科技新闻

2010-08-08 06:18
中国科技信息 2010年7期
关键词:星系科学家细胞

英国出台塑料电子发展战略

近日,为了确保英国在高速发展的塑料电子方面的世界领先地位,英政府出台了《塑料电子:英国走向成功战略》(Plastic Electronics: a UK Strategy for Success),同时公布将注入2800万英镑的资金。

塑料电子技术改写了硅片集成电路的传统,它将允许集成电路刻在任何表面或大的空间上。这将突破当前单晶硅芯片的局限,不仅大大降低生产成本,有利于大规模新生代产品的制造,例如智能系统中感应器、电池和显示屏的整合等,还比原来的生产模式更为绿色环保。

据预测,在未来的十年里,塑料电子技术将以惊人的速度占领全球市场。至2020年,其产值将超过1200亿美元。这个行业高速的扩张意味着英国将拥有新的经济增长点的同时,还会带来2万个就业岗位。

《塑料电子:英国走向成功战略》着重在五个方面阐述了塑料电子产业走向成功的关键:一是拓展英国本国制造业和出口市场,认准国际合作的潜在领域;二是通过鼓励、协调和创建有吸引力的投资环境和支持商业流通,以保证英国成为塑料电子产业稳定的生产基地;三是大力宣传开发新产品运用塑料电子技术的五大核心优势;四是开发新的培训项目,使未来的劳动力在塑料电子业迅速发展的形势下,拥有相应的多种技能;五是成立塑料电子领导机构来管理该行业,以提升其总体统筹能力,和进一步做好行业与科研机构的协调和沟通工作。

最近投入的2000万英镑拓展基金将用于在谢奇菲尔德(Sedgefield)的刻印电子技术中心(PETEC)的技术开发,不但极大地推动塑料电子设备的发展,还在接下来的四年内创造超过1500个就业岗位。刻印电子技术中心首要的任务是是开发出廉价长效的光伏太阳能电池生产设备,这可望在2010年9 月实现。随后,制造塑料电子显示屏和综合智能系统的生产线将于2011年初于该中心建成。

另外,技术战略委员正按计划投资800万英镑,鼓励企业合作,共同开发新型制造工艺和创新产品。

《塑料电子:英国走向成功战略》是英国重点发展先进制造的各项举措之一,而发展先进制造又是英国2009年4月出台的《新产业新职业》战略中四大优先发展领域之一。

德国研究人员开发出眼控电脑软件系统

德国雷根斯堡大学研究人员近日宣布,他们利用眼动跟踪技术开发出一种电脑用户不用鼠标而仅用目光就可以控制电脑执行各种命令的软件系统。

这种名为“亮眼晴”系统的一个基本功能是可以通过装在电脑显示屏下方的眼动跟踪器捕捉电脑用户的目光移动。当用户眼晴注视显示屏上的一个指令,光标就会移到相应的位置,用户按空格键就可以执行有关命令。如果用户目光对光标的操控不够准确,用户还可以通过调节软件中的设置来校准。

研究人员说,“亮眼晴”系统可以有很多应用,比如用户在浏览网上学习网页时,装有这套系统的电脑可以分析用户的学习习惯并作出相应反应。

研究显示一种免疫细胞拥有“远程攻击武器”

英国一项最新研究显示,人体中名为自然杀伤细胞的免疫细胞拥有长绳状的“远程攻击武器”,可将试图逃跑的目标细胞抓回或远程杀死。这一发现将有助于研发提高人体免疫力的药物。

英国帝国理工学院等机构的研究人员在新一期美国《国家科学院学报》上报告说,通过使用一种细胞染色技术,可以在显微镜下看到自然杀伤细胞与其他细胞间形成的细丝状“膜纳米管”。通常,自然杀伤细胞会附着到发生病变的目标细胞上并将其杀死,但有时候目标细胞在接触之后会试图逃跑,观测显示,这时候自然杀伤细胞就会利用“膜纳米管”将目标细胞拉回,或是直接远程将其杀死。

