科学家发现矿物形式的非常规超导体
科技日报2024年3月14日报道,美国艾姆斯国家实验室科学家发现了第一种非常规超导体,其化学成分在自然界中也能找到。密硫铑矿是自然界中仅有的4种在实验室培养后可作为超导体的矿物之一。研究表明,它的性质类似于高温超导体。这一发现进一步加深了科学家对超导性的理解,有望在未来带来更可持续、更经济的基于超导体的技术。
20世纪80年代,科学家发现了非常规超导体,其中许多超导体的临界温度比传统超导体要高得多。人们普遍认为,非常规超导电性不是一种自然现象。
密硫铑矿是一种有趣的矿物,其中一个原因是其复杂的化学式(Rh17S15)。它结合了极高熔点元素(如Rh)和挥发性元素(如S)。
基于此,研究人员合成了高质量的密硫铑矿晶体。在Rh-S系统中,他们发现了3种新的超导体。通过详细测量,他们进一步发现密硫铑矿是一种非常规的超导体。
研究团队使用3种不同的测试方法来确定密硫铑矿的超导电性。主要的测试指标为“伦敦渗透深度”,它决定了弱磁场能从表面穿透超导体块体的距离。在传统的超导体中,这个长度在低温下基本恒定。然而,在非传统超导体中,它随温度线性变化。这项测试表明,密硫铑矿具有非传统超导体的行为。
另一项测试是在材料中引入缺陷,包括用高能电子轰击材料。这个过程将离子从其位置击出,从而在晶体结构中产生缺陷。这种无序会导致材料的临界温度发生变化。测试还发现,非常规超导体对无序具有很高的敏感性,引入缺陷会改变或抑制临界温度,也会影响材料的临界磁场。总之,在这一非常规超导体中,临界温度和临界磁场的行为都与预测的一致。
(来源:科技日报)
新型高速微尺度3D打印技術面世
科技日报2024年3月14日报道,美国斯坦福大学科学家开发出一种新型高速微尺度3D打印技术——卷对卷连续液体界面生产(r2rCLIP),其每天可打印100万个极其精细且可定制的微型颗粒。这一成果有望促进生物医学等领域的发展,相关论文发表在最新一期的《自然》杂志上。
3D打印技术制造出的微颗粒广泛应用于药物和疫苗输送、微电子、微流体及复杂制造等领域,但大规模定制生产此类颗粒极富挑战。
r2rCLIP是基于斯坦福大学迪西蒙尼实验室2015年开发的连续液体界面生产(CLIP)打印技术,CLIP可利用紫外线光照,将树脂快速固化成所需形状。
最新研究负责人、迪西蒙尼实验室詹森·克南菲德解释说,他们先将一张薄膜送入CLIP打印机。在打印机上,数百个形状被同时打印到薄膜上;随后,整个系统继续清洗、固化并移除这些形状,这些步骤都可根据所需形状和材料进行定制;最后,薄膜被卷起。整个过程因此被命名为卷对卷CLIP,能大规模生产形状独特、小于头发宽度的颗粒。
研究人员表示,在r2rCLIP面世前,如果想打印出一批大颗粒,需要人员手动处理,这个过程进展缓慢。现在,r2rCLIP能以前所未有的速度,每天制造出多达100万个颗粒。借助新技术,他们现在能利用多种材料,快速创造出形状更复杂的微型颗粒,如利用陶瓷和水凝胶制造出硬颗粒和软颗粒。其中硬质颗粒可应用于微电子制造,而软颗粒可应用于体内药物输送。
研究团队指出,现有3D打印技术需要在分辨率与速度之间找到平衡。有些3D打印技术可制造出更小的纳米级颗粒,但速度较慢;有些3D打印技术能大规模制造出鞋子、家居用品、机器零件、足球头盔、假牙、助听器等大型物品,但无法打印出精细的微型颗粒。而新方法在制造速度和精微尺度之间找到了平衡。
(来源:科技日报)
