中国科学家研发出“神奇材料” 无需芯片和电池便可发光

中国科学家研发出“神奇材料”无需芯片和电池便可发光该研究提出了基于“人体耦合”的能量交互机制，并成功研发出集无线能量采集、信息感知与传输等功能于一体的新型智能纤维，由其编织制成的智能纺织品无需依赖芯片和电池便可实现发光显示、触控等人机交互功能，这一突破性成果为人与环境的智能交互开辟了新可能，具有广泛应用前景。图片来源：Science期刊插图据悉，这一突破性成果为人与环境的智能交互开辟了新可能。东华大学材料科学与工程学院博士研究生杨伟峰为论文第一作者，纤维材料改性国家重点实验室（东华大学）王宏志教授、侯成义研究员，以及东华大学材料科学与工程学院张青红研究员为论文通讯作者。该研究工作由东华大学作为唯一通讯单位主导完成，合作单位包括新加坡国立大学与安徽农业大学。随着科技不断发展，智能可穿戴设备正逐渐成为我们生活的一部分，并在健康监测、远程医疗和人机交互等领域发挥着越来越重要的作用。相较于传统刚性半导体元件或柔性薄膜器件等，由智能纤维编织而成的电子纺织品具有更好的透气性和柔软度，被视为理想的可穿戴设备载体。目前，智能纤维的开发多基于“冯·诺依曼架构”，即以硅基芯片作为信息处理核心开发各种电子纤维功能模块，如信号采集的传感纤维、信号传输的导电纤维、信息显示的发光纤维、能量供应的发电纤维等。尽管这些功能单元可组合制成织物形态，但这种复杂的多模块集成技术还面临着一系列挑战。现阶段的智能纺织品仍依赖于芯片和电池，体积、重量和刚性大，难以同时满足人们对纺织品功能性和舒适性的需求。“人体耦合”智能纤维的工作机制及其与传统电子织物的对比。图片来源：东华大学该研究中，东华大学科研团队开创性地提出了“非冯·诺依曼架构”的新型智能纤维，有效地简化了可穿戴设备和智能纺织品的硬件结构，优化了它们的可穿戴性。该工作实现了将能量采集、信息感知、信号传输等功能集成于单根纤维中，并通过编织制成不依赖芯片和电池的智能纺织品。“不插电”就能发光发电的纤维，其中到底有怎样的奥妙呢？在我们的日常生活中，电磁场和电磁波无处不在，散布在环境中的这些电磁能量就是这种新型纤维的无线驱动力。而这些能量又是如何“传递”到纤维上面的呢？答案就是我们的身体。该工作提出把人体作为能量交互的载体，开辟了一条便捷的能量“通道”，原本在大气中耗散的电磁能量优先进入纤维、人体、大地组成的回路，恰恰就是这一“日用而不觉”的原理，促成了“人体耦合”的新型能量交互机制。在添加特定功能材料以后，仅仅经过人体触碰，这种新型纤维就会展现发光发电的“神奇一幕”。人体耦合电磁能量收集示意图。图片来源：东华大学图片来源：东华大学“这款新型纤维具有三层鞘芯结构，所采用的均是市面上比较常见的原材料。芯层为感应交变电磁场的纤维天线（镀银尼龙纤维）、中间层为提高电磁能量耦合容量的介电层（BaTiO3复合树脂）、外层为电场敏感的发光层（ZnS复合树脂）。原材料成本低，纤维和织物的加工都能够用成熟的工艺实现，已具备量产能力。”杨伟峰说。该工作还展示了这种基于人体耦合原理的智能纤维的几种应用：在不使用芯片和电池的情况下，实现了纤维触控发光、织物显示以及无线指令传输等功能。侯成义研究员表示，“这种新型纤维能够运用到服装服饰、布艺装饰等日用纺织品中，当它们与人体接触时，通过发光进行可视化的传感、交互甚至高亮照明，同时它们还能对人体不同姿态动作产生独特的无线信号，进而对智能家电等电子产品进行无线遥控。这些新颖的功能有望拓展电子产品的应用场景，甚至改变人们智慧生活的方式。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426411.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1426411.htm

“不插电” 也能发光发电 上海科研团队在智能纤维领域取得重要突破

“不插电”也能发光发电上海科研团队在智能纤维领域取得重要突破记者近日从东华大学获悉，该校材料科学与工程学院先进功能材料课题组在《科学》上发表了题为“Singlebody-coupledfiberenableschiplesstextileelectronics”的研究论文。该研究提出了基于“人体耦合”的能量交互机制，并成功研发出集无线能量采集、信息感知与传输等功能于一体的新型智能纤维，由其编织制成的智能纺织品无需依赖芯片和电池便可实现发光显示、触控等人机交互功能，这一突破性成果为人与环境的智能交互开辟了新可能，具有广泛应用前景。（央广网）

