技术

一套新的指导方针旨在在促进人工智能（AI）健康技术数据集的利用的同时，减少AI偏见的风险。 如果这些新的国际认可的建议得到实施，患者将在医学人工智能（AI）的进步中获得更多的好处。 最近刊登在The Lancet Digital…

研究人员开发了一种技术，可以创建具有堆叠的半导体材料层的3D芯片。这种新方法消除了层与层之间的厚硅基板的需要，从而提高了计算速度和效率，这对于高级AI硬件等应用至关重要。 电子行业正接近计算机芯片表面上能够容纳的晶体管数量的最大限制。因此，芯片制造商开始将注意力从制造更宽的芯片转向制造更高的芯片。 行业现在的目标是堆叠多个晶体管和半导体层，而不是不断缩小单层中的晶体管尺寸——就像将一层住宅改造成摩天大楼。这些多层芯片可以处理远超传统电子设备的更多数据，并执行更复杂的功能。 这一进展面临的主要挑战之一是这些芯片的基础平台。目前，大硅晶圆是生长高质量单晶半导体层的标准基础。每个分层芯片都需要大量的硅“地面”，这会妨碍半导体层之间的快速通信。 麻省理工学院的工程师们现在发现了一种克服这一障碍的方法，创建了一种多层芯片设计，不使用任何硅晶圆基板，并在低温下功能，从而保护下面的电路。…

科学家们建议，今天的月球表面可能是由于地球的引力效应在约43.5亿年前“重新熔化”所导致的，进而引发了显著的地质变化和极端的加热。 月球的起源仍然 largely unknown，包括它的年龄。对返回地球的月球样本的研究表明，月球大约是43.5亿岁，这意味着它是在我们太阳系形成约2亿年后形成的。 然而，这一显著的延迟对一些科学家提出了质疑。在早期太阳系中，碎片和天体之间的碰撞导致了行星的形成。在经过2亿年后，这些混乱的物质大多数已经合并成更大的天体。因此，许多模拟太阳系演化的研究者认为，月球在这个时期后是由于一次大规模撞击而形成的并不可信。…

利用激光束激发透明晶体内钍-229原子的原子钟有潜力在测量时间和重力方面提供无与伦比的精度，这甚至可能导致对某些基本物理法则的重新评估。然而，掺钍-229的晶体在可获得性方面有限，并且是放射性的。由干燥的钍-229前驱体制成的薄膜表现出与晶体相似的核激发，但由于其更具价格优势、较低的放射性和更小的尺寸，使其成为生产紧凑、经济且便携的原子钟的更具扩展性的选择。 利用激光激发嵌入透明晶体内的钍-229原子的原子钟有望实现时间和重力的最精确测量，可能会导致对基础物理原理的重新审视。钍-229掺杂的晶体稀缺且放射性。然而，由干燥的钍-229前驱体制成的薄膜可以产生与晶体相同的核激发，却更具成本效益、较低放射性和更小的尺寸，使得制作便携式原子钟的过程更为简单。 今年夏天，UCLA的物理学家成功完成了一项突破性的任务，使钍-229原子在透明晶体中吸收和发射光子，类似于原子电子的功能，这解决了长期以来对这一成就可行性的疑虑。通过使用激光提高原子核的能量状态——称为核激发——科学家可以开发出最精确的原子钟，从而实现更准确的时间和重力测量。这些进展甚至可能修正一些基础物理的原理。 然而，有一个挑战：掺钍-229的晶体既稀缺又放射性。最近在《自然》杂志上发表的一项研究由UCLA的一组化学家和物理学家提出了一种解决方案，创造了源自钍-229前驱体的薄膜，使用的钍-229要少得多，放射性水平与香蕉相当。该团队演示了这些薄膜能够实现核钟构建所必需的激光驱动核激发。这些薄膜的生产可以增强用于核钟和各种量子光学应用。 这一创新方法并不是将纯钍嵌入氟化物基晶体，而是将干燥的钍-229硝酸盐前驱体溶解在超纯水中并放入坩埚中。过程包括添加氟化氢以产生几微克的钍-229沉淀，然后将其与水分离并加热，直到蒸发并在蓝宝石和氟化镁制成的透明表面上不均匀聚集。…

新的研究表明，创造线 Figures 的实践在全球范围内广泛认可，可能揭示了可以追溯到数千年的共同文化遗产。这项研究提供了一种新的方法，通过采用数学技术来研究文化元素是如何演变和传播的。 最近的发现表明，制作线 Figures…

