原题目: 小时候的梦!中国科学家三项冲破将影响未来生活
2016年,在一个个有希望转变人们未来生活的领域,中国科学家从未停止追逐的脚步,获得了一次又一次的冲破。
今天,就一起来了解转变未来的三大前沿科技,未来,它们极也许影响你的生活!
捕捉神奇马约拉纳费米子
首先来熟悉一种名叫马约拉纳费米子的粒子,因为状态特别稳固,这类粒子是制造量子计算机的完美选择之一,然而为了捕捉它,科学家们已经潜心追踪了80年。
在上海交通大学的一所试验室里,贾金锋正率领他的团队研究一种神奇的粒子:马约拉纳费米子。温度一点点提升,磁场慢慢转变,贾金锋教授要随时追踪马约拉纳费米子的状态。
虽然许多人在议论量子计算的超强性能,好比一秒钟就能够完成目前超级计算机几年的计算任务,然而迄今没有制造出一台真正意义上的量子计算机,其中一个 很重要的缘由就是,用于量子计算的粒子状态其实不稳固,任何电磁或物理搅扰都能够随便马虎打乱它的工作。而马约拉纳费米子的状态特别稳固,这使它成为制造量子计 算机的完美选择之一。六个月前在上海交大的试验室里,贾金锋成功捕捉到了它。
提起当时的情形,贾金锋说:“其实我刚开始听到这个马约拉纳费米子的时候,我认为这个物品,也许20年也不必定做得出来。”
利用特别的材料制备办法,贾金锋研究团队在超导体上生长5个纳米厚度的拓扑绝缘体,制备出拓扑超导体材料,最后在拓扑超导体的界面上发现了马约拉纳费米子。迷踪80年的神奇粒子被成功捕捉,也让贾金锋更加坚定了用其制造量子计算机的信念。
说起对未来的计划,贾金锋说:“希望能在几年以内把拓扑量子比特做出来!(此前)全球还没有,所以我们如果从这一点开始切入的话,我们跟全球是同一个起跑线,对我们国家来讲,这是能够遇上量子计算世界脚步的一个切入点。”
液态金属站起来 电影场景或成现实
爱好科幻电影的朋友对液态金属机器人应当不会生疏,然而让液态金属站起来,像科幻电影里一样成为随便转变形状的机器人,是科学家们正在尽力的方向。在中科院的研究所里,我国科学家也相同在这一领域里陆续摸索、陆续冲破。
中科院理化所研究员、清华大学教授刘静介绍说:“柔性机器应当说是机器人领域里面最具挑战性的,并且应当是终纵目的,液态金属最近几年来为这个柔性机器打开许多视野。”
△电影《007》中的液态金属机器人
刘静课题组研究的是国际最前沿的镓铟合金。金属的熔点较高,通常除过水银,惯例环境下的金属多呈固态。而镓铟这两种金属的合金即便在室温下也能坚持 液态,并且具有许多神奇特征。目前刘静最大的目的就是要让他的液态金属能站起来,“目前我们液态金属的力气还偏弱,然而怎样让它有10倍甚至20倍更大的 (力气)?”
然而要想研制出像电影中一样的液态金属机器人,刘静却碰到了一个最大的坎,“需求它站立起来,它立刻就在这个桌面上能够立起来,需求它爬下去,它就像一滩水一样,快速蒲伏在这个桌面上,这是我们目前一个最基本的难点。”
刘静试探着往液态金属中添加固体金属,就似乎人体的骨骼一样,这样液态金属就有了支持本身的力气,同时,刘静还希望能用柔性材料将液态金属封装起 来,就似乎在液态金属外面加一层皮肤。朝着这一目的,刘静团队在2016年完成了液态金属的一系列成果。柔性液态金属能够节律性地振荡腾跃,能够在电场中 做各类复杂的运动。
刘静说, 2017年的目的是希望能够把液态金属组装起来,让它站立起来,“就像相似于科幻电影里面可变形的液态金属机器,这是彻底有也许的。”
医疗领域新方向:细胞再生
在不久的未来,生病了,吃药也许就不是唯独选择了,也许还能够通过特别的材料和医治手段,让人类的细胞获得再生,修复受损部位、治愈疾病,而在这一医疗前沿领域,我国的科学家也在积极摸索治病救人的新办法。
位于北京的中科院遗传发育所,戴建武研究员的独门特技——组织再生和毁伤修复功能生物材料研究技术,已经在临床获得了使人惊喜的成就。最近,一位今 年5月不幸遭受车祸、颈段毁伤、下肢彻底不能够活动的病人,在进行完“神经胶原支架”干细胞移植手术后,已经慢慢恢复其下肢功能,神经信号能够逾越毁伤部位 进行传导。
戴建武介绍说,在再生这个领域,大家认为最难再生的或许最不能够够再生的组织也许就是中枢神经,在自然界,壁虎的尾巴断了,能够自己生长出来。然而干 细胞和生长因子也具有修复毁伤的能力,然而因为体积只有纳米级,在丰富血流循环的用处下很难用处于受损部位。所以,修复再生一直是个难点。戴建武对准了这 个难点下手,制造了固定和衔接毁伤部位的生物支架,“我是另辟门路,它能够确确实实通过我们设计的这个功能,联合干细胞或许联合生长因子,便能够确定这些 有用成分在空间的定位,构成微环境。”
2013年,戴建武设计了全球首个子宫内膜再生临床手术,10名因子宫内膜受损而致使不育的育龄妇女,8人均正常有身孕产子,获得了再生医学的庞大冲破。
△戴建武设计的子宫内膜再生临床手术让不孕妇女正常有身孕产子
从特别材料到干细胞,前沿科学研究的奇迹正产生在每个地方、每个领域。中国科学家们将他们的制造力悉数倾泻到一个又一个未知世界里,为了摸索科学,也为了转变着我们的生活,和未来。