能異常的生物電路。多年以來，科學(xué)家們一直致力于制造更加酷似生物神經(jīng)元的芯片模型，但是，試圖在現(xiàn)代硅片上模擬天然構(gòu)造時(shí)，依然存在著一定缺陷。此次，研究人員阿蘭·諾格里特及其同事設(shè)計(jì)了一種微電路模仿離子通道，其可以通過類似生物神經(jīng)元的方式整合原始神經(jīng)刺激并做出響應(yīng)。之后，研究團(tuán)隊(duì)在硅芯片中再現(xiàn)了單個(gè)海馬神經(jīng)元和呼吸神經(jīng)元的活動(dòng)。通過60個(gè)電刺激方案，他們發(fā)現(xiàn)，固態(tài)神經(jīng)元產(chǎn)生的電響應(yīng)，幾乎和生物神經(jīng)元一模一樣。

研究人員表示，呼吸神經(jīng)元耦合呼吸節(jié)律和心臟節(jié)律，對呼吸性竇性心律不齊負(fù)責(zé)。因年齡或疾病而喪失這種耦合是睡眠呼吸暫停和心力衰竭的一種預(yù)后。他們認(rèn)為，一種像呼吸神經(jīng)元一樣適應(yīng)生物反饋的裝置，也許可以在未來提供一種潛在的治療方法。

研究人員發(fā)現(xiàn)制備石墨烯新方法

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院熱科學(xué)和能源工程系夏維東教授研究團(tuán)隊(duì)與合肥碳藝科技有限公司合作，提出了“利用磁分散電弧產(chǎn)生大面積均勻熱等離子體合成石墨烯”的新方法，突破了熱等離子體工藝或高能耗、或產(chǎn)品均勻性低和生產(chǎn)穩(wěn)定性不足的技術(shù)瓶頸，有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。該團(tuán)隊(duì)制備的石墨烯平面尺寸為50～300nm，層數(shù)2～5 層，表現(xiàn)出良好的晶體結(jié)構(gòu)和超大的比表面積，產(chǎn)品均勻性好。其制備方法及設(shè)備簡單，一步合成，無須還原，且無需基底、催化劑、溶液或酸，收率高，能耗低，具備實(shí)現(xiàn)低成本、大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的前景。

新研究有助于催生低功率電子設(shè)備

以色列科學(xué)家在《自然》雜志刊文稱，他們首次觀測到“電子像水一樣流動(dòng)”這一奇特行為，這一最新研究有望催生低功率電子設(shè)備，包括借助流體動(dòng)力流降低電阻的低功率設(shè)備等。魏茲曼科學(xué)研究所的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了這一技術(shù)。他們研制出一種由碳納米管晶體管制成的納米級(jí)探測器，該探測器能以前所未有的靈敏度對流動(dòng)電子成像。研究人員表示，這種技術(shù)比其他方法至少靈敏1000倍，可使人們對以前只能間接研究的現(xiàn)象進(jìn)行直接研究。英國曼徹斯特大學(xué)的安德烈·吉姆教授團(tuán)隊(duì)研制出了引導(dǎo)電子流動(dòng)的石墨烯通道，類似于引導(dǎo)水流的管道。研究人員用碳納米管晶體管探測器對石墨烯通道進(jìn)行觀察和成像，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：石墨烯內(nèi)電子在通道中心流動(dòng)得更快，在壁上流動(dòng)得更慢。該團(tuán)隊(duì)研究人員表示，鑒于計(jì)算中心和消費(fèi)電子產(chǎn)品耗能越來越多，且氣候變化帶來的影響不斷加劇，找到使電子在電阻更小的情況下流動(dòng)的方法勢在必行。

（信息來源：界面新聞、科技日報(bào)、《自然》雜志、新華網(wǎng)等）