科学家借助仿生学意外地创造出世界上最轻的涂料

科学家借助仿生学意外地创造出世界上最轻的涂料以孔雀的羽毛为例。孔雀羽毛中的亚显微脊线和轮廓会使光线发生衍射，从而产生我们所看到的彩虹色和绿色。这种自然色彩被称为结构性色彩。中佛罗里达大学的科学家们已经开发出一种"独一无二"的涂料，模仿我们在自然界看到的结构性色彩。研究报告《超轻质子结构颜色涂料》的共同作者DebashisChanda和他的团队无意中发现了这一发现。最初的目标是使用电子束蒸发器制作一个长的连续铝镜。然而，在无数次失败的尝试之后，他们注意到铝结成一团，形成微观的"纳米岛"。这种结块使镜子无法形成镜子所需的高反射率表面。放大10倍的孔雀羽毛的丝状物。图片来源：WaldoNeil然而，他注意到，当环境光照射到纳米颗粒时，铝的电子变得激动起来，导致它们振荡。此外，电子与不同波长的光发生共振，这取决于纳米粒子的大小。白光打在不平坦的表面上，在最后反射成单一颜色之前，在其脊背上反弹。Chanda说："只要改变纳米粒子的尺寸，你实际上就可以创造出所有的颜色。"因此，该团队开始努力创造各种颜色的涂料，在双面镜中生长铝纳米片，然后专门将它们"溶解"成糖粉一样的灰尘。然后，他们将各种颜色的材料与粘合剂混合，制成涂料。由于其结构性质，只需要一个非常薄的涂层就可以给一个表面着色。他说，一滴葡萄干大小的涂料就能涂满一扇门的两面。这一特性使其成为超轻产品，这对航空业可能有极大帮助。一架波音747需要大约1000磅的油漆。Chanda估计，用他的团队的结构性颜色涂抹一架喷气机，只需要不到三磅，可以节省超过997磅的重量。这对于一个重量仅在100万磅以南的飞机来说，可能看起来并不重要。然而，仅仅节省一点重量，就可以转化为大量的燃料节省。国际航空贸易协会的发言人说："鉴于燃料已经是最大的一笔运营费用[去年约占30%]，航空公司总是对提高燃料效率感兴趣。"例如，美国航空公司估计，通过从其飞机上删除仅67磅的飞行员手册，它每年就节省了40万加仑的燃料和120万美元，通过改用较轻的油漆，从其737飞机上减去62磅，在2021年又节省了30万加仑。这种油漆的另一个优势是它的耐久性。由于太阳的氧化作用，航空公司每年最多重新给飞机喷漆四次。结构性颜色在阳光下不会褪色，这意味着只有当想改变颜色时才需要重新喷漆。油漆的最后一个特性使它有助于保持凉爽的环境。大多数飞机是白色的，以尽可能多地反射光线。吸收的红外辐射会被截留，使内部更加温暖。自然界有各种方法来增加颜色。结构散射是昌达的油漆所使用的机制。在蝴蝶翅膀（和孔雀羽毛）中发现的片状纳米结构散射入射光的蓝色成分，产生其特有的金属蓝色。初步测试表明，该团队的着色剂比传统油漆保持20-30华氏度的表面温度，无论颜色如何。它是喷涂飞机、汽车、房屋和其他建筑物的理想选择。如果它能将室内温度降低哪怕15度，就能节省大量用于空调的能源。研究人员现在面临的唯一问题是可扩展性。他们拥有制造小瓶的设备，但必须生产更多的小瓶才能真正实现商业化。该实验室正在寻求商业伙伴，以帮助将该涂料推向市场。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350927.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350927.htm

科学家创造出世界上最小、最轻、最快的全功能微型水黾机器人

科学家创造出世界上最小、最轻、最快的全功能微型水黾机器人华盛顿州立大学的研究人员开发出了体积最小、速度最快的微型机器人，有望改变从人工授粉到外科手术的各个领域。这些机器人利用形状记忆合金进行运动，比以前的型号明显更轻、更快，通过模仿自然界昆虫的行为，有望实现更高的自主性和效率。图片来源：西悉尼大学图片社速度和微型化方面的突破机械与材料工程学院的博士生、这项研究的第一作者康纳-特里格斯塔德（ConorTrygstad）说："与这种规模的其他微型机器人相比，这是非常快的速度，尽管它仍然落后于它们的生物亲戚。一只蚂蚁通常重达五毫克，移动速度可达每秒近一米。"微型机器人的关键在于使机器人移动的微型致动器。特里格斯塔德利用一种新的制造技术，将致动器微型化到不足一毫克，这是目前已知最小的致动器。一个西悉尼大学创造的机器人被放在一个25美分硬币旁边，以显示其大小。资料来源：西悉尼大学领导该项目的西悉尼大学机械与材料工程学院工程学副教授NéstorO.Pérez-Arancibia说："这些致动器是迄今为止为微型机器人开发的最小、最快的致动器。"先进的致动器技术致动器使用一种称为形状记忆合金的材料，这种材料在加热时能够改变形状。之所以称之为"形状记忆"，是因为它能记住并恢复到原来的形状。与移动机器人的典型电机不同，这些合金没有任何活动部件或旋转组件。Trygstad说："它们的机械性能非常好，轻型致动器的开发开辟了微型机器人技术的新领域。"形状记忆合金一般不用于大规模机器人运动，因为它们的速度太慢。但在西悉尼大学的机器人中，执行器是由两根直径为1/1000英寸的微小形状记忆合金线制成的。只需少量电流，这些金属丝就能轻松加热和冷却，使机器人能够以每秒40次的速度扇动鳍或移动脚。在初步测试中，致动器还能举起超过自身重量150倍的物体。与其他用于使机器人移动的技术相比，SMA技术也只需要极少量的电力或热量就能使机器人移动。未来方向与改进Trygstad说："SMA系统对供电系统的要求要低得多。"他是一名狂热的钓鱼爱好者，长期以来一直在观察水黾，并希望进一步研究它们的动作。虽然西悉尼大学的水黾机器人是用扁平的拍打动作来移动自己，但自然界的昆虫会用腿做更有效率的划船动作，这也是真正的昆虫能移动得更快的原因之一。研究人员希望模仿另一种昆虫，开发出一种既能在水面上也能在水面下移动的水黾型机器人。他们还在努力利用微型电池或催化燃烧技术，使机器人完全自主，不受电源束缚。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1419851.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1419851.htm

