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最近的一项研究揭示了在电化学设备（如电池）中复杂流体的导电元素内部电子的运动。这项研究可以帮助工程师填补知识空白，并提升这些重要设备的性能。 托马斯·爱迪生在发现适合其灯泡的理想钨丝之前，试验了无数材料。今天，这种试验和错误的研究方法依然存在，产生了许多丰富我们生活的发明。电池作为我们日常存在的多个方面（在可见和不可见中）提供动力，是一个重要的例子。 然而，仅靠实验不足以提升这些材料和设备。如今的工程师必须深入理解决定材料性能的基本原理，这将帮助他们设计出符合严格产品规范的优质材料。 在8月13日发布的一项研究中，来自特拉华大学、西北大学及多个行业的研究人员详细描述了对电子在用于电化学设备（如电池和其他能量存储系统）的复杂流体（称为浆料）导电部分旅行方式的加深理解，这项研究发表在《国家科学院院刊》（PNAS）上。 这项重要的研究有助于填补对电子如何在这些材料的导电颗粒之间转移的理解空白，工程师们在寻求创新方法以增强这一过程。…

研究人员揭示了一种在室温下打印薄金属氧化物薄膜的新方法，使得能够创造出透明、柔性、耐用且能在高温下工作的电路。 "传统上，生产对电子产品有用的金属氧化物依赖于专门的机械设备，这些设备速度慢、成本高且需要高温，"迈克尔·迪基（Michael Dickey）解释道，他是这项创新研究的共同主笔，也是北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程的卡米尔和亨利·德雷福斯教授。"我们的目标是创造一种在室温下制造和应用金属氧化物薄膜的方法，有效地打印金属氧化物电路。" 金属氧化物几乎是所有电子设备的关键组成部分。虽然许多金属氧化物是电绝缘体（如玻璃），但有些则既透明又导电，使它们在智能手机和计算机显示器的触摸屏中至关重要。 "理论上，金属氧化物薄膜应该很容易生产，"迪基说。"毕竟，它们自然在我们家中几乎所有金属物品的表面形成——比如饮料罐、不锈钢锅和叉子。虽然这些氧化物无处不在，但它们的实用性有限，因为它们无法从形成它们的金属中提取出来。"…

惰性气体通常被认为是非反应性、惰性元素；然而，尼尔·巴特利特在60多年前取得了突破，首次成功地将氙原子结合在一起。他生产了一种称为XePtF6的橙黄色固体。让惰性气体形成足够大的晶体被证明是困难的，这使得许多惰性气体的结构——以及它们的功能——仍然未被探索。最近，研究人员能够研究微小的惰性气体化合物结晶体，揭示了几种氙化合物的结构，并在《ACS中央科学》发表了一篇文章。 自巴特利特的发现以来，这一发现被誉为国际历史化学地标，许多惰性气体化合物被合成，并有一些通过单晶X射线衍射分析了它们的晶体结构。然而，这些惰性气体晶体往往对空气中的水分非常敏感，使它们高度反应并复杂化了它们的处理。这种敏感性需要专门的技术和设备来生长足够大的晶体以供X射线分析。因此，初始氙化合物和其他惰性气体化合物的详细结构仍然难以捉摸。最近，一种新方法——3D电子衍射——使科学家能够检查小的纳米级晶体。尽管这些较小的晶体在空气中可以保持稳定，但该技术尚未广泛应用于对空气敏感的化合物。因此，卢卡斯·帕拉提努斯、马蒂克·洛津塞克及其同事寻求将3D电子衍射应用于含氙的结晶体。 研究人员生产了三种由氙二氟和锰四氟化合物组成的化合物，产生了明显的红色晶体和粉红色结晶粉。为了保持稳定性，他们首先用液氮冷却一个支架，加入样品，然后在将支架转移到透射电子显微镜时用多层保护支架。研究小组通过3D电子衍射测量了粉红色结晶粉中纳米级结晶体的氙-氟（Xe-F）和锰-氟（Mn-F）之间的键长和角度。然后，他们将这些结构与通过单晶X射线衍射分析的大型微米级红酒红色晶体获得的结构进行了比较。这两种方法得出了相似的结果，研究人员只注意到了一些小的差异。该研究揭示了以下结构： 3XeF2·2MnF4的无限锯齿链。 XeF2·MnF4的环。…

显微镜图像现在可以更快地捕获，不再采用传统的逐像素捕获方法。这一创新源于斯旺西大学研究人员开发的新型中性原子束显微镜成像技术。最终，这一进展可能使工程师和科学家在分析样本时能更快速地生成结果。 中性原子束显微镜目前是一个重要的研究领域。它们可以成像标准显微镜无法检查的各种表面。这包括脆弱的样本，如细菌生物膜、冰膜或有机光伏设备，这些样本由于受电子、离子和光子的损害而难以成像。 这些显微镜的工作原理是通过将低能中性粒子束，主要是氦原子，指向一个表面以捕捉其结构和成分。 通常，现有的中性原子束显微镜通过一个微小的针孔照亮样本，然后在记录散射束的同时扫描样本的位置，以生成图像。 这种方法的一个主要缺点是需要较长的成像时间，因为图像是逐像素捕获的。减少针孔大小以提高分辨率会显著减少束流通量并显著延长测量时间。…