下一代锂硫电池或在5分钟内完成充电
科技日报2024年3月18日报道,澳大利亚科学家开展的一项新研究表明,下一代锂硫电池有望在5分钟内完成充电,而不像目前这样需要数小时。这一突破有可能彻底改变储能技术,推动高性能电池系统的发展,为消费电子产品和电网应用储能系统提供性能更好的电力解决方案。相关论文发表于最新出版的《自然·纳米技术》杂志。
阿德莱德大学团队研究了硫还原反应(SRR),这是控制锂电池充放电速率的关键过程。他们对SRR过程中各种碳基过渡金属电催化剂,包括铁、钴、镍、铜、锌等开展了深入分析。结果显示,SRR反应的速率随着多硫化物浓度的升高而增加,因为多硫化物在SRR过程中起反应中间体的作用。
团队在此基础上设计了一种纳米复合电催化剂,包括碳材料和钴锌(CoZn)团簇。研究表明,将电催化剂CoZn用于锂硫电池时,所得电池的功率重量比高达26 120瓦/公斤。这表明,未来的锂硫电池能在不到5分钟的时间完全充电/放电。
高功率锂硫电池可用于为手机、笔记本电脑和电动汽车提供电力,但目前最先进的锂硫电池存在充放电速率低的问题,完成一次充电可能需要数小时。最新研究是首个解决锂硫电池充/放电速率慢问题的综合方法,有可能彻底改变储能技术,推动高性能电池系统的发展。
(来源:科技日报)
“威海一号”激光通信终端即将开展技术试验
“在完成星地通信技术试验验证的基础上,‘威海一号激光通信终端近期将开展星间、星地融合技术试验,实现海洋遥感数据、渔船监测数据实时回传。”全国政协委员、中国航天科工集团二院院长宋晓明2024年3月7日说,该项目将助力海洋遥感应用,为空间信息公路挂上“高速挡”。
近年来,海洋信息的实时获取能力和渔船管控能力,一直是制约海滨城市发展的关键问题。“威海一号”激光通信终端的在轨应用,将有助解决这一难题。
宋晓明介绍,“威海一号”激光通信终端,依托高精度瞄准捕获跟踪、海洋大气湍流修正等技术优势,创造性地架起星间、星地高速激光传输“桥梁”,并通过多颗卫星的激光“接力”,实现了大容量海洋遥感数据、渔船监测数据的实时回传。其通信容量可达传统微波方式的上百倍,相当于每秒可传输一部高清电影,成功将激光通信的应用拓展至海洋遥感与管控领域。
(来源:科技日报)
新一代对地观测系统“透视地球”开始研制
“研发能纵深探测地球圈层内在的新一代观测系统,是我们的科研目标所在。”2024年3月8日,全国人大代表、中国科学院院士、中国科学院空天信息创新研究院院长吴一戎告诉记者,目前新一代对地观测系统“透视地球”已经开始研制。
地球系统是由大气圈、生物圈、水圈(包括冰冻圈)和岩石圈等组成的一个多圈层耦合的复杂巨系统。常规气象观测预报无法实现雨量的精准测量,原因之一是现有观测手段“看不到”云雨的内部结构。“‘透视地球利用电磁、微波、激光和重力等穿透性、多维度、高密度的新型透视遥感探测技术,对地球物理空间、内部结构及其演变过程进行综合探测和精细分析,不仅能看清云中的雨量,还能看透地下万米的矿藏。”吴一戎说。
吴一戎介绍,“透视地球”系统的新型探测载荷将装载于遥感飞机、卫星等飞行器上,形成一个空天一体的综合科学实验平台,推动地球系统重大科学问题的突破。
(来源:科技日报)
新研究实现光热非均相碳氢活化反应
2024年4月2日,华南师范大学化学学院教授兰亚乾团队在《德国应用化学》上正式发表了最新研究进展,首次报道通过后合成方法结合共价有机框架材料和过渡金属铑砌块实现光热非均相碳氢活化反应。
