科学家开发新水凝胶玻璃：阻挡太阳热量的同时允许可见光通过

科学家开发新水凝胶玻璃：阻挡太阳热量的同时允许可见光通过今年夏天，世界上很多地方都是闷热的，很多人都在考虑用更好的方法来冷却建筑物。中国的研究人员现在用水凝胶玻璃来装饰窗户，这种材料可以有选择地阻挡来自太阳的热量而不阻挡其光线。普通的玻璃被设计成允许可见光通过并照亮房间，但它与红外光的相互作用--作为热的感觉--就不那么理想了。玻璃让阳光中的近红外辐射通过，同时阻止中红外光从房间中逸出，从而使建筑物升温。在夏天，这种闷热会促使人们更频繁地打开空调，从而导致更多的能源消耗。为了尝试解决这个问题，武汉大学的科学家们现在已经试验了新的窗户材料，这些材料与光的互动方式不同。研究人员在玻璃上设计了一个只有几毫米厚的水凝胶涂层，以反射更多来自外部的近红外光，并允许更多的中红外光从内部流出，同时对可见光保持同样的透明。这个想法是可见光的光子可以穿透超过1米进入水中，而光谱中近红外部分的光子只能使其达到几毫米。由于水凝胶主要是水，这使其成为一种有用的选择性屏障。在测试中，研究小组发现水凝胶玻璃直接向太空发射多达96%的红外光，因为这些波长没有被大气阻挡。这将有助于保持建筑物内部的温度，其方式与其他辐射冷却系统相似。与此同时，普通玻璃对太阳辐射能的透射比约为84%。重要的是，水凝胶玻璃看起来并不比普通玻璃暗淡--事实上，它实际上能让更多的光线通过。根据水凝胶层的厚度，它允许高达92.8%的可见光进入房间，而普通玻璃为92.3%。研究小组在尺寸为20x20x20厘米的模型房屋上测试了水凝胶玻璃的性能，这些房屋有厚厚的隔热墙和一个大窗户。传感器显示，水凝胶玻璃窗将室内温度降低了3.5℃。研究小组表示，这种材料可以帮助减少制冷的能源消耗，这将有利于环境和减少成本。水凝胶也很常见，而且价格低廉，所以推广起来应该相对简单，这可能使它们比其他更复杂的智能窗更有优势。这项研究发表在《光电子学前沿》杂志上。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1310863.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1310863.htm

科学家研制出改进型中红外显微镜 清晰度提高30倍

科学家研制出改进型中红外显微镜清晰度提高30倍这幅插图左上方是用中红外线照射的细菌，下方显微镜发出的可见光帮助捕捉图像。细菌内部的化学图像比传统的中红外显微镜清晰30倍。图片来源：2024Ideguchi等人/《自然-光子学》（NaturePhotonics）研究人员说，这一最新进展产生了120纳米的图像，比典型的中红外显微镜的分辨率提高了30倍。能够在更小的范围内更清晰地观察样本，有助于多个领域的研究，包括传染病研究，并为未来开发更精确的中红外成像技术开辟了道路。微观领域是病毒、蛋白质和分子的栖息地。借助现代显微镜，我们可以大胆地观察自己细胞的内部结构。但即使是这些令人印象深刻的工具也有其局限性。例如，超分辨率荧光显微镜需要用荧光标记标本。这有时会对样本产生毒性，而且在观察时长时间暴露在光线下会漂白样本，这意味着它们不再有用。电子显微镜也能提供令人印象深刻的细节，但样本必须置于真空中，因此无法研究活体样本。相比之下，中红外显微镜可以提供活细胞的化学和结构信息，而无需对细胞进行着色或破坏。然而，由于中红外显微镜的分辨率相对较低，它在生物研究中的应用受到了限制。超分辨荧光显微镜可以将图像缩小到数十纳米（1纳米为一毫米的百万分之一），而中红外显微镜通常只能达到3微米左右（1微米为一毫米的千分之一）。然而，东京大学的研究人员在一项新的突破中，实现了比以往更高的中红外显微镜分辨率。"我们的空间分辨率达到了120纳米，即0.12微米。"东京大学光子科学与技术研究所的TakuroIdeguchi教授解释说："这一惊人的分辨率大约是传统中红外显微镜分辨率的30倍。"研究小组使用了"合成孔径"技术，该技术结合了从不同照明角度拍摄的多幅图像，以生成更清晰的整体图像。通常情况下，样品被夹在两个透镜之间。然而，透镜会无意中吸收部分中红外光。为了解决这个问题，研究人员将细菌样本（使用了大肠杆菌和RhodococcusjostiiRHA1）放在硅板上，硅板可以反射可见光并透过红外线。这样，研究人员就可以使用单透镜，用中红外光更好地照射样品，获得更详细的图像。"我们对能够如此清晰地观察细菌的胞内结构感到惊讶。我们显微镜的高空间分辨率可以让我们研究抗菌药耐药性等世界性问题，"Ideguchi说。"我们相信，我们可以从多个方向继续改进这项技术。如果我们使用更好的透镜和更短的可见光波长，空间分辨率甚至可以低于100纳米。有了更高的清晰度，我们希望研究各种细胞样本，以解决基础和应用生物医学问题。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428501.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428501.htm

