发射紫外线的玻璃可清除微生物膜造成的污损 解决一系列水下问题

发射紫外线的玻璃可清除微生物膜造成的污损 解决一系列水下问题 当任何物质在海水中放置足够长的时间后，细菌、真菌、藻类和其他海洋微生物就会在其表面形成一层黏糊糊的薄膜。藤壶等大型生物就会在这层薄膜上立足，并以此为家，不断生长繁殖。不用说，这种涂层会大大降低船体的流体动力，使船只在一定速度下行驶时耗费更多燃料。生物膜还对水下结构、防护网甚至海水淡化厂造成问题。这种现象被称为生物污损。防止这种现象的主要方法包括在水下表面涂上抗菌涂料（可能会对环境造成危害）或特殊的不粘材料（必须经常重新涂抹）。一种建议的替代方法是用外部紫外线照射表面，紫外线可以杀死微生物。但遗憾的是，紫外线离光源越远，效果就越差，而且浑浊的水也会吸收紫外线。这就是紫外线发光玻璃（UEG）的作用所在。它不是由单独的光源照射，而是光源。Leila Alidokht（左）和 Mariana Lanzarini-Lopes（右）与研究生研究助理 Athira Haridas（中）一起研究紫外线发射玻璃 马萨诸塞大学阿默斯特分校这种材料是由马萨诸塞大学阿默斯特分校工程师领导的科学家团队创造的，它由一个普通的玻璃载玻片组成，载玻片背面涂有一层二氧化硅纳米粒子和透明聚合物。紫外线发光二极管不会将光线投射到玻璃的正面或背面，而是投射到玻璃的一个边缘，当紫外线穿过玻璃的厚度时，它们会被纳米粒子散射和扩散，纳米粒子会反射紫外线，但不会吸收紫外线。因此，紫外线发光玻璃的整个正面（水侧）都能均匀地发出紫外线。在保持令人满意的可见光和红外线透射率的同时，其效果比以同样方式照射的未镀膜玻璃好 10 倍。在对该技术的测试中，UEG 幻灯片和未涂层的对照幻灯片被浸没在佛罗里达州卡纳维拉尔港的海水中长达 20 天。试验结束后发现，UEG 能将可见生物膜的生长减少 98%无生物膜 UEG 幻灯片与无涂层对照样品的比较科学家们现在计划用更大的玻璃片进行实验，这些玻璃片被浸没的时间将更长。该研究的第一作者、博士后助理研究员 Leila Alidokht 说："所开发的技术可用于透明表面的消毒，如船舶窗户、浮球和系泊浮标、相机镜头以及海洋学、农业和水处理应用中的传感器。"有关这项研究的论文最近发表在《生物膜》杂志上。 ... PC版： 手机版：

【#夏天我为什么推荐你选物理防晒#】#在王源手上看到了物理防晒的重要性# 你是怎样防晒的？有人坚持每天涂防晒霜，有人防晒衣遮阳帽

【#夏天我为什么推荐你选物理防晒#】#在王源手上看到了物理防晒的重要性# 你是怎样防晒的？有人坚持每天涂防晒霜，有人防晒衣遮阳帽“全副武装”，还有人上了“双保险”，涂抹加穿戴……夏天的紫外线穿透力极强，男女老少都要做好防晒，哪种防晒方式更遮紫外线？ 不涂防晒霜，怎样防住紫外线？物理防晒真的有用 via 生命时报的微博