研究显示,这种“远程攻击武器”可以显著增加自然杀伤细胞杀死远处目标细胞的效率,成功率达75%,而如果人为干涉切断已形成的“膜纳米管”,则成功率会降至5%。参与研究的丹尼尔·戴维斯说,如果能进一步探明这种“膜纳米管”工作的原理,将有助于研发提高人体免疫力的药物。

自然杀伤细胞是人体免疫系统对付病菌病毒的第一道防线。如果发现被感染而发生病变的细胞,自然杀伤细胞就会附着其上,传递毒素并将目标细胞杀死。

法美科学家发现两种海鲜毒素的致病机制

寄生在鱼类和贝类里的单细胞藻类会产生毒素,人们如果食用了被感染的海产品,就会出现腹泻、麻痹或是神经方面的问题。法国国家科研中心3月10日报告说,法美两国科学家最近发现了两种海鲜毒素的致病机制。

来自法国国家科研中心、法国原子能委员会和美国加利福尼亚大学的研究人员在新一期美国《国家科学院学报》上介绍说,他们选取两种名为spirolide和gymnodimine的海鲜藻毒素为研究对象,将这两种毒素分别注入实验鼠体内,结果几分钟内,实验鼠就出现了严重的精神紊乱。研究人员分析发现,藻毒素的攻击对象是一种位于肌肉和神经细胞膜上的接收器。这种名为nRACH的接收器一旦被藻毒素控制,就会导致肌肉和大脑等运行异常。

研究人员说,这一发现将有助于藻毒素解毒药物的研发。自1991年以来,加拿大、挪威、西班牙、突尼斯和法国等多个国家相继发现了被藻毒素感染的海鲜。因此,研发藻毒素解毒药物无论在公共卫生方面还是经济效益方面都至关重要。

日科研人员首次让绝缘体传递出电流

电子有时会像指南针那样晃动,众多电子的晃动有时可形成一种特殊波。日本科研人员日前利用这一特性,成功地在无法通过电流的绝缘体上传出了电流。这一研究成果已刊登在3月11日出版的英国《自然》杂志上。

上述成果由日本东北大学齐藤英治领导的研究小组获得。日本东北大学11日发表新闻公告说,由于电流无法从绝缘体通过,所以绝缘体一直被认为无法传递电流。齐藤英治等人以白金作电极,夹住石榴石(一种非金属矿物)进行实验。当从一边的电极传出电流后,虽然石榴石本身不会有电流流过,但是从另一边的电极中却获得了电流。

齐藤英治解释说,这是由于白金电极中流出电流后出现一种叫“自旋霍尔”的效应”,绝缘体的电子会像指南针那样晃动起来,晃动逐渐像波浪一样,形成“自旋霍尔”波,它可以传递给相邻的电子,这种波到达另一边的电极后再次变成了电流。

在通常的电路中,由于电子会流动,所以会因遇到电阻而发热,导致能量损失。但是利用新的方法传递电流,只会出现极微小的发热现象。

由于电脑和手机等的集成电路都使用金属和半导体,所以如何减少发热一直是一个重要课题。齐藤英治说:“以前,如果想使电路实现小型化,就会导致发热现象增加,运行速度也会变慢。这次的发现将有利于实现电路的小型化和高性能化。”

科学家称100亿年前宇宙灾变致星系停止生长

英国达拉谟大学的科学家3月10日表示,100亿年前发生的一场“灾变性事件”,使处于婴儿期的一个星系停止生成新恒星。他们认为,这或许可以解释为什么跟我们的银河系非常类似的早期巨星系,在形成后很快停止生长。

该大学的科研小组对这个被称作SMM J1237+6203的庞大星系进行观测,该星系可能是在宇宙大爆炸发生30亿年后出现的,当时宇宙的年龄只有现在的四分之一。他们发现,这个星系发生了一系列爆炸,这些爆炸产生的能量,比任何原子弹爆炸产生的能量大数万亿倍。这些科学家表示,这种爆炸每隔数百万年发生一次。