研究人员展示了"挤压"红外光的新方法

研究人员展示了"挤压"红外光的新方法研究人员已经证明，一种特定类型的氧化物膜可以比块体晶体更有效地限制红外光，这对下一代红外成像技术具有重要意义。这些薄膜膜在压缩波长的同时保持所需的红外频率，从而实现更高的图像分辨率。研究人员利用过渡金属钙钛矿材料和先进的同步加速器近场光谱，表明这些膜中的声子极化子可以将红外光限制在其波长的10%以内。这一突破可能带来光子学、传感器和热管理领域的新应用，并可能轻松集成到各种设备中。图片来源：北卡罗来纳州立大学YinLiu“薄膜膜保持了所需的红外频率，但压缩了波长，使成像设备能够以更高的分辨率捕捉图像，”该论文的共同通讯作者、北卡罗来纳州立大学材料科学与工程助理教授YinLiu说道。“我们已经证明，我们可以将红外光限制在其波长的10%以内，同时保持其频率-这意味着波长循环所需的时间相同，但波峰之间的距离要近得多。块状晶体技术将红外光限制在其波长的97%左右。”“这种行为以前只是理论上的，但我们能够通过我们制备薄膜膜的方式和我们对同步加速器近场光谱的新用途首次在实验中证明它，”该论文的共同主要作者、北卡罗来纳州立大学材料科学与工程助理教授RuijuanXu说道。为了这项工作，研究人员使用了过渡金属钙钛矿材料。具体来说，研究人员使用脉冲激光沉积在真空室中生长出100纳米厚的钛酸锶(SrTiO3)晶体膜。这种薄膜的晶体结构质量很高，这意味着它几乎没有缺陷。然后将这些薄膜从生长它们的基底上取下，并放置在硅基底的氧化硅表面上。研究人员随后利用劳伦斯伯克利国家实验室先进光源的技术，在钛酸锶薄膜暴露于红外光时对其进行同步近场光谱分析。这使研究人员能够在纳米级捕捉到材料与红外光的相互作用。要了解研究人员学到了什么，我们需要讨论声子、光子和极化子。声子和光子都是能量在材料之间传播的方式。声子本质上是由原子振动引起的能量波。光子本质上是电磁能的波。可以把声子看作是声能的单位，而光子是光能的单位。声子极化子是准粒子，当红外光子与“光学”声子（即可以发射或吸收光的声子）耦合时就会产生。“理论论文提出了这样一种观点，即过渡金属钙钛矿氧化物膜将允许声子极化子限制红外光，”刘说。“而我们的工作现在表明，声子极化子确实限制了光子，并且还阻止光子超出材料表面。这项工作建立了一类用于控制红外波长光的新型光学材料，在光子学、传感器和热管理方面具有潜在的应用，想象一下，能够设计出使用这些材料通过将热量转化为红外光来散热的计算机芯片。”“这项工作也令人兴奋，因为我们展示的制造这些材料的技术意味着薄膜可以很容易地与各种各样的基底集成，”徐说。“这应该可以轻松地将这些材料整合到许多不同类型的设备中。”编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434557.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434557.htm

这种桌面小灯发射出的近红外线号称能改善人的情绪

这种桌面小灯发射出的近红外线号称能改善人的情绪因此，光疗灯越来越受欢迎。我不久前买了一个。它又大又笨重，像日光浴灯一样发出强光。这些产品依靠可见光光谱，为我们这些在电脑前度过漫长时光的人模拟太阳的影响。最近，光谱中的"近红外"（NIR）光段作为可见光的潜在替代品越来越受欢迎。顾名思义，近红外光谱介于红外线和可见光之间，大约在600纳米和1000纳米之间。据美国国立卫生研究院称，"光谱中远红（FR）至近红外（NIR）范围内的低强度光疗法，统称为光生物调制（PBM），作为一种新型工具，近年来在各种医疗条件下的实验性治疗应用中获得了全世界的关注"。本周末，在世界移动通信大会（MWC）上，一家名为Seaborough的荷兰公司（考虑到荷兰冬季缺少阳光，这家公司的名字很贴切）展示了用于取代大型SAD灯的小型设备。一个放在电脑旁边，另一个夹在显示器上方，看起来很像外置摄像头。这两种设备都插入USB端口供电。遗憾的是，这些设备只是概念验证。公司目前正在寻找合作伙伴，以获得技术许可。理想情况下，Seaborough希望最终将其内置到笔记本电脑中，使其能够更加普及，不过出现独立的第三方配件似乎也有可能。当然，这种设备很难评价它的实际效果，因为需要考虑到潜在的安慰剂效应。不过，科学家已经对这个问题进行了一些研究。就拿十年前发表的一篇论文来说吧："结果表明，仅6.5J-cm-2的PBM治疗对幸福感和健康有持续的积极好处，特别是改善情绪、减少嗜睡、降低IFN-γ和静息心率"。研究指出，这种影响只在冬季出现。此外，它也没有对参与者的昼夜节律产生有意义的影响。尽管如此，我们仍然可以说，很多东西还没有定论。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1420727.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1420727.htm