近年来,过渡金属催化的C-H键活化反应因其步骤和原子经济性而成为有机合成的重要合成策略。然而,这些反应通常需要在较高温度下进行,最近的很多研究都集中在开发更环保、更资源节约的方法,以便在温和的反应条件下实现这些反应。其中,光催化就是一种环境友好的替代方案,可以通过传递被光吸收的能量或电子,为热驱动反应提供了一种更温和的替代途径。
共价有机框架是一类结晶多孔有机材料,具有良好的化学稳定性和热稳定性以及可修饰性等特点,具有成为非均相光催化剂的潜力。而绝大部分C-H活化反应的决速步骤取决于高度热力学稳定的C-H键的断裂过程。因此,有必要开发一类能够产生光热效应的共价有机框架复合材料,以促进C-H键断裂步骤,从而驱动C-H活化反应循环。
基于此,兰亚乾团队通过后修饰的方法使得催化剂同时具有光敏特性和过渡金属催化位点,最终得以实现光热催化的C-H活化反应。他们设计和合成了两种基于共价有机框架的复合材料Rh-COF-316和-318,用于非均相光热C-H活化反应。
得益于共价有机框架的有序结构和环戊二烯铑嵌段的共价键连接方式,根据共价有机框架中保留羧基的位置,采用可编程方法自发形成均匀分布的Rh-COF。与均相C-H活化反应相比,非均相反应中的Rh-COF催化剂能够同时发挥双功能的作用。凭借这些优点,Rh-COF催化剂具有优异的催化产率(高达98%)、广泛的底物范围、高稳定性和良好的可重复使用性。
该工作不仅拓展了共价有机框架基配合物在光催化C-H活化反应中的应用,而且验证了通过过渡金属砌块后合成获得非均相催化剂的通用性和可行性。因此,這种策略非常有希望促进功能性共价有机框架材料在多相催化中的利用,并有可能推动其工业化应用。
(来源:中国科学报)
亚洲第一深水导管架“海基二号”建造完工
科技日报2024年3月12日报道,中国海油发布消息称,由我国自主设计建造的亚洲第一深水导管架“海基二号”在广东珠海深水装备制造基地建造完工。“海基二号”刷新了结构高度、重量、作业水深、建造速度等多项亚洲纪录。
“海基二号”作业海域平均水深约324米,导管架总高338.5米,超过北京国贸三期主楼高度,总重达37 000吨,用钢量接近国家体育场“鸟巢”。因此,面临着地基沉降、大型吊装、重量尺寸控制、装船运输、安装等一系列技术挑战。
“项目团队与国内钢铁企业合作,共同研发了适用于海洋工程的新型420兆帕级超高强钢厚板。”中国海油研究总院工程研究设计院副院长付殿福介绍说,“海基二号”应用S420级高强钢超过2万吨,通过这一创新材料的应用,不仅攻克了超大型海洋平台轻量化设计的关键技术,使“海基二号”导管架成功减重5 000吨,节省了上亿元的材料及船舶改造费用,而且为国产高强钢在海洋工程中的大规模应用开辟了新道路。
该项目统筹优质资源进行技术攻关,全面掌握了超300米水深导管架的自主设计建造成套技术,仅用26个月就完成导管架建造,关键尺寸精度控制在5毫米之内,创造了亚洲超大型深水导管架建造速度和精度新纪录。
“海基二号”在国内首次成功将导管架平台应用水深提升至300米以上,可大幅降低开发投资、工程建设和生产成本,使大量潜在的深水边际油田开发成为可能,为经济有效开发我国中深水海域的油气资源开拓了一条新路。
据了解,“海基二号”计划于近期进行海上安装,建成后将服役于珠江口盆地的我国第一个深水油田流花11-1/4-1油田二次开发项目,推动亿吨级深水老油田焕发新生机,为粤港澳大湾区经济社会发展注入能源新动力。
