【复旦大学团队研发新设备,核酸检测只需 5 分钟】值得一提的是,MolEMS 的开发还可以在几分钟内实现对其他疾病的超精确诊断,

【复旦大学团队研发新设备,核酸检测只需 5 分钟】值得一提的是,MolEMS 的开发还可以在几分钟内实现对其他疾病的超精确诊断,而无需通常需要数小时或数天的目标纯化、扩增或培养。除了生物传感之外,MolEMS 的设计原理还可用于设计其他更高精度的机电设备和功能系统。 #抽屉IT

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复旦大学发明钙-氧室温充电电池 700次充放电循环寿命

复旦大学发明钙-氧室温充电电池 700次充放电循环寿命 2024年2月7日,相关成果以《室温下可充钙-氧气电池》(A rechargeable calcium-oxygen battery that operates at room temperature)为题,在线发表于《自然》(Nature)主刊。据介绍,在基于金属钙的电池中,钙-氧气电池具有最高的理论能量密度,但一直不能在室温下稳定充放电其中的关键问题和挑战在于,钙金属负极具有高电化学活性,容易导致电解液被还原分解,并在电极表面形成钝化层,使得钙金属负极失效;同时,空气正极具有高电极电势,容易导致电解液氧化分解,正极电化学性能迅速衰退。目前仍难以找到一种能与钙金属负极相匹配,且能适应高电极电势空气正极的电解质,严重制约了钙-氧气电池的发展。为了解决这一挑战,复旦大学团队通过系统设计溶剂、电解质盐、电解质配比,成功制备出一种基于二甲基亚砜/离子液体的新型电解质,有效满足了电池正负极的高要求,构建了可室温工作的新型钙-氧气电池。这种新型钙-氧气电池主要由三个部分构成:金属钙负极、碳纳米管空气正极、有机电解质。它不仅优化了性能和成本,也兼顾了环境的可持续性与在柔性电子设备中的应用要求。其中,金属钙负极不仅成本较低,还具有较高的理论容量,有利于全电池实现较高的能量密度。同时,可进一步将金属钙负载到柔性基底上,得到柔性的金属钙负极,为实现柔性钙-氧气电池奠定基础。电解质采用基于二甲基亚砜/离子液体体系,在室温下不仅表现出了高离子导率,还展示了稳定的电化学特性,显著提升了电池的整体安全性。正极材料则采用了较为环保的碳材料,不含昂贵的贵金属催化剂,并利用空气中的氧气作为反应物,有助于降低电池的制造成本。在室温条件下,这种新型钙-氧气电池能实现放电产物的可逆生成和分解,充放电循环寿命长达700次。在此基础上,该研究团队还成功构建出同时具有高柔性和高安全性的钙-氧气电池,为柔性电池发展提供了新思路。钙金属具有低氧化还原电位和多价性等特性,结合我国丰富的钙资源,基于金属钙的电池体系在未来的能源应用中具有广阔前景。 ... PC版: 手机版:

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突破性方法生产的超纯硅有望引发量子计算革命

突破性方法生产的超纯硅有望引发量子计算革命 项目联合导师、墨尔本大学的戴维-贾米森(David Jamieson)教授说,今天(2024年5月7日)发表在《自然》杂志《通讯材料》(CommunicationMaterials)上的这一创新成果,使用了植入纯稳定硅晶体中的磷原子量子比特,通过延长众所周知的脆弱量子相干的持续时间,可以克服量子计算的一个关键障碍。"脆弱的量子相干性意味着计算误差会迅速积累。有了我们的新技术提供的强大相干性,量子计算机可以在几小时或几分钟内解决一些传统或'经典'计算机甚至超级计算机需要几个世纪才能解决的问题,"杰米森教授说。当一个量子比特(如原子核、电子或光子)处于多种状态的量子叠加时,它就是一个量子物体。当量子比特恢复到单一状态时,相干性就会消失,变成像传统计算机比特那样的经典物体,而传统计算机比特永远只有一个或零,永远不会处于叠加状态。量子比特或量子比特量子计算机的构件容易受到环境微小变化的影响,包括温度波动。即使在接近绝对零度(零下 273摄氏度)的宁静冰箱中运行,目前的量子计算机也只能在极短的几分之一秒内保持无差错的一致性。曼彻斯特大学的联合导师理查德-库里(Richard Curry)教授说,超纯硅允许构建高性能量子比特器件,而这是为可扩展量子计算机铺平道路所需的关键部件。"我们所能做的就是有效地创造出构建硅基量子计算机所需的关键'砖块'。库里教授说:"这是创造一项有可能改变人类的技术的关键一步。"主要作者、墨尔本大学/曼彻斯特大学联合培养的博士生 Ravi Acharya 在曼彻斯特大学 P-NAME 聚焦离子束实验室准备硅芯片,以便进行富集。资料来源:墨尔本大学/曼彻斯特大学领衔作者、曼彻斯特大学/墨尔本大学库克森联合学者拉维-阿查里亚说,硅芯片量子计算的最大优势在于它使用了与制造当今计算机芯片相同的基本技术。"目前,日常计算机中的电子芯片由数十亿个晶体管组成,这些晶体管也可用于制造硅量子设备的量子比特。迄今为止,制造高质量硅量子比特的能力部分受限于所用硅起始材料的纯度。我们在这里展示的突破性纯度解决了这一问题"。贾米森教授说:"新型高度纯化的硅计算机芯片可以容纳和保护量子比特,使它们能够更长时间地保持量子相干性,从而能够进行复杂的计算,并大大减少纠错的需要。我们的技术为可靠的量子计算机开辟了道路,有望在人工智能、安全数据和通信、疫苗和药物设计以及能源利用、物流和制造等领域为整个社会带来阶跃式变革。"硅由不起烟的海滩沙制成,是当今信息技术产业的关键材料,因为它是一种丰富而多用途的半导体:它可以作为电流的导体或绝缘体,具体取决于添加到其中的其他化学元素。贾米森教授说:"其他人正在尝试使用替代品,但我们相信硅是量子计算机芯片的主要候选者,它将实现可靠的量子计算所需的持久相干性。"共同作者(左)David Jamieson 教授(墨尔本大学)和(右)Maddison Coke 博士(曼彻斯特大学)在曼彻斯特大学检查用于硅富集项目的 P-NAME 聚焦离子束系统。资料来源:墨尔本大学/曼彻斯特大学他说:"问题在于,虽然天然存在的硅主要是理想的同位素硅-28,但也有大约 4.5% 的硅-29。硅-29 在每个原子核中都有一个额外的中子,它就像一块微小的流氓磁铁,会破坏量子相干性并产生计算误差。"研究人员将一束聚焦的纯硅-28 高速射向硅芯片,使硅-28 逐渐取代芯片中的硅-29 原子,将硅-29 从百万分之四点五减少到百万分之二(0.0002%)。"好消息是,要将硅纯化到这种程度,我们现在可以使用一台标准机器离子注入机你可以在任何半导体制造实验室找到它,并根据我们设计的特定配置进行调整。"在之前发表的与澳大利亚研究理事会量子计算和通信技术卓越中心(ARC Centre of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology)合作进行的研究中,墨尔本大学利用纯度较低的硅材料创造了 30 秒的单量子比特相干世界纪录,并且至今仍保持着这一纪录。30 秒的时间足以完成无差错的复杂量子计算。贾米森教授说:"现有最大的量子计算机拥有1000多个量子比特,但由于失去了一致性,在几毫秒内就会出现错误。既然我们已经可以生产出极纯的硅-28,我们的下一步将是证明我们可以同时维持许多量子比特的量子相干性。一台仅有 30 个量子比特的可靠量子计算机在某些应用中的性能将超过当今的超级计算机。"这项最新研究工作得到了澳大利亚和英国政府的研究资助。贾米森教授与曼彻斯特大学的合作得到了英国皇家学会沃尔夫森访问学者奖学金的支持。据澳大利亚联邦科学与工业研究组织 2020 年的一份报告 估计,到 2040 年,澳大利亚的量子计算有可能创造 1 万个工作岗位和 25 亿美元的年收入。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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替大家试过了,“公园20分钟效应”真的管用