摄像头捕捉动物眼中的世界 准确率高达99%

摄像头捕捉动物眼中的世界 准确率高达99% 苏塞克斯大学（University of Sussex）和乔治梅森大学（George Mason University）汉利色彩实验室（Hanley Color Lab）的研究人员相信，这款软件将有广泛的用途。因此，他们将该软件开源，鼓励从自然纪录片制作人、生态学家到户外运动爱好者和观鸟者等所有人都来窥探这些动物截然不同的视觉现实。"资深作者丹尼尔-汉利（Daniel Hanley）说："长期以来，我们一直对动物如何观察世界着迷。"感官生态学的现代技术让我们能够推断出静态场景在动物眼中的样子；然而，动物经常会对移动目标（探测食物、评估潜在配偶的表现等）做出关键决定。在这里，我们为生态学家和电影制作人介绍了能够捕捉和显示动物在运动中感知到的颜色的硬件和软件工具。相机系统对 (1) 紫外线和 (2) 可见光敏感，加上 (3) 模块化笼，以及 (4) 嵌入式（见箭头）定制支架内的放大镜。在这里，它安装在市售 (5) Novoflex BALPRO 波纹管系统上瓦萨斯等人/PLOS 生物学/(CC0 1.0)颜色、深度和其他视觉能力是由我们眼睛的感光器构成以及其他生物硬件（如锥体和视杆细胞）决定的。吸血蝙蝠和蚊子等动物可以感知红外线（IR），而蝴蝶和一些鸟类可以看到紫外线（UV）。这两种光都超出了人类所能看到的色谱范围。自然，这就使得人类很难完全理解动物的行为，以及我们可能如何在无意中影响它们交流、寻找食物、住所或配偶的能力。迄今为止，我们通过分光光度法等方法捕捉动物视觉的能力都非常耗时，依赖于特定的光照条件，而且无法记录动态图像。而这正是研究人员新研发成果的不同之处。研究人员利用多光谱摄影技术煞费苦心地设计了一种工具，可以捕捉不同波长的光线，包括红外线和紫外线。摄像机以蓝、绿、红、紫四种颜色通道记录视频，然后根据我们对特定动物眼睛感受器的了解，对视频进行处理，使其如同通过动物的眼睛拍摄的一样。视频记录可以准确估算出动物视觉光谱范围内的量子捕获量。在这种情况下，对于蜜蜂（左）和对紫外线敏感的鸟类（右）来说瓦萨斯等人/PLOS 生物学/(CC0 1.0)研究小组制作了一个便携式 3D 打印设备，该设备包含一个分光镜，可将紫外线与可见光分开，每种光线都由一个专用摄像头捕捉。紫外线感光相机本身并不能记录可感知的数据，但与另一个相机配对后，它们就能共同记录高质量的视频。算法将镜头对齐，以不同动物的视角呈现视觉效果。它的平均准确率为 92%，但有些测试的结果是 99%。硬件的设计适用于市面上的照相机，研究人员还将软件开源，希望其他人也能根据自己特定的野生动物拍摄需求进行调整。虽然它也有局限性不能捕捉偏振光，帧率有限，因此很难捕捉到速度快的生物但它提供了独特的见解，有助于我们进一步了解动物的行为，帮助我们减轻对自然世界的影响。研究小组用鸟类受体噪声限制（RNL）假色拍摄了一只Phoebis philea蝴蝶的博物馆标本。研究人员指出"该系统的另一个潜在用途是对博物馆标本进行快速数字化。这种蝴蝶具有色素和结构性紫外线色彩。明亮的品红色突出了主要反射紫外线的区域，而呈现紫色的区域则反射类似数量的紫外线和长波长光。将标本安装在支架上并缓慢旋转，可以展示虹彩颜色如何随观察角度的变化而变化。蜜蜂视觉中毛毛虫的反捕食展示。研究人员说："隐藏和显露显示会给光谱学和标准多光谱摄影带来问题。在这里，我们展示了一段黑燕尾凤蝶毛虫展示其蜕皮器的视频。我们用蜜蜂假色来说明这段视频，紫外线、蓝色和绿色量子捕捉器分别显示为蓝色、绿色和红色。毛虫背部的黄色斑点和（人类的）黄色虹膜在紫外线下都有很强的反射，而当色彩转换成蜜蜂假色时，它们则呈现洋红色（因为蜜蜂的紫外线敏感光感受器和绿色敏感光感受器的强烈反应分别被描绘成蓝色和红色）。毛虫的许多捕食者都能感知紫外线，因此，这种着色可能是一种有效的启示信号"。蜜蜂在花朵上觅食和互动的Apis视觉。研究小组指出"摄像系统能够捕捉到自然发生的原始行为。三个短片分别描述了蜜蜂在自然环境中觅食（第一和第二个短片）和打斗（第三个短片）的情景。视频以蜜蜂假色显示（将蜜蜂的紫外线、蓝色和绿色感光器反应分别显示为蓝色、绿色和红色）。最后，通过四种不同动物的眼睛看到了五彩斑斓的孔雀羽毛。在这种情况下，孔雀的同类孔雀，加上人类、蜜蜂和狗。研究小组解释说："照相系统可以测量与角度有关的结构色彩，例如虹彩。这里通过一段高度虹彩的孔雀（Pavo cristatus）羽毛视频来说明这一点。这段视频中的颜色代表（A）孔雀羽毛的假色，其中蓝色、绿色和红色量子捕获分别描绘为蓝色、绿色和红色，紫外线叠加为品红色。虽然与标准彩色视频大致相同，但在眼球的蓝绿色倒钩（"眼斑"）上可以看到紫外线虹彩（视频中大约 5 秒钟处有注释）。此外，还可以看到眼球周围（外侧两条绿色条纹之间）的紫外线虹彩。有趣的是，与(B)人类（标准色）、(C)蜜蜂或(D)狗相比，这种虹彩在孔雀身上更为明显。这项研究发表在《PLOS 生物学》杂志上。 ... PC版： 手机版：

