研究人员利用多级磁记录技术实现磁区密度超过10Tbit/in²的超高密存储

研究人员利用多级磁记录技术实现磁区密度超过10Tbit/in²的超高密存储数据中心越来越多地将大量数据存储在硬盘驱动器（HDD）上，这些驱动器使用垂直磁记录（PMR）技术，以大约1.5Tbit/in²的磁区密度存储信息。然而，要过渡到更高的磁区密度，需要一种由铂铁晶粒组成的高各向异性磁记录介质，并结合热辅助激光写入技术。这种方法被称为热辅助磁记录（HAMR），能够维持高达10Tbit/in²的磁区记录密度。此外，与硬盘技术中使用的二进制记录层相比，通过存储3或4层的多记录层，根据新的原理，记录密度有可能超过10Tbit/in²。目前使用的HAMR系统（上）和三维磁记录系统（下）示意图。在三维磁记录系统中，每个记录层的居里温度相差约100K，通过调整激光功率将数据写入每个记录层。资料来源：高桥幸子NIMS、ThomasChang希捷科技、SimonGreaves东北大学在这项研究中，研究人员通过制造晶格匹配的FePt/Ru/FePt多层薄膜，并以Ru作为间隔层，成功地将铁铂记录层进行了三维排列。磁化测量结果表明，两个铁铂层具有不同的居里温度。这意味着，通过调整写入时的激光功率，可以实现三维记录。此外，我们还通过记录模拟，使用模仿制作介质的微观结构和磁性能的介质模型，证明了三维记录的原理。三维磁记录方法可以通过在三个维度上堆叠记录层来提高记录容量。这意味着可以用更少的硬盘存储更多的数字信息，从而为数据中心节约能源。今后团队还有计划开发缩小铁铂晶粒尺寸、改善取向和磁各向异性的工艺，并堆叠更多的铁铂层，以实现适合作为高密度硬盘实际使用的介质结构。这项研究发表于2024年3月24日的《材料学报》（ActaMaterialia）。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427310.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427310.htm

研究人员创建3D模型以摄影测量法了解花卉的进化

研究人员创建3D模型以摄影测量法了解花卉的进化Rhytidophyllumauriculatum和Rhytidophyllumvernicosum之间杂交的三维图像摄影测量法使用从不同角度拍摄的照片收集的信息。由于对照片中存在的共同点进行三角测量，这可以重建一个花卉的三维模型。然后利用照片中的信息将颜色应用到三维花朵上。据研究人员说，摄影测量有可能通过提供一种简单的方法来获取三维形态学数据，从而促进花卉进化和生态学的研究。花朵的数据库，甚至是完整植物的数据库可以让科学家和公众最终看到一直隐藏在视野之外的植物物种的独特特征。"在植物世界中看到的各种形状和颜色是很难用简单的摄影来捕捉的。这就是为什么我对调整技术工具以捕捉花朵的形态产生了兴趣，"麦吉尔大学教授丹尼尔·肖恩说，他在葡萄种植研究所做研究时，第一次有了将摄影测量学应用于花卉的想法。了解花卉的进化是很重要的，因为花卉是通过物种进化实现植物多样化的主要驱动力，这是植物生物多样性的一个主要决定因素。"我们认为将有助于推进我们对花卉如何在与传粉者的互动中实现多样化的理解。由于我们的3D模型，我们可以从各个角度欣赏花朵。"通过形状和颜色吸引传粉者植物的花拥有极其复杂多样的三维结构。捕捉它们的形态对于理解它们的发展和进化非常重要。91%的开花植物与传粉者互动，以确保它们在三维环境中的繁殖。花的形态和颜色像磁铁一样作用于传粉者，吸引他们。然而，研究人员解释说，花卉的三维结构很少被研究。研究人员说，与其他现有的方法相比，使用摄影测量法具有真正的优势，特别是X射线显微层析技术，它是迄今为止最广泛使用的建立三维花卉模型的方法。蒙特利尔大学生物科学专业的博士生、该研究的主要作者MarionLeménager说："摄影测量法更容易获得，因为它很便宜，几乎不需要专门的设备，甚至可以直接在大自然中使用。此外，摄影测量法的优点是可以重现花朵的颜色，而使用X射线的方法是不可能完成的。"最初的结果尽管并不完美，但足以说服Leménager在她的论文中用一章来讨论这个问题。花的某些部分仍然难以进行三维重建，例如反射的、半透明的或非常多毛的表面。寻找答案蒙特利尔大学教授西蒙-乔利（SimonJoly）说："我们的研究工作已经表明，对于可见的花朵结构，摄影测量法的效果至少与更复杂和昂贵的X射线方法一样好，由于蒙特利尔植物园的活体收藏，我们对苦苣苔科家族的植物，如非洲紫罗兰的研究表明，使用这种技术制作的3D模型使我们能够探索大量关于花卉进化的问题。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1340397.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1340397.htm