工程师在生物工程和清洁能源领域取得了显著突破。一个研究小组创造了一种突破性的光驱动杂化纳米反应器，将生物系统的自然效率与先进的合成技术相结合，以生成氢气，这是一种清洁和可再生的能源来源。 利物浦大学的研究人员在生物工程和可持续能源方面取得了重大里程碑。他们工程化了一种先进的光驱动杂化纳米反应器，将生物系统的自然效率与合成精度相结合，以生成氢气，这是一种清洁和可持续的能源资源。 该研究发表在ACS Catalysis上，提出了一种用于人工光催化的创新方法，解决了利用太阳能生产燃料的重大挑战。尽管自然光合作用系统已经进化到最大限度地吸收阳光，但人工系统在达到类似效率方面仍然面临困难。 这个杂化纳米反应器是通过生物与合成元素的新型组合而创建的。它将重组的α-羧酶体外壳（天然细菌微区室）与微孔有机半导体集成在一起。羧酶体外壳保护易受氧气失活影响的氢酶，这些酶在生产氢气方面极为有效。通过封装这些酶，纳米反应器确保了其长期功能性和效率。…

新技术的进步现在允许对各种塑料类型进行远程识别，为监测和分析海洋塑料污染提供了重要资源。一种新型的高光谱拉曼成像激光雷达系统能够从远处检测和分类不同的塑料，为解决海洋塑料废物这一紧迫问题提供了更好的工具。 一组研究人员介绍了一种创新的高光谱拉曼成像激光雷达系统，可以远程识别不同类型的塑料。这项突破性技术可能会显著促进解决海洋塑料污染这一紧迫问题，通过增强监测和分析能力。 “塑料废物对海洋环境和人类生计构成重大威胁，影响渔业、旅游业和航运等领域，”来自日本激光技术研究所的研究团队负责人染川俊宏表示。“为了管理和保护海洋生态系统，评估塑料碎片的大小、浓度和分布至关重要；然而，标准实验室技术常常速度慢、劳动密集且昂贵。” 在《Optics Letters》期刊的发表中，研究人员概述了他们新开发的紧凑型系统，该系统设计用于低能耗，适合无人机部署。他们展示了该系统可以在6米的距离处识别塑料，视场宽度为1毫米…

在成功拍摄到黑洞的第一张图像后，革命性的事件视界望远镜（EHT）现在准备探索这些宇宙巨头如何将强烈的喷流发射到宇宙中。一个研究团队展示了EHT将很快在星系NGC 1052中拍摄到超大质量黑洞及其喷流的显著图像。利用一组连接的射电望远镜网络，他们还验证了黑洞边缘附近存在强大的磁场。 在捕捉到黑洞的初始图像后，创新的事件视界望远镜（EHT）正处于揭示这些庞大实体如何向宇宙喷射强大喷流的边缘。由瑞典查尔姆斯科技大学的安妮-凯瑟琳·巴茨科（Anne-Kathrin Baczko）领导的研究小组表明，EHT能够在星系NGC 1052中生成引人注目的超大质量黑洞及其喷流的图像。这些观察通过连接的射电望远镜网络实现，还确认了黑洞附近存在强磁场。…

踏入一个难以想象的微小领域——纳米尺度。想象一下将一根头发缩小一百万倍；这就是你所处的地方。在这里，原子和分子充当创造者，产生出尚未被理解的新特性——直到现在。 进入一个隐藏的宇宙，它的微小程度几乎令人难以置信——纳米尺度。想象一根头发缩小一百万倍，你便到达了。在这个领域，原子和分子是熟练的构造者，创造出直到最近仍未被研究的新特性。 由密苏里大学艺术与科学学院的Deepak Singh和Carsten Ullrich及其学生和博士后研究团队领导的最新研究揭示了纳米尺度下的一个关键发现：一种新型的准粒子，广泛存在于所有磁性材料中，无论其强度或温度如何。…