(来源:科技日报)
我国重型车辆液氢储供关键技术获突破
科技日报2024年3月13日报道,从中国航天科技集团六院获悉,由该院101所牵头开展的重型车辆液氢储供关键技术研究取得重要突破,项目历时3年完成了车载液氢储供系统7项关键技术攻关。
据悉,该项目优化了车载液氢储供系统——燃料电池动力系统——重型车辆底盘结构的构型,在国内率先研制了80千克级车载液氢储供系统工程样机;完成了液氢储供系统和燃料电池及整车的匹配性测试,通过了试车场公路实况考核,在质量和体积储氢密度、单位能耗、供氢速率等方面比肩国际同等先进水平;研制了车载液氢储供系统测试装置,建立了车载液氢储供系统检测方法,为技术研发和产品测试提供必要的标准依据。
项目通过实施,实现了液氢储供系统与重型车辆燃料电池动力系统及整车的集成应用,解决了重型卡车电动化动力性能和续航里程两大难题。据介绍,一辆49吨柴油重卡排放的二氧化碳相当于40辆小轿车的排放量。与49吨柴油重卡相比,每辆液氢重卡每年可减少碳排放140吨,可实现长途重载车辆零排放。
后续,101所将持续推动关键技术攻关和科技成果转化,加快推进液氢全产业链示范项目落地,积极构建液氢产业生态链。
(来源:科技日报)
我国在东南极穿透545米冰盖获取冰芯及冰下基岩
中新网2024年3月14日报道,从吉林大学获悉,吉林大学科研人员利用自主研发的极地深冰下基岩无钻杆取芯钻探装备,穿透东南极545米冰盖,成功获取冰芯及冰下基岩。
吉林大学科研人员张楠、宫达、刘昀忱是中国第40次南极科学考察队成员,圆满完成科考任务后三人于近日返回长春。上述成果是他们在参与“东南极拉斯曼丘陵地区冰下地质环境研究项目”中取得的。
据介绍,此番他们获取了近半米的冰下基岩。成功钻取东南极拉斯曼丘陵地区冰下基岩样品,是中国乃至国际极地钻探技术领域的一次重大突破。
吉林大学介绍,这是国际上首次针对南极冰层深部冰下基岩进行地质调查采样,标志着中国极地钻探技术达到国际先进水平。未来,吉林大学团队计划在该区域布设更多钻孔,获得更多岩心样品,以获得更多新的科学发现。
自2011年以来,吉林大学建设工程学院共派出31人次参加中国南极科考、5人次参加国际南极科考,实现了从学习国外技术到自主研发技术装备,再到将成熟和完善的技术应用于南极科考国际合作的转变。
(来源:中新网)
柔性多孔框架材料可实现乙烷乙烯的高效分离
近日,西安交通大学化工学院杨庆远课题组开发的系列柔性多孔框架材料,可实现乙烷乙烯的高效分离,该研究成果于2024年2月14日发表在《美国化学会志》上。
据了解,这类柔性多孔材料对乙烷表现出独特的“门控”效应,即在乙烷分子的作用下,材料可以在小孔 (NP) 和大孔 (LP) 之间发生可逆结构相变。其中柔性多孔材料X-dia-1-Ni0.89Co0.11对乙烷和乙烯的吸附量之比为 9.1,远超此前报道的大多数固体吸附材料,证实该柔性多孔材料可以從乙烷乙烯的混合气中,选择性地识别乙烷分子。通过原位变压粉末X射线衍射和理论模拟研究,揭示了乙烷诱导的小孔到大孔结构转变的机理。
由于乙烷和乙烯具有非常相似的物理化学性质,因此在工业上将这两种气体进行分离面临着巨大的挑战。传统的低温蒸馏分离过程通常需要在高压和低温下进行,这种方式导致乙烯等烯烃的纯化所消耗的能源占据了全球能源消耗的0.3%。该研究为解决乙烷乙烯的分离提供了新思路。
(来源:中国科学报)
植物与病原互作研究获重要进展
