打破全息术的障碍：革命性的超材料扩展了光谱的可能性

打破全息术的障碍：革命性的超材料扩展了光谱的可能性研究人员开发了一种在可见光和紫外光谱区域生成元全息图的方法，克服了先前的限制。他们还设计了一种方法，利用偏振特性和液晶，将两个不同的全息相位分布编码到单个超表面上，从而在安全技术中产生潜在的应用。图片来源：纳米视野尽管如此，值得注意的是，超表面具有固有的局限性，例如其存储信息的能力有限以及仅在可见光谱内生成全息图的能力。由浦项科技大学（POSTECH）机械工程系和化学工程系的JunsukRho教授以及机械工程系的JoohoonKim组成的研究小组已经实现了适用于这两种材料的元全息图的生成。可见光和紫外光谱区。（左）当不施加电场时，液晶单元线性排列，导致光线顺时针旋转。相反，当施加电场时，液晶单元的排列变得非线性，导致光沿不同方向旋转。（右）新方法通过设计对光的方向做出响应来促进生成两个不同的全息图。图片来源：浦项科技大学该研究成果发表在国际知名期刊《NanoscaleHorizons》的封面内页上。全息图生成仅限于可见光谱范围，主要归因于大多数物体在紫外线范围内表现出的光吸收。然而，研究团队通过在超表面中加入一层特殊配方的气体成分薄层，有效地解决了这一挑战，从而在可见光和紫外线区域内实现了全息传输效率的显着提高。此外，该团队还完成了将两个不同的全息相位分布编码到单个超表面上。光的偏振特性控制其在空间中的传播。利用这种现象，该团队的方法能够为顺时针圆偏振光和逆时针圆偏振光提供全息信息，有效地将编码到超表面上的信息量增加一倍。为了便于实际实施，该团队采用了液晶（手机和液晶显示器中常用的组件），可以方便地操纵光的旋转方向。实验结果表明，在没有电场的情况下，光呈现顺时针旋转，从而产生A型全息图。相反，施加电场会引起不同的光旋转方向，从而生成B型全息图。本质上，研究团队设计了一种能够根据电场存在与否呈现不同全息图的设备。领导这项研究的JunsukRho教授强调了这一突破，他评论道：“这项研究的意义重大，因为它克服了仅适用于可见光区域的元全息图的局限性，并且我们已经实现了在两种情况下同时生成元全息图。”可见光和紫外光域。”他补充说：“这种提出的超表面在防伪措施、身份识别和护照等安全技术方面具有广阔的应用前景。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366981.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1366981.htm