爆炸帮助气体逃脱星系的引力束缚,把新恒星形成所需的气体驱散开来,有效控制了星系的生长。他们认为,巨大的能量流不是由从该星系的黑洞里逃逸出来的碎片造成的,就是由被称作超新星的死亡恒星产生的强风引起。该研究成果发表在《皇家天文学会月刊》上,英国皇家协会和英国皇家天文学会对其进行了资助。

科学家利用地球上的双子星天文台(Gemini Observatory)获得该星系的观测数据。这个星系位于大熊座里。达拉谟大学科研组希望,该发现能有助于人们对星系的形成和发展有更多了解。

论文的第一作者、达拉谟大学的戴夫·亚历山大博士说:“我们回顾宇宙的过去,发现一次灾变性事件使宇宙局部区域的一个典型的庞大星系停止形成新恒星,使这个星系不再生长。事实上这个星系正在通过阻止新恒星形成,来控制它的生长。理论家曾预言,这一活动产生了大量能量,但是直到现在我们才看到正在进行中的这一现象。”

他说:“我们认为,类似的能量外泄通过把恒星形成所需的物质吹散,可能已经促使早期宇宙里的其他星系停止生长。”达拉谟大学的该科研组现在打算对早期宇宙里其他正在形成恒星的庞大星系进行研究,以查明它们是否也显现出类似特征。

欧洲科学家发现“皮肤干细胞之母”

一个由荷兰和瑞典科学家组成的科研小组近日宣布,他们发现了“皮肤干细胞之母”,即发育成皮肤中所有各类细胞的干细胞。该发现有望造福那些需要进行皮肤移植的患者。

来自荷兰乌德勒支医学中心的科学家汉斯·克莱弗斯等人在最新一期美国《科学》杂志上撰文介绍说,此前科学家认为应该有不同的干细胞分别发育成皮肤中相对应的毛囊细胞、皮脂腺细胞以及组织细胞等各种细胞,但不知道这些不同的干细胞又源自何物。

研究中克莱弗斯等人发现,在实验鼠皮肤毛囊中有一种可表达“Lgr6”基因的特殊干细胞,能发育成皮肤中的各种细胞。这种特殊干细胞能够很快修复实验鼠受伤的皮肤,“是所有皮肤干细胞之母”。

克莱弗斯说,人体中也有类似的干细胞,此项研究成果将能够用于皮肤培养,造福那些需要皮肤移植的患者。

美科学家拍摄到电子在细胞中移动图像

美国明尼苏达大学研究人员最近拍摄到电子在细胞蛋白质中移动的分子图像。研究人员称,这是生物学界一项突破性研究成果,将来有望应用于提高纳米电路和电力运输系统等的能效。

这项研究由明尼苏达大学生物科学学院副教授卡里·威尔莫特领导完成,研究成果刊登在新一期《科学》杂志上。

电子在细胞内移动产生的能量是生物体生存的基本能量来源之一,由此产生的能量被人体用来生成蛋白质、脱氧核糖核酸等复杂分子。这些复杂分子是促进生物体生长、维持生命和储存能量的基石。威尔莫特等人利用X射线晶体技术获得的图像将加深对这一过程的理解。

威尔莫特说,生物体在进化过程中利用电流的历史久远,人类可以从大自然中学到更有效的电流利用方式,这可以用来研究更小的纳米电路或开发出更有效的电力传输网络。

对这一研究提供资助的美国国家卫生研究院科学家弗农·安德森说,获得电子在复杂分子间移动的晶体结构好比通晓了魔术表演的奥秘,科学界早已知道生物体利用电流存在诀窍,威尔莫特的团队揭示了这一特殊化学过程是如何完成的。