替大家试过了,“公园20分钟效应”真的管用 这个理论乍一听十分玄乎,但我们研究之后发现公园二十分钟理论不光靠谱。而且我们还可以从它出发,依次类推出一系列低时间成本,零金钱成本,且见效快无后遗症的打工人快充方案!小小城市公园,为何如此神奇?公园,是大部分人最容易接触到的自然环境。不同于城市建筑、城市街道上的嘈杂与繁忙,公园中的绿地、溪流以及不被遮挡的天空,都能为我们提供城市中难得的一片自然。而自然环境,能给我们带来许多不同的好处。1、获得健康和幸福度有许多研究已经发现,接触更多如公园、林地和海滩等等自然环境的人,能获得更好的健康和幸福度。一项在英国进行的研究就发现,一周内接触自然环境超过 2 小时的人无论健康状况还是幸福水平都始终高于那些没有接触过大自然的人。这种积极的影响,可能是因为公园环境不仅能让长期生活在室内的人接触到更多光照,还能让他们更容易达成较高的体力活动水平,而这两者都对身心健康有好处。2、轻松达到一天最低体力活动水平另一项在北京进行的调查则发现,有逛公园习惯的人,每天在公园里逛一逛,就能达到一天的最低体力活动水平。此外,公园的环境的氛围也会让他们更容易进行一些简单的锻炼毕竟,公园往往都有不少的锻炼设备。即使你不加入公园锻炼大军,只是单纯地坐在公园里发呆,也有用。3、释放负面情绪许多针对自然环境与压力的研究已经发现,多在自然环境中活动,压力水平会明显降低,而且与恐惧、应激、压力等相关的杏仁核也会更不容易被激活,也就是说,公园不仅能帮助我们舒缓压力,还能让我们更不容易产生新的压力。日常生活里两点一线穿行在格子间里,日复一日过着类似的生活,让我们很容易丧失对于身边事物的感知,而只能过度关注到自身的情绪,进而陷入连绵的负面情绪中。而当我们身处没有天花板的自然中,那些烦恼和苦痛也会变得微不足道起来,一阵风过来,就刮走了。当负面情绪被清空,积极情绪自然就有了生长的空间。4、帮助集中注意力根据心理学家 Kaplan 夫妇提出的注意力恢复理论,在远离日常生活环境,且具有延展性的空间内,做一些符合我们内在动机的活动并获得了 一些柔和的刺激,有助于我们的注意力恢复。而公园恰好是我们身边最容易抵达,且符合远离(BeingAway)、延伸感(Extent)、和谐感(Compatibility)和魅力(Fascination)这四大特征的地方。很多人不会在意,其实我们的注意力也是一种有限资源。而当我们身处城市环境时,身边的人、事、物几乎无时无刻不在制造出“信息噪音”,消耗我们的注意力。但公园,却是城市中少见的信息空白地带,公园中鲜少有噪音。只有风吹动树叶的窸窣,鸟在树梢的鸣唱,河水流淌的潺潺。即使偶尔人声,也不过是老人锻炼时的呼喝与孩童游戏欢笑,而就连这些声音也会在绿树的重重阻拦和吸收后,显得十分遥远。在这样平和的氛围中,放松舒适的感觉席卷而来,我们会更容易进入思绪放空的状态。高速运转的大脑,得以小憩,注意力资源也终于得以重新积累。通常来说,空旷的荒野中比较容易具有延展性。但在相对小面积的环境中,通过设计不同道路特点和步道,也能使得小区域看起来比原有的区域大,提供延展感。微缩造景也能使人有处于不同世界的感觉,比如园林中的一步一景便是如此。除此之外,公园还有着意想不到的“社交属性”。在公园这个小小的社交场内,我们还能打破现代社区的人际墙,与不熟悉的邻居们随机地建立一些情感联系随便地聊一聊家常,又或者伸手摸一摸邻居家可爱的小狗,这些随机但充满惊喜的人际往来,也会为我们提供内在能量。低成本人类快充方案当然,除了公园,还有一些其他低时间成本,低金钱成本的当代人精神快充方案。1、看天你有没有试过,在下班路上停下匆匆的脚步,抬头看看天?没错,看天也是一个能让你精神快充的动作。相比我们一成不变的日常,天色就是我们每天都能刷新出的惊喜大礼包。这种惊喜感,会给我们带来满满的期待感和愉悦感。而且,天空也是一个比公园更具“延伸感”的环境,当思绪跟着云朵缓慢游移的时候,我们的精神蓄水池也悄悄满了起来。简简单单地抬头看会儿天,你会发现疲惫消失了,心情好了,就连久违的专注力和创造力也回来了。2、抱树前面提到,在自然环境中活动,压力水平会明显降低。而在自然环境中的活动,除了散步、发呆,还有人发掘出更返璞归真的一种抱树。没错,就是找一棵粗壮的大树,像拥抱爱人、友人、亲人一样紧紧地环抱住它,闭上双眼感受自然的气息,感受大树给你无声的支持。(详细好处戳此了解→这届年轻人,正在靠“抱树”治内耗)3、微度假/短逃离其实无论是逛公园、看天还是抱树,都内藏着同一种逻辑短逃离。短逃离,是从度假中衍生出的概念。度假可能会有很多限制,比如背后的时间成本、金钱成本甚至是家里杂七杂八的事情。但如果只是短暂地从日常生活中逃离,度一个只有一天甚至几个小时的假呢?