2024年3月6日,《植物细胞》(The Plant Cell)在线发表了以华南师范大学生命科学学院教授阳成伟和赖建彬团队最新成果。他们首次发现了高温诱导的蛋白质类泛素小分子修饰蛋白(SUMO)化修饰调控植物细胞内病原细菌效应蛋白功能的机制。
随着全球气候变暖,高温已经成为威胁农作物的重要因素;而病原微生物也造成了农业生产的巨大损失;由于高温条件下植物病害尤为严重,高温和病原对农作物的协同危害已经成为我国农业生产所面临的关键问题。
病原细菌通过向植物细胞内递送效应蛋白以抑制宿主的免疫反应,因此植物细胞如何靶标这些效应蛋白对于病原与宿主互作具有至关重要的意义。SUMO化是真核细胞中重要的翻译后修饰形式,但在植物细胞中该修饰对细菌效应蛋白的影响还不清楚。
在该研究中,研究人员利用生物信息学和生物化学方法,作者发现至少有16个由丁香假单胞菌编码的效应蛋白是SUMO化修饰的底物。其中,效应蛋白HopB1的SUMO位点突变通过增强了其切割植物受体激酶BAK1蛋白的功能,从而促进了植物细胞死亡。与此相反,SUMO化修饰是另一个受体HopG1发挥其抑制线粒体活性和茉莉酸信号功能所需要的。高温提高了HopB1和HopG1的SUMO化修饰水平,而该修饰以不同的方式影响了高温条件下这两个效应蛋白在植物存活率、基因表达和细菌侵染调控中的功能。
该研究揭示了植物病原细菌效应蛋白SUMO化修饰的普遍规律;阐明了SUMO化对不同的效应蛋白具有差异调控方式的机制;说明了该修饰在高温与病原的双重胁迫应答中所发挥的重要作用。因此,该研究有助于理解动态蛋白质修饰在植物与病原互作中的功能及其响应环境因素的调节机制,为未来创制抗热抗病的作物品种提供理论依据和技术支持。
(来源:中国科学报)
智慧海关建设进入全面实施阶段
“2024年,智慧海关建设进入全面实施阶段,将重点建设九大标志性工程。”在2024年3月14日举办的海关总署新闻发布会上,海关总署综合业务司副司长林少滨透露,标志性工程具体包括智慧海关业务流程体系、大数据池、参数库、知识库、模型库、生态系统、装备设施体系、一站式服务平台、业务运行监控体系。
林少滨介绍,建设智慧海关,主要有四个方面。一是构建全链条严密顺势监管。将海关监管最大程度顺势嵌入企业生产经营、国际贸易物流链条之中,结合企业生产经营活动,实施智能式循链监管,尽量减少对企业生产经营和贸易物流的干扰。二是实施全过程多维一体防控。以大数据为支撑,做到智能感知、智能研判、智能处置,发挥风险管理、信用管理的基础作用。三是提供全方位便捷高效服务。提升服务能力和水平,满足多层次多样化需求。不断改革不适应生产力发展和生产经营实际的海关监管制度,深化国际贸易“单一窗口”建设,实现政策服务个性化投放、直达直享。四是保障全领域协同顺畅运行。强化海关各项业务的深度融合协作,优化智慧海关“循环系统”,确保海关工作运行顺畅、协同高效,提升业务运行整体效能。
近年来,我国海关在探索大数据、大模型、人工智能等前沿技术的应用方面已取得初步成效。海关总署科技发展司副司长陈宗旺介绍,海关通过研发应用大数据模型,有力支撑严厉打击洋垃圾走私、濒危物种走私、非洲猪瘟疫情防控等工作。智能审图技术广泛应用到海关业务一线,目前已能够有效识别多种商品。智慧海关深入推进后,将继续朝着“无感通关、自动监管”的目标前进,不断加大新技术与海关业务的深度融合,围绕数据找准新技术应用突破口。
(来源:科技日报)