奥尔胡斯大学的研究人员发现了一种改进的技术，可以回收来自床垫等产品的聚氨酯泡沫。这是对专注于化学回收该材料原始成分的新兴行业的鼓舞人心的消息，最终将导致降低成本和提高产品质量。 奥尔胡斯大学的科学家们开发了一种新的方法，用于回收在床垫等物品中发现的聚氨酯泡沫。这一进展对目标为化学回收该材料基本成分的增长行业而言是极具前景的，从而实现更实惠和更优质的产品。 聚氨酯（PUR）是一种关键塑料，广泛应用于各种领域，包括床垫、冰箱和建筑的隔热材料、鞋类、汽车、航空器、风力涡轮机叶片、电线等。如果不是因为它对环境和气候造成的负面影响，它可能被视为一种非凡的材料。全球大多数被丢弃的PUR物品要么被焚烧，要么被送往填埋场。 这构成了一个重大问题，因为PUR的主要成分主要来源于化石燃料，并且数量相当可观。2022年，全球PUR市场接近2600万吨，预计到2030年将达到约3130万吨，其中约60%由各种形式的泡沫构成。 小而逐渐扩展的行业正在努力专注于通过化学分解PUR（解聚）来回收其核心成分，即多元醇和异氰酸酯，旨在将其作为新PUR产品的原材料进行再利用。…

流体技术在我们的社会中发挥着至关重要的作用。准确捕捉和释放各种化学和生物流体的能力在各个领域都是必不可少的。一个主要挑战是创建一个能够在捕捉和释放这些液体之间进行切换的系统，具备精确的空间和时间控制，以及精准的体积测量。最近，香港理工大学（PolyU）的研究团队开发了一种创新方法来解决这个问题。 在王立秋教授的指导下，他担任可持续能源智能与可持续发展奥托·庞慈善基金教授，并担任PolyU机械工程系热流体与能源工程的讲座教授，研究团队创造了一种新颖的流体处理器，称为“连接多面体框架”（CPFs）。通过CPFs，液体捕捉和释放之间的切换过程变得可逆、可编程，并且不依赖于多面体框架或正在处理的液体，从而将该处理器归类为超材料。这项工作最近在期刊《自然化学工程》中详细阐述，张怡媛博士作为该部门的研究助理教授，是首席作者。 尽管固体的操控已取得重大进展，但对流体的管理仍然是一项复杂的工作，尽管流体在医疗、制药、生物学和化学等行业普遍存在。流体与工具之间的相互作用通常导致在固体表面上润湿和扩散，从而妨碍完全液体转移，减少体积精度并增加样品之间交叉污染的风险。为了避免污染，常常使用一次性塑料，如移液管和微管，这加剧了全球塑料垃圾问题。 能够可逆地在捕捉和释放之间切换是CPFs在处理液体时有效性的关键。此功能允许以受控的可逆方式保持或排放液体。在CPFs中，位于单杆连接上方的框架捕捉并保持液体，起到捕获者的作用。相反，位于双杆连接上方的框架则吸收和释放液体，起到释放者的作用。这是因为将CPFs从液体中提升时，在双杆连接之间产生了液膜，形成了有助于释放液体的通道。 实现可逆切换涉及使用现有工具来创建或打破框架之间液体的连续性。CPFs提供了一个灵活的平台，支持一系列独特的应用，包括液体的三维（3D）可编程排列、各种材料浓度的时空控制，以及三维液体阵列的包装。该系统可以处理各种液体，从水溶液和生物液体到水凝胶、有机溶剂、高分子溶液和油。这使得CPFs能够将多种生物材料和化学品纳入多种应用中。…

这一发现可能增强创造在高温下工作的超导体的努力。 自一个世纪前出现以来，超导体及其神秘的原子行为一直吸引着科学家。这些杰出材料使电流在其中无能量损失地传递，甚至可以让火车悬浮。 然而，超导体通常只在极低温度下工作。当这些物质被加热时，它们变成普通导体，允许电流流动，但会有一定的能量损失，或者变成绝缘体，完全不导电。 科学家们一直在努力寻找能够在高温下发挥其独特功能的超导材料—未来甚至可能在室温下工作。发现或创造这样的材料可能会彻底改变现代科技，影响从计算机和移动设备到电网和交通等各个领域。此外，超导体的非凡量子状态使它们成为量子计算的理想候选者。 最近，研究人员发现超导体的一个关键特征—电子配对—发生在比以往假设的要高得多的温度，并且是在一种通常出乎意料的材料中：反铁磁绝缘体。虽然这种材料没有表现出零电阻，这一发现意味着科学家们可能能够将类似的材料工程化为在高温下运作的超导体。来自SLAC国家加速器实验室、斯坦福大学及其他机构的研究小组于8月15日在《科学》杂志上分享了他们的发现。…