科学家找到女性不孕的关键原因

科学家找到女性不孕的关键原因 多达 3.7% 的女性会因此而不孕，其中约 30% 的病例是由于基因变异造成的。参与领导这项研究的中国清华大学纪家葵教授多年来一直在研究这种病症。"2019年，我们的合作者李教授团队遇到了一个卵巢早衰的家庭，其中一个名为Eif4enif1的基因的变化似乎是该病的罪魁祸首，"纪教授说。研究人员决定在小鼠体内复制这种基因变化，试图了解它是如何影响人类不孕症的。他们的研究表明，这些小鼠的卵子受到线粒体细胞的动力室变化的影响，并将他们的新发现发表在《发育》杂志上。研究人员使用CRISPR技术在小鼠体内引入基因改变。他们让这些小鼠长大，然后将它们的生育能力与DNA未被编辑的小鼠的生育能力进行比较。该研究的第一作者、医学博士/博士生丁玉玺（Yuxi Ding，音译）发现，经过基因编辑的老龄小鼠的总卵泡（含有发育中卵子的小囊）平均数量减少了约40%（每窝幼鼠的平均数量减少了33%）。重要的是，当小鼠在培养皿中生长时，约有一半的受精卵无法存活到发育的早期阶段。这表明，与人类患者一样，这些小鼠也遇到了生育问题。当研究人员在显微镜下研究这些小鼠的卵子时，他们注意到它们的线粒体有些不同寻常。线粒体产生细胞（包括卵细胞）所需的能量。线粒体通常均匀地分布在整个卵子中，但具有基因变异的小鼠卵子中的线粒体却聚集在一起。纪教授说："实际上，我们对线粒体的差异感到惊讶。在我们做这项研究的时候，Eif4enif1和线粒体之间的联系还没有被发现过"。看来，这些行为不正常的线粒体很可能是造成这些小鼠生育问题的原因，因此研究人员提出，恢复线粒体的正常行为可能会改善生育能力。这项研究为今后人类不孕症的研究提供了方向，例如确定卵巢早衰患者的卵子中是否也存在线粒体缺陷，以及卵子受精后胚胎中是否也存在这些线粒体缺陷。此外，测试恢复线粒体的正常分布是否能提高生育能力也可能成为一种新的治疗策略。纪教授说："我们的研究表明，挽救卵细胞线粒体异常可能成为临床不孕症遗传变异患者的潜在治疗目标。"该研究得到了国家自然科学基金、首都医科大学杰出青年人才项目、中华人民共和国科学技术部和北京医院管理局青年项目的资助。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

韩国科学家开发出创新型月球表面模拟舱

韩国科学家开发出创新型月球表面模拟舱 在地球上模拟月球静电环境方面取得的突破为未来的月球探索奠定了良好的基础。通过精确复制和评估月球尘埃的影响，这项技术为克服太空任务中的主要障碍之一提供了重要见解，为先进的月球研究和原地资源利用计划铺平了道路。光电电流测量装置照片。资料来源：韩国土木建筑技术研究院（KICT）执行月球任务的最严重威胁之一是月球表面带静电的环境。由于月球大气层极其稀薄，月球直接暴露在太阳紫外线、X 射线、太阳风、地球等离子体等的照射下。因此，月球上的尘埃云呈现出强烈的静电。月球的静电环境白天带正电，夜间带负电。由于月球上几乎没有大气层，空气阻力极小，即使是很小的撞击也能轻易吹走尘埃。带静电的碎石颗粒粘附在空间探索设备上时，可能会对其造成严重损害。例如，当粘附在光伏电池上时，这些颗粒会降低发电效率。在载人飞行任务中，它们会损坏保护宇航员的太空服，或穿透呼吸系统，造成危及生命的后果。KICT的研究小组由Shin, Hyusoung博士（与资深研究员Chung, Taeil和Park, Seungsoo博士一起）领导，开发了一个旨在模拟带电条件的试验室。其目的是实现类似月球表面的静电环境。附说明的设计测量单元原理图（不按比例）。资料来源：韩国土木建筑技术研究院（KICT）韩国信息和通信技术研究所开发的试验室集成了紫外线灯、电子束和等离子体发生器，可对测试物体表面进行正电或负电充电。该设备可用于利用紫外线辐射和电子束对月球土壤的复制品进行静电充电。这将有助于确定月球车上附着了多少材料，并预测潜在的问题。这项技术不仅仅是进行静电充电，还可以模拟月球在各种条件下的带电环境，如白天或夜晚环境，以及受地球等离子体影响的环境。这项研究工作的最大成就在于所开发的设备能够以定量和独立的方式测量所产生的光电流量，而光电流量对月尘在月昼期间的充电影响最大。这项研究获得的实验测量值与相应理论值之间的误差大约在 5%以内，这证明了所开发技术的可靠性。因此，KICT 的尝试不仅成功地再现了土壤尘埃仍带静电的类似月球的环境，而且还开发了相关的评估技术。这项研究工作为在大型脏热真空室（DTVC）中配备所开发的设备，以实现静电环境并进一步评估其性能奠定了基础。领导该项目的申博士说："我们的研究提出了将韩国在世界上首次开发的全尺寸DTVC与月球尘埃充电技术有效结合的可能性。这一解决方案将成为未来在月球上实施原地资源利用（ISRU）的一系列技术的试验台，解决并应对带电月球尘埃带来的一系列潜在技术挑战。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

