今日科技话题:“海龙Ⅲ”试验性应用完成4200米深潜、新型脑细胞或为人类特有、国产激光电视取得阶段性进展、多功能固态量子存储器

今日科协2018-12-05 16:13:48


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“海龙Ⅲ”试验性应用完成4200米深潜

▲“海龙Ⅲ”作业现场(宁晶 摄)


9月3日从自然资源部获悉,由我国自主研发的“海龙Ⅲ”无人缆控潜水器(ROV)近日在西北太平洋海山区成功实施5次深海下潜,完成了典型海山的环境调查任务,最大潜深4200米,并成功采集到结壳和结核样品,以及海绵、海百合、红珊瑚等6类生物样品。中国大洋48航次领队孙利佳表示,“海龙Ⅲ”ROV系统的试验性应用成功标志着我国深海科学考察又添新利器。


“海龙Ⅲ”是国内首台6000米级通用作业型ROV,今年4月完成海试验收,进入试验性应用阶段。


“‘海龙Ⅲ’有两大优势:一是可以实现大跨度、长距离近底观测取样;二是具备定点、精细化作业能力。”设备主要负责人吴超介绍,在“大洋一号”母船的配合下,“海龙Ⅲ”在水下完成了海山区功能测试、定点取样、标识物投放、母船与ROV联动配合、近底长距离观测、拍照摄像等功能目标任务。“其中一个潜次长时间近底作业达6个小时,挑战海底多变地形,并与母船进行了很好的联动配合。”


中国大洋48航次首席科学家李怀明表示,此次“海龙Ⅲ”ROV系统的试验性应用任务是根据“蛟龙探海”工程总体方案规划开展的,是“蛟龙探海”工程中“深海技术装备发展计划”的一项重要内容。应用结果表明,“海龙Ⅲ”ROV性能状态稳定、作业模式成熟、取样手段丰富、本体操控娴熟,能够适应多种水深和地形环境,具备了在全球60%海域开展科学考察活动的能力。


——《科技日报》


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新研究:新型脑细胞或为人类特有

图表:新研究:新型脑细胞或为人类特有

新华社发 朱禹 制图


一个国际科研团队日前在人类大脑中发现了一种新型脑细胞。这种细胞在小鼠等啮齿类动物大脑中并不存在,有助于进一步揭示人脑独特性以及为研究脑部疾病提供新线索。


由美国艾伦脑科学研究所与匈牙利塞格德大学共同组成的科研团队利用单细胞基因测序技术,对两名已故中年男性捐献的脑组织进行了研究,最终在大脑新皮层中发现了这种脑细胞,并根据其形状命名为“玫瑰果神经元”。


大脑新皮层是与视觉、听觉等高级认知能力有关的重要区域。新发现的神经元约占新皮层顶层的10%,树突非常紧密且分支众多,轴突末端呈纺锤形,状似玫瑰果。研究人员认为,新型脑细胞是一种抑制性神经元,可以抑制大脑中其他神经元的活动。


由于常在神经科学研究中被用作模型的啮齿类动物并不具备这种脑细胞,研究人员认为,这可能就是导致一些治疗大脑功能紊乱的方法在小鼠实验中有效,却无法成功应用于人体的原因。至于猩猩、猴子等灵长类动物是否拥有相同神经元尚待确认。


美国国家精神卫生研究所主任约书亚·戈登指出,了解这些人类特有的神经元,可能是全面了解精神疾病的关键。研究人员将继续在大脑其他部位寻找类似细胞。相关论文发表于新一期英国《自然·神经学》杂志上。


——新华社


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灯台树不同部位生物碱具有多重药用活性


灯台树是我国云南傣族著名药用植物资源,也在东南亚国家广泛使用。经过中国科学院昆明植物研究所团队的长期研究,揭示了灯台叶碱是治疗呼吸道疾病的药效成分。最近,他们在灯台树资源植物化学系列研究中又取得了系列进展。


该所云南特色植物资源的利用与开发团队罗晓东研究员介绍,针对不同植物部位,各国家传统药用有所差异,这提示不同地区、不同植物部位的药用物质基础可能存在差异。研究团队在此前诠释灯台叶碱是治疗呼吸道疾病的药效成分的基础上,通过多个产地与居群的灯台树遗传与灯台叶生物碱多态性对照研究,揭示了居群内、居群间的遗传多态与稳定性,同时显示各样品均具有一些共同的吲哚生物碱,但也在种类和含量上存在差异。


从灯台叶碱药理、药代研究显示,灯台叶碱是治疗呼吸道疾病的药效成分群。灯台树植物叶片以外的其他部位,传统上很少用于呼吸道疾病治疗。除资源量与可持续利用的原因外,研究组研究揭示植物各部位物质基础的差异,决定了其药理活性的不同。冯涛博士等发现灯台树皮中的吲哚生物碱与树叶中存在较大的差异,这也导致灯台树皮并没有明显的止咳平喘活性,而且即使非生物碱类成分也存在显著差别;杜国顺等发现灯台树根中的主要生物碱,却不在灯台树叶中。此外,根中含有灯台树次碱等少量药效物质,也具有一定的止咳及抗炎活性。


与此同时,王蓓博士等人近期从灯台树果实中发现两个新颖吲哚生物碱,对于多株脑胶质瘤干细胞具有很好的抑制活性,且对人体正常细胞没有毒性;这些化合物能够抑制脑胶质瘤干细胞增殖,通过增加肿瘤坏死因子的表达和裂解,诱导脑胶质瘤干细胞凋亡,并显著损伤肿瘤干细胞克隆形成能力。