感知看不见的线索：蝴蝶仿生学如何帮助科学家检测癌症

感知看不见的线索：蝴蝶仿生学如何帮助科学家检测癌症伊利诺伊大学的研究人员从蝴蝶的紫外线视觉中获得灵感，开发出一种成像传感器，能够识别紫外线并区分癌细胞和健康细胞，准确率高达99%。这种创新型传感器将过氧化物纳米晶体与硅技术相结合，有望应用于癌症手术和生物研究，并得到了美国的大笔资助。生物启发成像传感器上方的蝴蝶图案。资料来源：伊利诺伊大学香槟分校Grainger工程学院受Papilioxuthus蝴蝶增强视觉系统的启发，一个研究小组开发出了一种成像传感器，能够"看到"人眼无法看到的紫外线范围。传感器的设计采用了堆叠光电二极管和过氧化物纳米晶体（PNC），能够对紫外线范围内的不同波长成像。利用生物医学标记（如氨基酸）的光谱特征，这种新型成像技术甚至能够区分癌细胞和正常细胞，可信度高达99%。这项由伊利诺伊大学香槟分校电气与计算机工程教授维克多-格鲁耶夫（ViktorGruev）和生物工程教授聂树明领导的新研究最近发表在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上。Gruev说："蝴蝶能够感知紫外线光谱中的多个区域，我们从蝴蝶的视觉系统中汲取了灵感，设计出了一款能够复制这种功能的相机。我们通过使用新型的过氧化物纳米晶体，并结合硅成像技术来实现这一目标，这种新型相机技术可以探测多个紫外线区域。"紫外线是波长比可见光短（但比X射线长）的电磁辐射。我们最熟悉的是来自太阳的紫外线辐射及其对人体健康的危害。紫外线根据不同的波长范围分为三个不同的区域--UVA、UVB和UVC。由于人类无法看到紫外线，因此捕捉紫外线信息，尤其是分辨每个区域之间的细微差别具有挑战性。蝴蝶却能看到紫外线光谱中的这些细微差别，就像人类能看到蓝色和绿色的深浅一样。格鲁耶夫指出："我很好奇它们是如何看到这些微小变化的。紫外线是非常难以捕捉的，它会被所有东西吸收，而蝴蝶却能做得非常好。"人类的视觉是三基色的，有三个感光器，感知到的每一种颜色都可以由红、绿、蓝三种颜色组合而成。然而，蝴蝶的眼睛是复眼，有六个（或更多）感光器，对光谱的敏感度各不相同。特别是黄色的亚洲燕尾蝶Papilioxuthus，它不仅有蓝色、绿色和红色受体，还有紫色、紫外线和宽带受体。此外，蝴蝶还具有荧光色素，可以将紫外线转化为可见光，然后很容易被光感受器感知。这使它们能够感知环境中更多的颜色和细节。除了感光器数量的增加，蝴蝶的感光器还呈现出独特的分层结构。为了复制Papilioxuthus蝴蝶的紫外线感知机制，UIUC团队通过将一层薄薄的PNC与硅光电二极管的分层阵列相结合来模拟这一过程。PNCs是一类半导体纳米晶体，具有类似量子点的独特性质，改变粒子的大小和组成就能改变材料的吸收和发射性质。在过去几年中，PNCs已成为太阳能电池和LED等不同传感应用中的一种有趣材料。PNC在探测紫外线（甚至更低）波长方面表现出色，而传统的硅探测器却无法做到这一点。在新型成像传感器中，PNC层能够吸收紫外线光子，并重新发出可见光（绿色）光谱，然后被分层硅光电二极管检测到。对这些信号进行处理后，就能绘制和识别紫外线特征。与健康组织相比，癌症组织中存在浓度更高的各种生物医学标记物--氨基酸（蛋白质的组成成分）、蛋白质和酶。在紫外线的激发下，这些标记物在紫外线和部分可见光谱中发光并发出荧光，这一过程被称为自发荧光。"紫外线区域的成像一直受到限制，我认为这是取得科学进步的最大障碍。现在，我们发明了这种技术，可以对紫外光进行高灵敏度成像，还能分辨微小的波长差异。"由于癌细胞和健康细胞的标记物浓度不同，因此光谱特征也不同，因此可以根据它们在紫外光谱中的荧光来区分这两类细胞。研究小组评估了他们的成像设备分辨癌症相关标记物的能力，发现该设备能够区分癌症细胞和健康细胞，置信度高达99%。格鲁耶夫、聂和他们的合作研究团队设想能在手术中使用这种传感器。最大的挑战之一就是知道要切除多少组织才能确保边缘清晰，而这种传感器可以帮助外科医生在切除癌症肿瘤时更容易做出决策。"这种新的成像技术使我们能够区分癌细胞和健康细胞，并开辟了健康领域以外的令人兴奋的新应用，"聂说。除了蝴蝶之外，还有许多其他物种也能看到紫外线，有了探测紫外线的方法，生物学家就有了更多了解这些物种的有趣机会，比如它们的狩猎和交配习惯。将传感器置于水下也有助于更好地了解水下环境。虽然很多紫外线会被水吸收，但仍有足够的紫外线会对水产生影响，而且水下有很多动物也能看到和利用紫外线。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1395171.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1395171.htm

“紫外线眼睛”UVEX将在NASA的新任务中探索宇宙

“紫外线眼睛”UVEX将在NASA的新任务中探索宇宙由Swift航天器拍摄的仙女座星系紫外线图像。即将推出的UVEX将能拍摄更详细的紫外线图像NASA/Swift/StefanImmler（GSFC）和ErinGrand（UMCP）说到望远镜，紫外线是光谱中被忽视的部分--大多数望远镜倾向于关注可见光和红外线波长，而这两种波长可以说有更多的看点。毕竟，大多数恒星的紫外线都不是很明显，但这并不意味着那里什么都没有。最热的天体都会放射出紫外线，包括接近生命开始和结束的恒星，以及超新星和中子星碰撞等高能事件。因此，UVEX有三大目标：首先，它将进行近紫外光和远紫外光的全天空巡天，绘制出比现有紫外地图更深入、更详细的紫外地图，这要归功于它的仪器比银河探索者（GALEX）上的仪器灵敏度高出50到100倍，银河探索者的前身曾在2003年至2013年间运行。其次，UVEX将善于发现温度高但质量和金属含量低的恒星和星系，这类恒星和星系很难被其他类型的光线探测到。最后，它还能在短时间内旋转，以调查瞬时事件，如恒星坍缩并引发超新星，或指向引力波信号源，查看是否有紫外线闪烁。UVEX任务已酝酿多年，但现在已被美国国家航空航天局选入其"探索者计划"，击败了关注X射线的STAR-X等其他提案。UVEX预计于2030年发射，任务期限为两年，加上发射费用，价格约为3亿美元。一旦任务启动并正常运行，UVEX将提供独特的宇宙视角，与最近发射的欧几里德和詹姆斯-韦伯太空望远镜以及即将发射的维拉-C-鲁宾天文台和南希-格蕾丝-罗曼太空望远镜协同工作，所有这些望远镜都可以观测可见光和红外光。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1418073.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1418073.htm