研究人员利用3D纳米技术培育眼部细胞 有望治疗失明

研究人员利用3D纳米技术培育眼部细胞有望治疗失明老年黄斑变性分为"干性"和"湿性"两种。干性黄斑变性是指黄斑中的RPE细胞发生坏死，随着时间的推移导致视力下降。这是最常见的类型，主要影响老年人。在较罕见的湿性黄斑部退化症中，黄斑内异常的血管生长会导致液体和血液渗漏，损害视网膜并破坏RPE细胞，从而导致视力急剧下降。英国安格利亚鲁斯金大学（AngliaRuskinUniversity）的研究人员开展了一项新研究，探讨是否有可能用纳米技术培育出的新鲜RPE细胞替代受损的RPE细胞。为此，他们采用了电纺丝技术，即通过电场牵引聚合物流体，将液体分解成超细微纤维，从而制造出三维纳米纤维支架。据研究人员所知，这是首次利用电纺丝技术制造支架，并在其上生长RPE细胞。支架是用聚丙烯腈（PAN）和杰发明这两种聚合物的组合制成的，选择这两种聚合物是因为它们具有高机械强度和与水混合的能力。支架经过氟西诺龙醋酰胺处理，这是一种常见的外用类固醇药物，用于减轻皮肤病引起的炎症。研究人员在这里使用它是为了降低支架引起炎症反应的可能性。研究人员发现，他们的抗炎涂层支架增强了RPE细胞的生长、分化和功能。他们培育出的细胞在长达150天的时间里仍能保持健康和活力。该研究的通讯作者芭芭拉-皮尔斯西奥内克（BarbaraPierscionek）说："过去，科学家会在一个平面上培育细胞，这与生物学无关。利用这些新技术，细胞系已被证明能在支架提供的三维环境中茁壮成长"。研究人员说，他们的新技术为治疗像老年性视网膜病变这样的视力疾病提供了一种很有前景的方法。他们目前正在研究如何将这些新培育的细胞移植到人眼中。这项研究发表在《材料与设计》（Materials&Design）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1374055.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1374055.htm