科学家发现一种涉及泄漏模式的新型耦合机制 推动光子学的发展

科学家发现一种涉及泄漏模式的新型耦合机制推动光子学的发展描述光在所开发的基于超材料的光学半导体的波导阵列中无串扰传播的插图。资料来源：KAIST集成超光子学小组在最近出版的《光科学与应用》（LightScience&Application）杂志上，韩国科学技术院（KAIST）电子工程系副教授SangsikKim和他在德克萨斯理工大学的学生证明，各向异性漏波可以利用亚波长光栅（SWG）超材料实现紧密间隔的相同波导之间的零串扰。这一与直觉相反的发现大大增加了横向磁（TM）模式的耦合长度，而由于横向磁（TM）模式的约束性较低，一直以来都是个难题。这项研究建立在他们之前对SWG超材料用于减少光学串扰的研究基础之上，包括控制蒸发波的集肤深度和各向异性导波模式中的特殊耦合。最近，SWG在光子学领域取得了重大进展，使各种高性能PIC元件成为可能。然而，TM模式的集成密度仍然面临挑战，其串扰大约是横向电（TE）模式的100倍，阻碍了高密度芯片集成。"我们的研究小组一直在探索用于密集光子集成的SWG，并取得了显著的改进。然而，以前的方法仅限于TE极化。在光子芯片中，还有另一种正交偏振TM，它可以使芯片容量翻倍，有时比TE更受欢迎，例如在渐变场传感中。"Kim解释说："TM比TE更难密集集成，因为它的波导宽高比通常较低，限制较少。"起初，研究小组认为使用SWG不可能减少串扰，因为他们预计泄漏模式会增强波导之间的耦合。然而，他们把重点放在了各向异性扰动与泄漏模式的潜力上，并假设可以实现交叉抵消。通过对泄漏SWG模式的模态特性进行耦合模式分析，他们发现了具有类似泄漏模式的独特各向异性扰动，从而实现了紧密间隔的相同SWG波导之间的零串扰。利用Floquet边界仿真，他们在业界现成的标准绝缘体上硅（SOI）平台上设计出了切实可行的SWG波导，与带状波导相比，其串音抑制效果显著，耦合长度增加了两个数量级以上。这一突破还大大降低了PIC内的噪声水平，对量子通信和计算、光学计量和生化传感具有潜在影响。研究人员进一步强调了他们工作的广泛意义，指出这种新颖的耦合机制可以扩展到其他集成光子学平台和波长范围，包括可见光、中红外和电信波段以外的太赫兹。这种惊人的耦合机制拓展了密集光子集成的潜力，打破了传统观念，推动了该领域的发展。随着研究的不断深入，光子学产业很可能会转向密度更大、噪声更低、效率更高的集成电路技术。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383385.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1383385.htm

科学家开发出水激活的新型一次性纸电池

科学家开发出水激活的新型一次性纸电池《科学报告》杂志上发表的一项概念验证研究概述了一种水激活的一次性纸电池。据科学家们说，它可以用来为各种低功率的一次性电子设备供电，例如用于追踪物品的智能标签、环境传感器和医疗诊断设备，从而将其对环境的影响降到最低。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1319635.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1319635.htm