量子霍尔效应是量子力学中的一个重要现象，它不仅产生电流，还产生磁流。该效应是电子在原子核周围以轨道形式运动的结果。哈尔-维滕贝格的马丁路德大学（MLU）的一项研究发表在期刊《物理评论快报》中，展示了这些发现的潜在应用，可能导致成本效益高、能效高的设备的创造。 量子霍尔效应是量子力学中的一个重要现象，它不仅产生电流，还产生磁流。该效应是电子在原子核周围以轨道形式运动的结果。哈尔-维滕贝格的马丁路德大学（MLU）的一项研究发表在期刊《物理评论快报》中，展示了这些发现的潜在应用，可能导致成本效益高、能效高的设备的创造。 电力驱动各种电子设备，如智能手机和计算机。然而，这一过程会产生热量，导致能量损失，并限制传统计算机芯片的制造规模。在自旋轨道电子学领域，研究人员正在探索存储和处理数据而不浪费能源的方法。中心概念是不仅利用电子的电荷，还利用其自旋和轨道动量进行信息处理。自旋是指电子的固有角动量，而轨道动量则来源于电子绕原子核旋转的运动。MLU的物理学家英格丽德·梅尔蒂格教授表示：“通过结合这两种效应，我们可以创造出更高效、更强大的新设备。” 量子霍尔效应是这项创新研究的基础。1985年，克劳斯·冯·克利青因发现这一效应而获得诺贝尔物理学奖。该效应发生在电子暴露于极低温度下的强磁场时。“量子霍尔效应独特之处在于，电流仅在样品的边缘生成。此外，所产生的电阻只能取某些特定值，”博尔格·戈贝尔博士解释道。虽然科学家们已经知道这一效应数十年，但该团队的计算表明，一个新维度：边缘电流由于电子的轨道动量也具有磁特性。“未来，这些特性可用于传输额外信息，并提高电气设备的效率，”戈贝尔说。值得注意的是，这一新效应与量子霍尔效应同时发生，并不依赖于稀有昂贵的材料，这通常是在自旋电子学中发生的情况。 戈贝尔和梅尔蒂格正在推动他们的研究，作为国际项目“用于创新电子学的轨道工程”（Obelix）的一部分，该项目由欧洲创新理事会的“开拓者”计划资助。他们的目标是发现新的、可行的技术。为此，梅尔蒂格和戈贝尔正与德国、法国和瑞典的研究机构合作。…

堆叠积木以创建一个塔楼，但为什么它似乎总是会倒下？我们可以无限制地继续建造它吗？最近在国际固体与结构期刊上发表的一项研究深入探讨了在面对各种危险时堆叠积木所涉及的有趣而复杂的动力学。这项研究由列日大学的工程师文森特·德诺埃尔（Vincent Denoël）进行，旨在研究这些堆叠的随机稳定性，提供与工程、建筑和材料科学相关的重要见解。 想象一个由卡普拉积木构成的塔楼，每个块都有些倾斜。随着塔楼越高，失衡现象越明显，直到它达到一个临界极限——这个经历对所有卡普拉爱好者来说都很熟悉。这个稳定性基本概念引出了一个重要问题：在结构失败之前，能够达到的最大高度是多少？文森特·德诺埃尔在列日大学的 SSD（结构与随机动力学）实验室工作，旨在加深我们对这些失败的理解，以创建一个能够通过分析稍微失衡的随机堆叠排列来预测临界高度和倒塌点的统计模型。那么，定位的小错误如何影响堆的整体稳定性？ 这些小的失衡可以被表示为高斯随机变量，造成持续的失衡，最终导致倒塌，"研究者说。这项挑战超越了简单的儿童玩具堆叠游戏；它提出了一个具有重大影响的科学问题。从理解这些倒塌的概率性质中获得的见解可以提高安全性和效率，涉及从建筑干砌砖墙到优化自动化存储系统的各个领域。…

一个通过3D打印制造的轻量化汽车部件的新纪元已经到来，这是由多材料增材制造的进展驱动的。 东北大学材料研究所和新产业创造孵化中心的研究人员在多材料3D打印方面取得了重要里程碑，成功展示了一种制造轻质且坚固的汽车部件的方法。 金属3D打印的技术涉及通过分层金属来构建物体，利用热量将层熔合在一起。这种方法允许创造独特的可定制设计，且通常相比传统制造方法产生更少的废料。3D打印还可以创建“多材料结构”，这些结构通过战略性地结合不同材料来增强部件的性能。例如，通过加入铝，可以使钢部件更轻。因此，掌握3D打印技术正成为研究人员非常追求的目标。 然而，这种创新方法仍面临一些挑战。 东北大学的山中健太副教授表示：“多材料是增材制造中的一个热门话题，因为这一过程的灵活性。然而，实际应用中的一个重大障碍是，某些金属组合，例如钢和铝，在不同金属交汇的地方可能会形成脆性互金属化合物。因此，尽管材料更轻，但它变得更加脆弱。”…