通向3D材料革命的大门：研究人员为石墨注入石墨烯元素

通向3D材料革命的大门：研究人员为石墨注入石墨烯元素华盛顿大学领导的研究小组发现，将石墨烯薄片以很小的扭曲角度堆叠在块状石墨上（上图），石墨烯-石墨界面（黄色）上的"奇异"特性就会渗入石墨本身。资料来源：埃利斯-汤普森多年来，科学家们一直在探索由单层原子组成的二维材料的潜力，以彻底改变计算、通信和能源等各个领域。在这些材料中，电子等亚原子粒子只能在二维空间运动，这导致了电子的异常行为和所谓的"奇异"特性。这些特性包括奇异的磁性、超导性和电子间的其他集体行为--所有这些都可能在计算、通信、能源和其他领域大有用武之地。传统上，研究人员认为这些奇异的二维特性只存在于单层薄片或短堆栈中，而这些材料的所谓"块体"版本则由于其复杂的三维原子结构而表现出不同的行为。与上述假设相反，华盛顿大学领导的研究小组于7月19日在《自然》杂志上发表的一项突破性研究表明，有可能赋予石墨这种日常铅笔中的大块三维材料以类似于其二维对应物石墨烯的特性。这一突破不仅出乎意料，研究小组还认为其方法可用于测试类似类型的块状材料是否也能具有类似二维的特性。如果是这样，二维薄片将不会是科学家们推动技术革命的唯一来源，块状三维材料可能同样有用。"将单层堆叠在单层上--或将两层堆叠在两层上--几年来一直是揭示二维材料新物理特性的重点。在这些实验方法中，出现了许多有趣的特性，"资深作者、华大物理学和材料科学与工程学助理教授马修-扬科维茨（MatthewYankowitz）说。"但是，如果不断增加层数会发生什么呢？最终，它必须停止，对吗？这就是直觉的暗示。但在这种情况下，直觉是错误的。在三维材料中混合二维特性是可能的。"由大阪大学和日本国立材料科学研究所的学者组成的研究小组采用了一种常用的方法来处理二维材料。他们以很小的扭曲角度将二维薄片堆叠在一起。研究人员将单层石墨烯置于薄的块状石墨晶体之上，并在两者之间引入了约1度的扭曲角。他们不仅在扭曲的界面上，而且在块状石墨内部发现了新颖的、意想不到的电学特性。Yankowitz同时也是华大清洁能源研究所和华大纳米工程系统研究所的教员，他解释说，扭曲角对于产生这些特性至关重要。二维薄片（如两片石墨烯）之间的扭曲角度会产生所谓的摩尔纹，从而改变电子等带电粒子的流动，诱导材料产生奇特的性质。在石墨和石墨烯的实验中，扭转角度也诱发了摩尔纹，产生了令人惊讶的结果。仅在石墨烯-石墨界面引入的扭曲改变了整个石墨材料的电特性。当施加磁场时，石墨晶体深处的电子表现出与扭曲界面类似的异常特性。从本质上讲，单个扭曲的石墨烯-石墨界面变得与块状石墨的其他部分密不可分地混合在一起。"虽然我们只是在石墨表面产生摩尔纹，但由此产生的特性却渗透到整个晶体中，"共同第一作者、华盛顿大学物理学博士后研究员达肯-沃特斯（DacenWaters）说。对于二维薄片来说，摩尔纹产生的特性可用于量子计算和其他应用。在三维材料中诱导类似的现象，将为研究不寻常和奇异的物质状态以及如何将它们带出实验室、带入我们的日常生活提供新的方法。共同第一作者、华盛顿大学物理学博士生埃利斯-汤普森（EllisThompson）说："整个晶体都呈现出这种二维状态。这是影响块体材料中电子行为的一种全新方式。"扬科维茨和他的团队认为，他们在石墨烯和块状石墨晶体之间产生扭转角的方法可以用来制造其姊妹材料的2D-3D混合体，包括二碲化钨和五碲化锆。这将开启一种新方法，利用单一二维界面重新设计传统块体材料的特性。Yankowitz说："这种方法可以成为研究具有混合二维和三维特性的材料中令人兴奋的新物理现象的一个真正丰富的乐园。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1371903.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1371903.htm