环保技术新突破：科学家利用植物纤维素制成新型聚合物

环保技术新突破：科学家利用植物纤维素制成新型聚合物科学家们设计出了一种利用纤维素生产可回收且稳定的聚合物的方法，为传统塑料提供了一种可持续的替代品。这一研究成果为生产环保材料提供了新的可能性。上图为本研究开发的新型可回收聚合物制成的透明薄膜。资料来源：FengLi他们开发出了一种方便、多用途的方法，利用从植物纤维素中提取的化学物质制造各种聚合物；最重要的是，这些聚合物可以完全回收利用。该方法发表在《ACSMacroLetters》杂志上。纤维素是植物生物质中最丰富的成分之一，是所有植物细胞周围坚韧细胞壁的关键部分。纤维素很容易从稻草和锯末等植物废料中获取，因此，将纤维素用作聚合物生产的原料不会减少用于粮食生产的农业用地。纤维素是一种长链多糖聚合物，即由多个糖基（特别是葡萄糖）通过化学键连接而成。为了制造新型聚合物，北海道研究小组使用了两种市售的小分子，即由纤维素制成的左旋葡糖烯酮（LGO）和二氢左旋葡糖烯酮（Cyrene）。他们开发了新颖的化学工艺，将LGO和Cyrene转化为各种非天然多糖聚合物。通过改变聚合物的精确化学结构，可以生成不同的材料，用于各种可能的应用。"我们面临的最大挑战是控制将较小单体分子连接在一起的聚合反应，以及获得对普通应用足够稳定的多糖材料，同时还能在特定化学条件下被分解和回收。"左起研究小组的佐藤俊文、水上雄太、李锋和矶野拓也。图片来源：李锋李补充说，研究过程中最大的惊喜是他们制作的聚合物薄膜具有很高的透明度，这对于这些聚合物似乎最适合的专业应用来说可能至关重要。另一位通讯作者ToshifumiSatoh教授补充说：由于这些材料相当坚硬，可能难以用作塑料袋等柔性塑料材料，因此我认为它们更适合用作光学、电子和生物医学应用领域的高性能材料。世界各地的其他研究小组也在探索用植物制造塑料替代聚合物的潜力，其中一些"生物塑料"已经可以在市场上买到，但佐藤的研究小组为这一快速发展的领域增添了一个重要的新机会。研究小组现在计划探索更多的可能性，但可行的结构变化非常多，因此他们希望与计算化学、人工智能和自动合成方面的专家联手探索这些选择。"我们希望这项工作能开发出多种有用的非天然多糖聚合物，使其成为从生物质到高效回收的可持续合成闭环的一部分。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424673.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424673.htm

科学家开发出一种通过肠道淋巴系统被人体吸收的新抗癌药物

科学家开发出一种通过肠道淋巴系统被人体吸收的新抗癌药物来自密歇根大学的一个研究小组正在开发一种新的抗癌药物，它通过肠道的淋巴系统而非血管被吸收。这使得它有可能避开导致耐药性的分子信号通路，并与此同时提高抗癌能力并减少副作用。在今日（2022年8月17日）发表在《NatureCommunications》上的一项研究中，研究小组报告了一种新型激酶抑制剂，它能显著减少疾病、限制毒性并延长患有骨髓纤维化（一种急性白血病的前兆）小鼠的生存期。他们设计的口服药物LP-182同时还能针对磷酸肌醇3-激酶（也称为PI3K）和丝裂原活化蛋白激酶（称为MAPK）。两者都是驱动高比例癌症的分子信号通路。在癌症治疗中经常使用组合疗法来针对不同的癌细胞弱点。然而由于这些药物在体内循环并以不同的速度被吸收和清除，维持每种单独药物的正确治疗平衡可能是一个挑战。密歇根大学医学院RogerA.Berg放射学研究教授、论文的第一作者BrianD.Ross博士称，将每种药物维持在有效的必要浓度同时又要限制药物的毒性和副作用这件事尤其棘手。如果不能取得这种平衡就会损害药物组合的抗癌效果并可能导致耐药性--因为PI3K和MAPK的串扰可以激活下游途径来抵制治疗。即使一种药物阻断了一种途径，另一种途径也能提供一种逃逸的生存途径来补偿并继续生长。跟传统的口服药物不同，这些药物通常被设计为迅速吸收到血液中，治疗骨髓纤维化小鼠的科学家发现，LP-182首先被肠道的淋巴系统吸收。淋巴系统作为一个储存库，将药物跟身体的其他部分分开并随着时间的推移逐渐将疗法释放到一般循环中以此将药物浓度维持在最佳治疗水平。Ross说道：“在治疗窗口内，我们能保持对两种不同途径的靶向抑制，这两种途径是相互对话的。这证明了将抗癌药物直接送入淋巴系统的可行性，这为改善癌症治疗效果和减少药物本身的副作用提供了巨大的新机会。”在骨髓纤维化中，骨髓中形成了过多的瘢痕组织，而这会破坏正常的血细胞生产。过度活跃的分子信号传导会导致恶性干细胞增殖、广泛的纤维化、脾脏肿大及进行性骨髓衰竭。该疾病通过淋巴组织扩散，这也是癌症转移的一个常见途径。这意味着Ross和他的团队的发现可能会提供新的策略来防止癌症扩散。此外，Ross称，由于肠道的淋巴系统藏有人体一半以上的免疫细胞，该研究的结果可以为治疗其他疾病提供方法。Ross和他的同事们将继续扩大LP-182的临床前研究，并打算在人类骨髓纤维化患者中进行一期临床试验。另外，正在开发更多的淋巴靶向激酶抑制剂将用于治疗实体肿瘤--包括乳腺癌、脑癌、胃肠癌和胰腺癌及狼疮和多发性硬化症等自身免疫性疾病。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1305551.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1305551.htm