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。LeilaAlidokht（左）和MarianaLanzarini-Lopes（右）与研究生研究助理AthiraHaridas（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LeilaAlidokht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：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425972.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425972.htm

NASA的OSIRIS-REx接近揭示具有里程碑意义的小行星样本

NASA的OSIRIS-REx接近揭示具有里程碑意义的小行星样本美国国家航空航天局约翰逊航天中心的OSIRIS-REx策展团队成员开始从科学罐的航空电子设备甲板上拆卸和翻转TAGSAM（Touch-and-Go样品机制）。资料来源：美国国家航空航天局/詹姆斯-布莱尔保护科学家于周一和周二从TAGSAM头的顶部拆下了14块圆形见证板。这些板子用于在任务期间的不同时间点监测航天器的内部环境条件，并被小心地保存起来，以便了解污染情况。在取下所有14块板并收集剩余的松散灰尘后，研究小组将TAGSAM头从其航空电子设备甲板平台上取下，并首次有机会查看头底部的24个表面接触垫和收集器头下方的小行星样本。这幅艺术家的概念图展示了OSIRIS-REx（起源光谱解读资源识别安全--岩石资源管理器）航天器利用"触摸和取样臂机制"（TAGSAM）接触小行星贝努。这次任务成功地将贝努表面涂层样本送回地球进行研究。资料来源：美国国家航空航天局2020年10月，当样本采集器接触到小行星时，这些表面接触垫直接捕获了来自贝努表层的细粒小行星岩石和尘埃。接触垫中的材料将提供一组独特的样本，让科学家了解贝努表面的状况。捕获环上和捕获环内部的小行星材料来自样本采集活动。在采集过程中，TAGSAM向贝努发射氮气，将小行星颗粒从地表下19英寸（50厘米）深处推入TAGSAM头部，头部用挡板密封。如果收集到的颗粒撑开挡板，它们就会掉落到捕获环的内部区域。因此，这两组收集到的材料将为科学家提供有关地表材料和地表下更深处材料的信息。总之，这些来自小行星的细粒度样本将帮助科学家和研究人员对小行星贝努的地质历史、撞击历史以及对小行星撞击评估的影响有新的发现。大块样本的图像和早期分析结果将在美国东部时间10月11日星期三上午11点举行的NASA现场活动中揭晓。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388735.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388735.htm

哈勃的紫外线之眼以全新的视角揭示木星的大红斑

哈勃的紫外线之眼以全新的视角揭示木星的大红斑美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜揭示了木星的紫外线景象。图片来源：NASA、ESA和M.Wong（加州大学伯克利分校）；处理：GladysKober（NASA/美国天主教大学）：GladysKober（美国国家航空航天局/美国天主教大学）虽然人眼看到的风暴是红色的，但在这张紫外线图像中，它看起来更暗，因为高空的雾霾粒子会吸收这些波长的光线。由于颗粒大小、成分或高度的不同，带红色、波浪状的极地烟雾对这些光的吸收略少。创建这张紫外线图像所使用的数据是哈勃研究木星隐形超级风暴系统提案的一部分。研究人员计划利用哈勃数据绘制深水云图，以确定木星大气层中的三维云结构。哈勃对外行星的观测由来已久。从舒梅克-列维9号彗星撞击到研究木星风暴，哈勃长达数十年的职业生涯和独特的有利位置为天文学家提供了宝贵的数据，以绘制这颗动态行星的演变图。哈勃的紫外线观测能力使天文学家能够研究人眼无法看到的短波高能量光。紫外光揭示了迷人的宇宙现象，包括来自嵌入局部星系中最热、最年轻恒星的光；恒星之间物质的成分、密度和温度；以及星系的演变。这是一幅假彩色图像，因为人眼无法探测到紫外线。因此，可见光光谱中的颜色被分配给了每张使用不同紫外线滤光片拍摄的图像。在这种情况下，每种滤光片的指定颜色是蓝色蓝色：F225W；绿色：F275W；红色：F275W：F275W和红色：F343N。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1394921.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1394921.htm