研究人员利用钻石缺陷实现数据存储突破

研究人员利用钻石缺陷实现数据存储突破纽约城市学院的物理学家们正在把钻石变成现代数据存储的宝库。发表在《自然-纳米技术》（NatureNanotechnology）上的一项研究重点介绍了理查德-G-蒙日（RichardG.Monge）和汤姆-德洛德（TomDelord）领导的研究。秘密在于钻石中所谓的"色彩中心"。它们是原子缺失的微小瑕疵，形成的斑点可以吸收光线。"这意味着我们可以在钻石的同一个地方存储许多不同的图像，方法是使用颜色略有不同的激光，将不同的信息存储到相同微观斑点中的不同原子中，"CCNY的博士后助理研究员汤姆-德洛德（TomDelord）解释说。通常情况下，光学数据存储会遇到一个叫做衍射极限的障碍--这是一种物理障碍，会阻止数据过于紧密地写入。CCNY的方法巧妙地避开了这个问题。通过调整所使用光的颜色（或波长），他们可以将不同颜色的中心靠近，从而在极小的空间内存储更多的数据。这不仅仅是一种一劳永逸的技术。写入这些钻石缺陷的数据可以反复擦除和重写。德洛德称，这项新技术使他们的团队能够在分子水平上写入和读取"精确到单个原子"的微小数据位。该团队实现了每平方英寸25GB的数据密度--想象一下在比邮票还小的空间里存储整张蓝光光盘的内容吧。加州大学洛杉矶分校团队与钻石的合作是探索用于数据存储的非传统材料的大趋势的一部分。例如，微软的"硅项目"（ProjectSilica）正在尝试将石英玻璃用于云存储解决方案。利用玻璃的耐久性来存储数据，有助于将大量数字数据保存几个世纪。这将产生巨大的影响，虽然使用钻石似乎是一件昂贵的事情，但实验室培育的钻石有可能使这项技术在商业上被接受。如果这种方法能应用于其他材料或室温条件下，它将彻底改变计算和数字存储的游戏规则。想象一下，一颗钻石不仅能在你的手指上闪闪发光，还能容纳一个藏书、照片等内容的图书馆。同样，数据存储领域的另一项突破是陶瓷纳米存储器的开发。这项技术有望颠覆价值5000亿美元的存储产业，利用先进材料以更紧凑、更耐用、更节能的方式存储数据。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1403055.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1403055.htm

研究人员首次实现用纯木材料3D打印物品

研究人员首次实现用纯木材料3D打印物品首先，在3D打印介质中使用木材并不是一个新想法。我们以前还看到过用从木材中提取的纤维素打印出的木质物品，以及用锯末与生物环氧树脂混合制成的3D打印吉他。麻省理工学院的科学家甚至正在开发一种方法，将实验室培养的木材培育成预定的三维形状。然而，休斯顿莱斯大学的研究人员声称，他们是第一批用完全由木材天然成分组成的材料3D打印出真正木制物品的人。除了水之外，粘稠的墨水还包括纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶体和木质素--后者是一种有机聚合物，构成了包括树木在内的植物的大部分支撑组织。纤维素和木质素都可以从林业、建筑业和消费品行业产生的木材废料中获取。木墨是通过一种称为直接墨水写入（DIW）的3D打印工艺来连续分层构建物体的。这与常用的熔融沉积建模（FDM）技术类似，熔融材料从喷嘴中挤出，冷却后硬化。在DIW技术中，材料不是冷却，而是通过烧结工艺变成固体形式。对于木质油墨来说，烧结过程包括在-85ºC(-121ºF)温度下冷冻干燥印刷物体48小时，然后在180ºC(356ºF)温度下加热20至30分钟。加热步骤将木质素转化为一种"分子胶"，将纤维素纤维和晶体结合在一起。部分3D打印木制品，包括一张小桌子和一把小椅子据报道，用这种材料打印出来的小物件在外观、结构、质地、热稳定性甚至气味方面都与天然木材十分相似。它们在机械强度上也比天然轻木更强，天然轻木在研究中被用作基线。还有一个额外的好处，就是它们在废弃后可以生物降解。但更重要的是，用油墨打印物品时，只使用打印该物品所需的油墨量。相比之下，用天然木块雕刻或碾磨物品时，去掉的所有木料都会被浪费掉。首席科学家穆罕默德-拉赫曼（MuhammadRahman）副教授说："直接利用自身天然成分创建木结构的能力为更加环保和创新的未来奠定了基础。它预示着一个可持续3D打印木结构的新时代。"科学家们承认，该过程中的冷冻干燥和加热步骤需要大量能源，因此他们正在探索替代方法。他们的研究论文最近发表在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424440.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424440.htm