科学家开发出高效收集低品位热量以获取能源的创新方法

科学家开发出高效收集低品位热量以获取能源的创新方法UNIST能源与化学工程学院Hyun-WookLee教授（左）和他的研究团队。图片来源：UNIST由研究人员团队开发的突破性TREC系统利用结构振动模式，有效地将低品位热量转化为能量。这一进步可能会改变可穿戴技术和二次电池的能量转换。由蔚山国立科学技术学院(UNIST)能源与化学工程学院的Hyun-WookLee教授和Dong-HwaSeo教授共同领导的研究小组，与南洋理工大学的SeokWooLee教授合作新加坡大学在利用低品位热源（<100°C）进行高效能源转换方面取得了重大突破。他们的开创性工作重点是开发高效的热再生电化学循环（TREC）系统，该系统能够将微小的温差转化为可用能量。图1.示意图显示电池和TREC系统的不同机制。虽然电池系统（左）会损失一些存储的能量作为无法使用的能量，但TREC系统（右）可以在电池循环过程中将低品位废热能转化为电化学能。图片来源：UNIST传统的能量收集系统在有效利用低品位热源方面面临挑战。然而，TREC系统提供了一种颇有吸引力的解决方案，因为它们将电池功能与热能收集功能集成在一起。在这项研究中，研究团队深入研究了结构振动模式在增强TREC系统功效方面的作用。通过分析共价键的变化如何影响振动模式（特别是影响结构水分子），研究人员发现，即使是微量的水也会在氰化物配体的A1g拉伸模式中引起强烈的结构振动。这些振动极大地导致了TREC系统内较大的温度系数(ɑ)。基于这些见解，该团队使用钠离子水电解质设计并实施了高效的TREC系统。图2.TREC原理和PBA结构中水分子的影响。（上）去除水分子对CuHCFe结构和共价变化(-ICOHP/eV)的影响。给出了Cu─N和Fe─C键的平均-ICOHP值以及6个Fe─C键的-ICOHP值的SD。（中）水分子对氰化物配体伸缩振动模式的影响。（下）d)TREC全电池和半电池所收获的功量。低温和高温分别为10和60°C。基于O/Cu-x，全电池的电流密度设置为0.5C(30mAg−1)。图片来源：UNIST“这项研究为结构振动模式如何增强TREC系统的能量收集能力提供了宝贵的见解，”Hyun-WookLee教授解释道。“我们的研究结果加深了我们对普鲁士蓝类似物受这些振动模式调节的内在特性的理解，为改善能量转换开辟了新的可能性。”TREC系统的潜在应用非常广泛，特别是在可穿戴技术和其他存在小温差的设备中。通过有效捕获低品位热量并将其转化为可用能源，TREC系统为开发下一代二次电池提供了一条有前途的途径。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1400515.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1400515.htm

钙过量 - 科学家开发出杀死癌细胞的新方法

钙过量-科学家开发出杀死癌细胞的新方法钙离子在细胞功能中起着至关重要的作用，但如果钙离子含量过高，就会对细胞造成危害。研究人员最近开发出一种化合物，可通过调节细胞内的钙离子流入来靶向摧毁肿瘤细胞。这种创新方法利用了肿瘤组织内已有的钙离子，无需外部钙源。《AngewandteChemie》杂志上发表的一篇论文详细介绍了这一研究成果。生物细胞需要钙离子来维持线粒体（细胞的动力室）的正常运转。然而，如果钙离子过多，线粒体过程就会失衡，细胞就会窒息。由韩国首尔梨花女子大学的尹珠英（JuyoungYoon）领导的研究小组与来自中国的研究小组一起，利用这一过程开发出了一种协同抗肿瘤药物，它可以打开钙离子通道，从而在肿瘤细胞内引发致命的钙离子风暴。研究人员瞄准了两个通道，第一个是外膜上的通道，另一个是内质网中的钙通道，内质网也是一个储存钙离子的细胞器。位于外膜的通道在暴露于大量活性氧（ROS）时打开，而内质网中的通道则被一氧化氮分子激活。为了产生能打开外膜钙通道的ROS，研究人员使用了染料吲哚菁绿。这种生物活性剂可通过近红外线照射激活，不仅能引发导致ROS的反应，还能使环境升温。研究小组解释说，局部高温会激活另一种活性剂BNN-6释放一氧化氮分子，从而打开内质网中的通道。在肿瘤细胞系试验成功后，研究小组又在植入肿瘤的小鼠体内测试了一种注射制剂。为了创造出一种生物兼容的复合药物，研究人员将活性成分装入了微小的改性多孔硅珠中，这种硅珠对人体无害，但能被肿瘤细胞识别并转运到细胞内。将这些微珠注入小鼠血液后，研究人员观察到药物在肿瘤内积聚。照射近红外线成功地触发了作用机制，接受这种制剂的小鼠几天后肿瘤就消失了。作者强调，这种离子流入方法可能也适用于相关的生物医学研究领域，因为类似的机制可以激活不同于钙离子通道的离子通道，从而找到新的治疗方法。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1415569.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1415569.htm