新型不间断电源使“静音电脑”成为可能

不少电脑刚打开不久,排风扇就响起噪音,颇让人心烦。德国和俄罗斯研究人员合作开发出一种新型不间断电源或将解决这一问题。

德国康斯坦茨应用科技大学日前发表公报说,普通电脑的不间断电源工作时约有30%的电能转化为热能而白白浪费,该校和俄罗斯科学院能源研究所的研究人员合作开发的一种新型不间断电源功率损耗只有10%。用这种不间断电源装备电脑不再需要排风扇,从而大大减少噪音。此外,这种不间断电源对电网的干扰也比普通不间断电源小,能明显降低因此产生的能耗并提高电器的使用寿命。

研究人员目前正在对装备这种不间断电源的样机进行测试和优化。

两分子联手可破坏人体免疫系统

加拿大蒙特利尔大学和美国佛罗里达免疫和基因治疗研究所的科学家合作进行的研究发现,膜蛋白PD-1和细胞衍生因子IL-10这两种分子联手作用,影响了艾滋病病人体内的CD4T细胞发挥正常作用,从而导致患者免疫系统受损并加快了患者病情的发展。专家认为,该项新发现对研究开发新型治疗艾滋病的药物将产生重要的推动作用,相关文章发表在近日出版的《自然医学》杂志上。

联合研究项目主要负责人、蒙特利尔大学拉菲克·西卡里教授介绍说,他们的研究发现,在人体受到艾滋病病毒感染期间,从肠道释放的细菌产物使膜蛋白PD-1的含量上调,导致了细胞衍生因子IL-10的产量提高,而IL-10正是破坏免疫系统的元凶。西卡里表示,这是世界上首次发现PD-1和IL-10这两种分子可以联手工作,影响艾滋病患者体内的CD4T细胞发挥正常作用,进而损坏免疫系统,使病情加速发展。

西卡里教授认为,从研究结果可以看出,阻断IL-10和PD-1两种分子之间的相互影响和作用,以恢复艾滋病患者的免疫响应非常重要,在免疫治疗上,可以以此为方向研发药物,帮助患者重建被艾滋病病毒破坏的免疫功能。

可辨细菌声音的“微耳”激光技术问世

借助显微镜技术,人们对细菌、病毒等微生物的认识已经达到了很高的层次。但如同早期电影一样,目前这种丰富多彩的微观世界还大多停留在“只见其人不闻其声”的无声时代。一种被称为“微耳”的新型设备或许有望改变这一现实,让听到细菌的声音成为可能。

据介绍,“微耳”是一种借助光镊原理的激光技术,由英国格拉斯哥大学、牛津大学和英国国家医学研究所三家研究机构共同开发。研究人员希望此设备能够成为标准的试验设备,以更好地监听微观世界的活动,包括用它来随时监听细胞的活动情况、监听药物对微生物群的作用等。

负责该项目的格拉斯哥大学的乔恩·库珀称,借助“微耳”,他们就像拥有了一个极小极敏感的麦克风,从而可以窥探到小至细菌或细胞运动的声音。“微耳”和光镊一样都采用了激光技术,不同的是,光镊通过一束激光形成的三维势阱俘获、控制微小粒子;“微耳”则通过多束激光在目标物上形成环状来捕获目标物的振动,从而获得声音。

研究人员举例说,比如让只有人类头发丝百分之一大小的微小带电珠子环绕诸如大肠杆菌这样的微生物,每束激光捕获一个带电珠子,微生物的运动引发的任何声音都能够被晃动的珠子感受到。科学家使用一个高速照相机来记录珠环的运动,以确定运动源于何处。

据称,目前研究人员已经用“微耳”听到了液体中粒子进行布朗运动(悬浮在气体或液体中的微粒作永不停止的、无秩序的运动)的声音,他们还计划用“微耳”听细菌运动时其鞭毛(细菌体上一种细长并呈波状弯曲的丝状物,是细菌的运动器官,也是鉴别细菌种类的一个主要标志物,被喻为细菌的发动机)所发出的声音。为了使这一过程进行得更加顺利,科学家必须对细菌进行基因编程以让其能够更好地附着在珠子上,这也意味着科学家可以采用这种方法来更好地理解经基因改造过的细菌。

