最重原子精確測量首次完成

據(jù)德國耶拿·弗里德里希·席勒大學官網(wǎng)1月25日報道，包括該校科學家在內(nèi)的一個國際研究團隊首次對已知最重的高度離子化原子類氦鈾進行了超精確X 射線光譜測量。他們成功在最重原子核的超強庫侖場中，解開并分別測試了單電子雙環(huán)和雙電子的量子電動力學效應。這項研究有助揭示一個長久以來的秘密：在物質最內(nèi)部，是什么將世界緊密維系在一起。相關論文發(fā)表于1月24日出版的《自然》雜志。

來自波蘭、法國、葡萄牙和德國的科學家參與了此次實驗。研究人員指出，此次實驗的特殊部分是對最重穩(wěn)定原子開展測量，重點是其電子在不同軌道之間的躍遷。

實驗在德國亥姆霍茲重離子研究中心（GSI）/國際反質子與離子研究裝置上進行。這是幾個歐洲國家共同使用的粒子加速器復合體，包括一個周長超過100 米的離子儲存環(huán)和一個超過1 公里的加速器。

在整個測量過程中，研究團隊首先蒸發(fā)鈾，并將其運行速度加速到光速的40%左右。隨后，他們將得到的材料通過一種特殊的薄膜輸送，并讓其在這個過程中失去電子。獲得加速的電子被引導到一個存儲環(huán)內(nèi)，并在此處圍繞一條圓形路徑“狂奔”。

這些自由電子通過光譜儀每秒閃爍5000 萬次，偶爾他們可使用專用的布拉格晶體光譜儀測量電子躍遷。這種特殊彎曲光譜儀的關鍵是由鍺元素制成的特殊彎曲晶體，晶體像紙張一樣纖薄，放在一個特殊的玻璃模具內(nèi)。

研究團隊表示，當測量原子序數(shù)為1 的氫原子時，他們可將電子躍遷精確測量到小數(shù)點后13位。對于原子序數(shù)為92 的鈾，測量已精確到小數(shù)點后5 位。

（來源：科技日報）

迄今最高能效量子點太陽能電池面世

科技日報1月31日報道，韓國蔚山科學技術院科學家借助新配體交換技術，合成出基于有機陽離子的鈣鈦礦量子點（PQD），開發(fā)出迄今能效最高的量子點太陽能電池。這種新型太陽能電池即使儲能兩年多，效率仍不變，表現(xiàn)出非凡的穩(wěn)定性。相關論文發(fā)表于最新一期《自然·能源》雜志。

量子點是半導體納米晶體，尺寸從幾納米到幾十納米不等。科學家可根據(jù)顆粒大小控制其光電性能。PQD 具有卓越的光電特性，只需簡單噴涂或使用溶劑，無需在襯底上生長，制造過程簡單且高效，因此引發(fā)極大關注。

但用量子點制造太陽能電池需要借助一種配體交換技術，以減少量子點之間的距離。配體交換是一種將大分子（如配體受體）結合到量子點表面的過程。在這方面，PQD 面臨極大挑戰(zhàn)，包括在替代過程中，其晶體和表面會出現(xiàn)缺陷等。因此，目前PQD太陽能電池的最高效率為16%。

在最新研究中，團隊采用了基于烷基碘化銨的配體交換策略，用具有良好太陽能利用率的有機PQD 替代配體，制造出具有缺陷可控的量子點光活性層。在此基礎上開發(fā)的量子點太陽能電池能效高達18.1%。美國國家可再生能源實驗室認定其為迄今已知能效最高的量子點太陽能電池。即使儲能兩年多，這種新型電池的性能也保持不變，具有非凡的穩(wěn)定性。

研究團隊指出，以前對量子點太陽能電池的研究主要采用無機PQD。最新研究解決了與有機PQD 相關的問題，未來有望催生更多量子點太陽能電池新產(chǎn)品。

（來源：科技日報）

新型納米腔重新定義光子極限

一個由歐洲和以色列物理學家組成的團隊在量子納米光子學領域取得重大突破。他們引入了一種新型的極化子腔，并重新定義了光子限制的極限。2月6日發(fā)表在《自然·材料》雜志上的論文詳細介紹了這項開創(chuàng)性的工作，展示了一種限制光子的非常規(guī)方法，克服了納米光子學的傳統(tǒng)限制。