上述研究成果已发表在国际权威期刊《植物医学》上。


——《科技日报》


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我国科学家攻关国产激光电视取得阶段性进展


激光电视作为新型高科技产品,越发受到普通消费者关注。记者从中国科学院长春光学精密机械与物理研究所了解到,发光室研究员宁永强团队经自主研发,攻克了激光电视部分核心技术,“中国制造”激光电视离千家万户越来越近。


作为继黑白显示、彩色显示、数字显示之后的第四代显示技术,激光电视正逐渐走进普通消费者家庭。相比于传统液晶电视,激光电视色彩更鲜明,使用寿命更长。


激光电视的核心关键技术是红绿蓝三色激光器,由于激光器结构复杂,对材料质量、应力控制度、激光器封装等技术都有极高的要求,长期以来,激光器的研发和制造技术被日本、德国等国家垄断,激光电视的价格始终居高不下,做国产激光电视成为相关领域科研人员的目标。


两年时间里,宁永强团队联合深圳瑞波光电、山东华光等单位组成联合课题组,攻克了高效热管理技术、激光光束整形技术、大功率红光芯片等多项关键技术,已成功研发出国内首个基于自主638纳米红光LD芯片的8瓦光纤耦合模块。团队成员彭航宇说,这意味着我国科研人员已经部分突破了激光电视最核心技术。


——新华网


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中国科学技术大学实现多自由度复用的多功能固态量子存储器

▲ 多自由度复用量子存储示意图


中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿团队在量子存储领域取得新进展,该团队李传锋、周宗权等人成功研制出多自由度并行复用的固态量子存储器,在国际上首次实现跨越三个自由度的复用量子存储,并展示了时间和频率自由度的任意光子脉冲操作功能。该成果于8月24日发表在国际期刊《自然-通讯》上。


近年来,李传锋研究组一直致力于基于稀土掺杂晶体的复用量子存储的实验研究。2015年首次利用光子的空间自由度实现复用量子存储,存储维度数达到51维,至今保持固态量子存储维度数最高水平[Physical Review Letters 115, 070502 (2015)],复用时,可以把每一维作为一个模式,那么空间自由度就有51个模式。同年,利用光子的时间自由度,实现了100个模式的确定性单光子量子存储,至今保持复用固态量子存储的模式数最高水平[Nature Communications 6, 8652 (2015)]。


为了进一步提升量子存储器的复用能力,研究组创新性地采用多自由度并行复用的存储方案。比如在第一个自由度有M个存储模式,第二个自由度有N个模式,第三个自由度有P个模式,则量子存储器的总复用模式数为各个自由度模式数的乘积,即M*N*P。研究组选择光子的时间、空间和频率自由度进行并行复用,在国际上率先实现了跨越这三个自由度的复用量子存储。实验中采用了2个时间模式、2个频率模式、3个空间模式,总模式数达到2*2*3=12个,实验结果展示了多自由度并行复用量子存储的可行性。这种提升量子存储模式数的新方法,将在量子网络和量子优盘的研究中具有重要应用。


在多模式复用的长程量子通信中,两个中继节点的工作模式可能各不相同,为了能够执行进一步的纠缠交换,不同的中继节点必须把工作模式变换到同一模式,这就需要模式变换功能。研究组巧妙地设计存储方案和存储装置,展现他们的多自由度复用量子存储器在时间及频率自由度具备任意模式变换功能。


研究组还进一步证明他们的存储器可以在时间和频率自由度实现任意脉冲操作,代表性的操作包括脉冲排序、分束、分频、异频光子合束和窄带滤波等。实验结果表明,在所有这些操作过程中,光子携带的三维空间量子态都保持了约89%的保真度。该存储装置可以实现Knill—Laflamme-Milburn型量子计算所需的所有操作,所以该成果还有望在线性光学量子计算等领域取得更多的应用。


——中国科学院网站


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意大利科学家将研究神秘暗力量 探索宇宙结构之谜

资料图:2018年3月1日消息,科学权威杂志《自然》公布了两张渲染图,显示天文学家找到了大爆炸后第一颗恒星的形成证据,距离大爆炸仅仅1.8亿年。同时,另一组科学家也发现,此时宇宙温度比预期的还要寒冷2倍。研究人员表明,很可能就是暗物质相互作用下的结果。图为艺术家绘制的宇宙首颗恒星的概念图。


科学家一直相信宇宙可用肉眼观测的物质只占4%,其余为神秘莫测的暗物质,还有令宇宙扩张的暗力量。意大利罗马大学的科学家将进行实验,希望确认暗力量的存在,从而探索一直隐藏的暗物质,揭开宇宙结构之谜。


罗马大学研究员鲁吉及其团队成员,将在罗马附近的国家核物理研究所,利用名为Padme的仪器进行测试,团队会将一连串正电子,射向一片约1/10毫米厚的钻石晶圆,正电子会立即与电子结合,并释放能量。


正常情况下,能量会以两粒光子的形式发放,但若暗力量存在,相撞后会释放一粒光子及一粒“暗光子”,后者相当于暗物质的光粒子。实验将进行至本年底。


鲁吉表示,物理学家目前只知自然界4种基本力量,包括引力、电磁力、强核力、弱核力。如果成功发现暗力量这第5种力量,将完全改变现在对宇宙的认知,“引领我们进入新世界”。


——中国新闻网


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