物理学家通过调查在极端条件下二维平面中电子的行为，发现了新的物质状态。这项研究可能对量子计算和创新材料的进展具有重要意义。 想象一个二维平面，那里物理规则与我们三维环境完全不同，使得像电子这样的粒子表现出意想不到的行为并揭示新的秘密。这正是由乔治亚州立大学物理学教授Ramesh G. Mani领导的一组研究人员以及最近的博士毕业生U. Kushan…

一种新算法有潜力通过提高机器人识别当人类不专注的能力来增强机器人安全性。在包装和组装线的虚拟仿真中，机器人和人类合作，这种算法在安全性上显示出高达80%的改善，在效率上显示出高达38%的提升，相比当前技术。 一种新算法有潜力通过提高机器人识别当人类不专注的能力来增强机器人安全性。 在包装和组装线的虚拟仿真中，机器人和人类合作，这种算法在安全性上显示出高达80%的改善，在效率上显示出高达38%的提升，相比当前技术。 这项研究的详细内容刊登在IEEE Transactions…

一组物理学家提出了一种模块化的方法来扩展量子处理器，提供了一种灵活的方法来连接远距离的量子比特（qubits），以进行协同的量子操作。这种互连功能被称为“纠缠”，正是它赋予量子计算机比传统计算机系统更强大的能力。 量子计算机通过量子比特（qubits）处理信息，量子比特可以同时以两种状态的混合形式表示数据——这与经典计算中的二进制比特不同，后者只能是1或0。这种独特的特性使得量子比特能够比现在最强大的超级计算机更快地进行特定的计算。 为了让量子计算机充分展现其潜力，需要大量的量子比特。然而，随着系统规模的扩大，会出现挑战，因为即使管理少量量子比特也需要复杂的电子设备，这使得扩展电路变得困难。 在罗德岛大学的教授Vanita Srinivasa领导的一项最新理论研究中，团队设想了一种用于扩展量子处理器的模块化系统。该系统提出了一种灵活的方法，用于在较长距离上链接量子比特，从而使得量子操作的协作成为可能。执行连接量子比特之间的纠缠操作的能力，是量子计算相比当前技术更强大的基础。他们的研究成果由马里兰大学和国家标准与技术研究所的Jacob…

研究人员创造了一种新的理论建模方法，这可能对分子电子学领域中的开关或放大器的创建有所帮助。 研究人员创造了一种新的理论建模方法，这可能对分子电子学中开关或放大器的创建具有益处。这项合作努力涉及来自芬兰于韦斯屈莱大学和波兰弗罗茨瓦夫科技大学的专家。 分子电子学专注于理解电子如何通过单个分子制作的接头移动，以及这项知识如何应用于电子设备。传统上，理论模型中使用的时间尺度远快于实验中观察到的时间尺度，这使得两者的同步成为一项挑战。 通过使用这项由韦斯屈莱大学和弗罗茨瓦夫科技大学的研究人员开发的创新建模技术，他们探索了一种情况下，一个苯二硫醇分子与铜电极连接，并在一个腔体内与光相互作用。这种新方法提供了与实验研究分子接头相关的时间尺度。 韦斯屈莱大学的高级讲师Riku…

借助2D摄像头和先进的太空机器人算法，航空航天工程师们开发了一种导航系统，仅使用视觉数据就能监控众多卫星。这个创新系统最近首次在太空中进行了测试。 未来，研究人员称之为“蜂群”的小型卫星组将协作，以提供更高的精确度、灵活性和操作独立性，而不是依赖昂贵且体积庞大的独立卫星。在朝着这一愿景努力的团队中，有斯坦福大学太空会合实验室的科学家，他们刚刚完成了一个原型的首次轨道试验，该原型可以仅通过无线网络获取的视觉数据来引导卫星蜂群。 “这是一个突破性的成就，标志着我实验室11年工作的巅峰，该实验室的使命是推进当前太空自主系统的能力，”航天航空学副教授、研究主要作者西蒙娜·达米科表示。“‘Starling’是首个完全自主的卫星蜂群的示范。” 这次实验被称为星鸟编队飞行光学实验（StarFOX），成功地操作了四颗小卫星的协同飞行，完全依赖于机载摄像头捕获的视觉数据来确定它们的飞行路径。从首次StarFOX测试的研究结果已经在犹他州洛根的小卫星会议上与专家进行了分享。 所有方面…