物理學家長期以來一直在尋找將光子壓縮得越來越小的方法。光子的空間尺度是波長。當一個光子被強迫進入一個比波長小得多的腔體時，它實際上變得更加“集中”。這增強了光子與電子的相互作用，放大了腔內(nèi)的量子過程。然而，盡管科學家在將光子體積限制在深亞波長范圍方面取得了巨大成功，但耗散的影響仍然是一個主要障礙。納米腔中的光子被吸收得非常快，這種耗散限制了納米腔在一些量子應用中的適用性。

研究團隊此次創(chuàng)造了具有突破以往的亞波長體積和壽命的納米腔。這些納米腔的面積小于100×100 平方納米，厚度僅為3 納米，限制光的時間要長得多。其關鍵在于雙曲聲子極化激元的使用，這種獨特的電磁激勵發(fā)生在形成空腔的二維材料中。

與以前不同，此次研究利用了一種新的間接限制機制。研究人員在金襯底上鉆了納米腔。打孔后，他們將二維材料六方氮化硼轉移到金襯底上方。六方氮化硼可幫助實現(xiàn)雙曲聲子極化激元的電磁激勵過程。當極化子從金襯底邊緣上方通過時，它們會受到強烈的反射，從而受到限制。因此，這種方法避免了對六方氮化硼的直接塑造，同時保持了其原始質量，從而在腔內(nèi)實現(xiàn)高度受限和長壽命的光子。

這一成果為量子光學的新應用和進步打開了大門，打破了此前認為的光子限制極限。下一步，研究人員打算利用這些空腔來觀察之前被認為不可能的量子效應，進一步研究雙曲聲子極化激元行為的有趣而違反直覺的物理學原理。

（來源：科技日報）

全國首個5G-A規(guī)模組網(wǎng)示范完成

記者1月25日獲悉，北京聯(lián)通攜手華為完成5G-A 規(guī)模組網(wǎng)示范，實現(xiàn)北京市中心金融街、歷史建筑長話大樓、大型綜合性體育場北京工人體育場3 個重點場景的連片覆蓋。

實際路測結果顯示，5G-A 用戶下行峰值速率達到10Gbps，連續(xù)性體驗超過5Gbps，并成功展示了高低頻協(xié)同、室外及室內(nèi)5G-A 設備靈活部署，完成了裸眼3D、超高清淺壓縮實時制作系統(tǒng)、擴展現(xiàn)實（XR）分離渲染等應用。這是全國首個5GA 規(guī)模組網(wǎng)示范。

考慮到未來5G-A 商用可能存在連片點狀部署的特點，此次示范還重點增加了在非連續(xù)覆蓋情況下的高低頻協(xié)同過程，切換時用戶無感，業(yè)務順暢進行。

隨著XR 產(chǎn)業(yè)生態(tài)的成熟、人工智能生成內(nèi)容和5G 終端的融合、5G 應用在企事業(yè)單位的規(guī)模應用，直播經(jīng)濟、物聯(lián)經(jīng)濟、行業(yè)數(shù)字化轉型等進入發(fā)展快車道，其對網(wǎng)絡上下行的用戶連接數(shù)、速率和時延等都提出了更高要求。此次示范充分展示了5G-A 對媒體等行業(yè)數(shù)字化變革的網(wǎng)絡賦能能力，為5G-A 網(wǎng)絡及其相關應用的規(guī)模復制提供了可借鑒經(jīng)驗。

（來源：科技日報）

我國新型城際市域智能列車上線運營

1月24日，中車青島四方機車車輛股份有限公司（以下簡稱“中車四方股份公司”）自主研制的新型城際市域智能列車CINOVA2.0投入載客運營，服務武鄂黃黃都市圈城際鐵路“新城快線”。這是該型城際市域列車首次上線運營。