除基础研究外,“微耳”同样也可以被应用于医疗领域,研究人员可借助“微耳”听取药物影响微生物的过程,就如同修理工通过引擎声辨别出汽车故障一般。

下一步,研究人员希望能通过“微耳”听到引起人类昏睡病的锥虫的声音,以期通过研究这些血液寄生虫的运动方式研制出治疗该病的新药。“昏睡病”是一种由寄生虫感染引起的疾病,流行于中部非洲,病人会不断陷入昏睡状态,直至死亡。非洲每年有6万多人和300多万头牛的死亡与此有关。

意大利科学家首次观测到地球中微子

意大利科学家在最新一期国际著名学术期刊《物理世界》上报告说,他们在实验中首次观测到了地球中微子,即来自地心的反粒子。

实验室负责人贝利尼称,利用意大利核物理研究所格瑞·萨苏国家实验室安装在地下1000多米深处的巨型BOREXINO探测仪,科学家观测到了地壳下几千公里深处放射性元素衰变时释放出的中微子。根据获得的数据,科学家们将可以更好地了解地球内部的化学成分,从而更精确地预测地震和火山爆发等突发事件。

地球中微子是组成自然界的最基本粒子之一,是轻子的一种,它没有质量、也没有电荷,地幔内的放射性物质在衰变为更稳定物质的过程中,会释放出中微子。科学家认为,铀和钍等物质衰变产生的热能占整个地热能的50%以上,但具体比例是多少还不明确。地热导致地幔中产生对流气流,而这种对流气流会影响火山的活动和地球的板块运动,因此,测量地核和地幔释放出来的中微子数量及它们的能量,可让科学家确定地核和地幔中不同放射性物质的组成比例以及产生热能的多少。

2005 年,日本和美国的科学团队声称,他们使用位于日本“神冈矿”的KAMLAND装置,探测到了地球中微子的“迹象”。但鉴于附近的核电站也会释放出大量放射性物质,因此,有科学家认为,该研究结果还不足以确切地证明地球中微子来自于地心处。

而意大利科学家在此次探测实验中全力排除了任何可能的干扰。他们使用的BOREXINO中微子实验室是全球最“深”的实验室之一,探测器直径约为18米,由层层的防辐射层构成,外层储存槽填满2400吨纯水,由一个巨大的不锈钢球体支撑,球体上有超过2200多个光电管。球体内部分成两个尼龙容器,每个容器中都包含有纯探测液。

当中微子将探测液中原子的电子撞击而出时,电子穿越液体的过程中会产生光子。不锈钢球壁上的光电管探测到单独的光子并予以记录,这个实验可将其他放射性元素产生的光子讯号滤除,背景辐射杂音比其他类似实验也要低很多,因此能探测到低能中微子。

研究人员表示,BOREXINO探测器的最新发现将为直接测量地壳深处的化学性质奠定基础。通过将BOREXINO得到的数据和地球上其他地方的实验室获得的数据结合在一起,科学家最终能够探测到地心处放射性物质的相对质量,从而比较精确地了解地幔产生了多少热能、火山对流运动的大小以及地壳如何运动等信息。

日率先完成200米超导直流输电试验

位于日本爱知县的中部大学近日宣布,该大学的一个研究小组于世界上首次成功使用超导物质的电缆线进行了200米距离的直流电输电试验。

目前电力设备的输电采用的都是交流电输电,而采用直流输电方式可以大幅度减少输电过程中造成的电力损失。此次试验的成功意味着超导直流输电实用化水平取得了一个阶段性进步。

超导是极低温下电阻减少为零的现象。交流电由于电压经常变化,电力损失严重。即使在超导输电的情况下,在1公里的线路上输电275千伏会损失200千瓦的电力,而同等情况下用直流输电,电力损失可控制在1/10左右。

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