我们所说的微度假/短逃离,强调的其实是跳出日常生活模式,通过环境或者活动模式的改变达成随地随地休假的精神状态。而想要达成“微度假/短逃离”的目的,只需要两大原则:要么换环境,要么干点儿别的。比如,咱们平时总待在室内,那就尽量往户外去。公园、野外当然好,但小区里的绿地、安全的城市绿化带等等地方也能有不错的效果。干点儿别的,就更好办了。比如尝试做做木工、亲手组装一个柜子,只要是和日常生活不同的行为模式,都会带来疗愈感。简而言之,大胆尝试在不同的环境,做不同的事情,是真的能给身心都带来全新的体验!参考文献[1]White, M.P., Alcock, I., Grellier, J. et al. Spending at least 120?minutes a week in nature is associated with good health and wellbeing. Sci Rep 9, 7730 (2019).[2]Jimenez, M. P., DeVille, N. V., Elliott, E. G., Schiff, J. E., Wilt, G. E., Hart, J. E., & James, P. (2021). Associations between Nature Exposure and Health: A Review of the Evidence. International journal of environmental research and public health, 18(9), 4790.[3]Liu, H., Li, F., Li, J., & Zhang, Y. (2017). The relationships between urban parks, residents' physical activity, and mental health benefits: A case study from Beijing, China. Journal of environmental management, 190, 223-230.[4]McMahan, E. A., & Estes, D. (2015). The effect of contact with natural environments on positive and negative affect: A meta-analysis. The Journal of Positive Psychology, 10(6), 507–519.[5]Wang, X., Rodiek, S., Wu, C., Chen, Y., & Li, Y. (2016). Stress recovery and restorative effects of viewing different urban park scenes in Shanghai, China. Urban forestry & urban greening, 15, 112-122.[6]Grahn, P., & Stigsdotter, U. A. (2003). Landscape planning and stress. Urban forestry & urban greening, 2(1), 1-18.[7]Ohly, H., White, M. P., Wheeler, B. W., Bethel, A., Ukoumunne, O. C., Nikolaou, V., & Garside, R. (2016). Attention Restoration Theory: A systematic review of the attention restoration potential of exposure to natural environments. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B, 19(7), 305-343.[8]Ka?mierczak, A. (2013). The contribution of local parks to neighbourhood social ties. Landscape and urban planning, 109(1), 31-44.策划制作作者丨信实科普工作室 科普团队审核丨张昕 北京大学心理与认知科学学院副教授策划丨一诺责编丨一诺审校丨徐来、林林 ... PC版: 手机版:

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