新型玻璃膜可将温度降低7.2°C 显著减少建筑能源消耗

新型玻璃膜可将温度降低7.2°C 显著减少建筑能源消耗 在炎热的天气里，家中高达 87% 的热量是通过窗户散发的。阳光中的紫外线很容易穿过玻璃，使房间升温，从而增加了您需要打开空调的可能性，或者通过拉上窗帘或拉下百叶窗来放弃任何光线（同样，也放弃了美景）。不过，圣母大学的研究人员已经开发出一种窗户涂层，可以阻挡产生热量的紫外线和红外线，同时允许可见光进入，从而降低室温和制冷能耗。透明涂层在减少产生热量的紫外线和红外线的同时，还能提供完整的视野圣母大学 MÖNSTER 实验室（分子/纳米级传输和能源研究实验室）负责人罗腾飞说："就像偏振太阳镜一样，我们的涂层可以降低入射光的强度，但与太阳镜不同的是，我们的涂层即使在不同角度倾斜时也能保持清晰和有效。"2022年，罗和他的同事利用平面多层（PML）光子结构制造了一种玻璃涂层。这些堆叠的超薄层具有独特的折射率，可以根据光的波长选择性地透射或反射光线。他们将二氧化硅、氧化铝和氧化钛堆叠在玻璃基底上，再在上面覆盖一层薄薄的硅聚合物（PDMS），以反射热辐射（即受热表面向各个方向发射的电磁辐射），从而产生了一种透明涂层，他们说这种涂层的性能优于市场上的其他减热涂层。研究人员决心改进他们之前的工作。由于窗户通常是垂直安装的，一天中直射到窗户上的阳光会随着太阳的移动而变化。现有的窗户涂层往往针对以 90 度角进入的光线进行优化，因此它们阻挡光线的能力取决于所谓的太阳入射角。中午是一天中最热的时候，太阳光以斜角射入窗户，这意味着大多数涂层的阻挡效果较差。研究人员没有采用试错法来解决这个问题，而是使用了量子计算辅助机器学习模型。具体来说，他们使用了主动学习和量子退火，前者是机器学习的一个子集，其中学习算法可以交互式地询问用户以标注数据，后者则利用量子物理学来寻找最优或接近最优的元素组合。量子辅助主动学习方法使研究人员能够优化 PML 结构的配置，并为他们带来了绝对的优势，罗告诉《新图集》。"它可以用来解决非常复杂的优化和设计问题，"他说。"这项工作中的复杂优化问题很难用传统算法来解决。"研究人员利用以前使用过的元件，制造出了一种透明涂层，可以在很大的入射角度范围内选择性地透射和反射光线。然后，他们对其进行了测试。镀膜窗户和普通玻璃窗户被垂直放置在相同的室外试验室中。研究人员测量了每个室的白天温度。他们还将玻璃窗水平放置，面向天空，模拟机动车的天窗进行测试。与普通玻璃相比，镀膜玻璃表现出更优越的性能，在各种入射角度下都能将温度降低 41.7 °F 至 45 °F（5.4 °C 7.2 °C）。"阳光与窗户之间的角度一直在变化，"罗说。"无论太阳在天空中的位置如何，我们的涂层都能保持功能性和效率。"为了估算使用光子结构作为窗户的制冷节能效果，研究人员使用 EnergyPlus 软件模拟了不同城市标准办公室的能耗。结果表明，美国所有城市每年可节约高达 97.5 兆焦耳/平方米。这种节能效果在世界各地的城市都得到了体现，包括热带气候地区的城市。上图：地图显示美国使用窗户涂层后估计每年可节省的制冷能源。下图：全球 16 个选定城市的年制冷能耗估算。研究人员预计，他们的新型窗户涂层将有多种用途，包括商业、住宅建筑和汽车。"我认为它对汽车车窗特别有用，"罗告诉《新地图集》。"它可以用作天窗/月窗玻璃。它甚至可以用于挡风玻璃，你必须保持挡风玻璃的透明，但它会泄露大量的空间加热紫外线和红外（红外线）阳光。"研究人员仍需确定窗口涂层的可扩展性。"这还不得而知，"罗说。"我不能说它是否......更便宜，但随着我们努力扩大规模，它们可能会很便宜。这种涂层可以使用工业规模的涂层工艺制造。涂层中的材料都是非常普通的材料（没有外来材料）。"这项研究发表在《细胞报告物理科学》杂志上。 ... PC版： 手机版：