作為我國城際市域列車的全新升級版，該車實現(xiàn)行車、旅服、運維等全運用場景智能化，被稱為“都市圈里的智行使者”。

中車四方股份公司主任設計師林森介紹，此次上線運營的新型城際市域智能列車搭載30 多項智能化配置，在國內(nèi)城際市域列車領域首次采用智能輔助駕駛技術，能夠向司機自動推送最優(yōu)牽引策略和駕駛建議，降低牽引能耗。列車最高運行時速200 公里，全車設有2000 多項監(jiān)測點，比既有列車增加1倍，同時搭載130多個故障預測模型，實現(xiàn)列車狀態(tài)全面自感知、故障自診斷、維護自決策，大幅提升車輛運用維護的智能化水平。

“列車車頭采用低阻力流線型設計，車體進行平順化處理，應用碳纖維復合材料。通過采取降阻、減重、增載、優(yōu)效等技術措施，列車人均百公里能耗降低15%以上，相當于每跑一公里可節(jié)省約1.2度電，跑起來更節(jié)能。”林森說。

該車在國內(nèi)首次將“數(shù)字孿生”技術應用到城際市域列車領域，打造“數(shù)字列車”服務平臺，從全景監(jiān)控、應急排故、維修決策等方面提供全壽命周期一體化解決方案，列車全壽命周期檢修維護成本降低30%以上。

此外，列車車廂可提供無線充電、乘客人機智能交互等智能服務功能，車內(nèi)的燈光、溫度等可根據(jù)運行環(huán)境自動智能調(diào)節(jié)。依托全新降噪技術，車內(nèi)噪聲降低2分貝，車廂更安靜。

林森介紹，CINOVA 即“中國城際之星”，是我國自主研發(fā)的首個城際市域列車技術平臺。在該平臺下，中車四方股份公司研制形成了覆蓋時速200 公里、160 公里、140 公里、120 公里各個速度等級，4 輛、6 輛、8 輛等不同編組形式的系列化城際市域列車，并實現(xiàn)從“1.0”“1.5”到“2.0”的換代升級。2023年，CINOVA2.0城際市域智能列車在中車四方股份公司下線。

據(jù)了解，憑借獨特的技術優(yōu)勢，目前CINOVA平臺城際市域列車已在全國30 多條線路投入載客服務，覆蓋國內(nèi)40多個地級以上城市。

（來源：科技日報）

我國首座“四高”特長公路隧道全線貫通

1月30日，我國首條集高寒、高海拔、高瓦斯、高硫化氫于一體的“四高”隧道——國道569 曼德拉至大通公路祁連山2 號隧道全線貫通。

由中鐵十六局集團參建的祁連山2 號隧道位于海拔3500 米以上的青海省海北藏族自治州門源回族自治縣仙米鄉(xiāng)寧纏河谷，是國道569 曼德拉至大通公路寧纏埡口至克圖段公路控制性工程。隧道左洞長6044 米，右洞長5943 米，洞內(nèi)圍巖地質復雜，穩(wěn)定性差，被青海省交通運輸廳列為青海省“頭號高風險工程”，也是青海省目前施工難度最大的公路隧道。

該項目于2015 年9月開工建設，2018 年10月首次發(fā)現(xiàn)硫化氫氣體，同年12月發(fā)現(xiàn)瓦斯氣體，中鐵十六局建設團隊打響了一場與巖石的激烈較量。

中鐵十六局曼大公路項目負責人溫嘉偉介紹：“我們通過‘謹小慎微’的風險應對方式和可靠的系統(tǒng)保障，為隧道施工筑起了安全防護墻，順利實現(xiàn)全線貫通。建設團隊將完成后續(xù)施工任務，爭取其早日投入運營。”

該建設團隊大力實施難點攻關，憑借中國鐵建“溫嘉偉勞模創(chuàng)新工作室”形成授權專利13 項，創(chuàng)新施工工法6 項，護航隧道安全穿越580 米淺埋堆積體碎石土段、1628 米高瓦斯段、400 米煤與瓦斯突出段，填補多項公路隧道施工空白，為同類型隧道施工積累了經(jīng)驗。

據(jù)悉，國道569 曼德拉至大通公路全面建成通車后，將實現(xiàn)京藏高速與連霍高速國道主干線在西部地區(qū)短距離快速連接，打通青海省省會西寧與甘肅省武威市的快速便捷通道，對拉動青海、甘肅、內(nèi)蒙古、寧夏、陜西五省區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和促進省市間的交流合作具有重要意義。