全球首例无需精子卵子通过干细胞创造出了人类胚胎模型

全球首例无需精子卵子通过干细胞创造出了人类胚胎模型团队的研究人员在美国时间6月14日，于波士顿举办的国际干细胞研究学会年会上的全体会议上描述了这项工作，相关研究目前尚未发表在正式的科学期刊或预印本上。一旦研究被证实真实有效，这将是全球首例无需精子卵子结合，人工合成的人类胚胎模型。BBC㊙

澳大利亚科学家利用红血球创造出了世界上最小的胡子

澳大利亚科学家利用红血球创造出了世界上最小的胡子MCN工程与运营经理伯尼-奥勒鲁普（BernieOrelup）说："制作小胡子的过程就好比制作一个微型'Mr.Potato'人偶配件，我们将3D打印的聚合物树脂层叠在一根细小的柄上，然后用微型机械手将其巧妙地固定在一个红细胞上，从而精心制作出了这个小'Mo'。"血细胞从自愿捐献者的样本中分离出来，固定在涂金载玻片上，然后涂上一层15纳米厚的金属，成品艺术品的图像是用扫描电子显微镜（SEM）拍摄的。"为什么"要这么做可能是大多数人都会问的问题，而这不仅仅是一个制作微型艺术品的问题。该活动鼓励男性在一个月内从头开始留胡子，以提高人们对前列腺癌、睾丸癌以及男性自杀等问题的认识。这次的目标是强调献血的重要性。澳大利亚红十字会生命之血发言人艾莉森-古尔德（AlisonGould）说："献血不仅是帮助同伴的一种方式，也是在挽救生命的同时了解自身健康状况的好方法，每次献血都包括检查心率、血压，我们还会检查新男性献血者体内的铁储存水平。虽然这个小胡子很小，但我们希望它能产生很大的影响，激励一些男性（和女性）献血，为男性健康尽一份力。"您可以在下面的视频中仔细观察这款微型小胡子。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1398739.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1398739.htm

科学家们创造出能从热能中产生电能的晶体

科学家们创造出能从热能中产生电能的晶体这种新型合成材料由铜、锰、锗和硫组成，它的生产过程相当简单，法国卡昂CRISMAT实验室的CNRS研究员、材料科学家EmmanuelGuilmeau解释说，他是该研究的通讯作者。"这些粉末通过球磨进行简单的机械合金化，形成一个预结晶相，然后在600摄氏度下进行致密化。他说："这个过程可以很容易地扩大生产规模。"热电材料可将热量转化为电能。这在工业过程中特别有用，因为在工业过程中，废热被重新利用为有价值的电力。相反的方法是冷却电子部件，例如在智能手机或汽车中。这类应用中使用的材料不仅要高效，而且要便宜，更重要的是要对健康安全。然而，迄今为止使用的热电设备使用了昂贵和有毒的元素，如铅和碲，它们提供了最佳的转换效率。但为了找到更安全的替代品，EmmanuelGuilmeau和他的团队已经转向天然铜基硫化物矿物的衍生物。这些矿物衍生物主要由无毒和丰富的元素组成，其中一些还具有热电特性。现在，该团队已经成功地生产出一系列的热电材料，在同一材料中显示出两种晶体结构。"我们对这个结果感到非常惊讶。通常情况下，稍微改变成分对这一类材料的结构没有什么影响，"EmmanuelGuilmeau在描述他们的发现时说。研究小组发现，用铜取代一小部分锰产生了复杂的微结构，具有相互连接的纳米域、缺陷和连贯的界面，这影响了材料的电子和热的传输特性。EmmanuelGuilmeau说，所生产的新型材料在400摄氏度（750华氏度）以下都很稳定，这个范围在大多数工业的废热温度范围内。他相信，在这一发现的基础上，可以设计出更便宜、无毒的新型热电材料来取代更多有问题的材料。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332391.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332391.htm

科学家创造出带有人类肌肉基因的酵母

科学家创造出带有人类肌肉基因的酵母生物技术专家PascaleDaran-Lapujade及其代尔夫特理工大学的团队成功地将人类肌肉基因插入到面包酵母的DNA中。这是科学家们首次有效地将人类的一个关键特征插入到酵母细胞中。他们的研究已于最近发表在《CellReports》上。Daran-Lapujade的实验室向酵母细胞引入了一种特性，这种特性由人类无法离开的10个基因集合所调控；它们携带着一种被称为代谢途径的过程的蓝图，这种代谢途径分解糖来收集能量并在肌肉细胞内产生细胞构建块。由于这一机制涉及许多疾病--包括癌症，所以修改后的酵母可以用于医学研究。Daran-Lapujade说道：“现在我们了解了整个过程，医学家们可以将这种人性化的酵母模型作为药物筛选和癌症研究的工具。”人类和酵母是相似的根据Daran-Lapujade的说法，酵母和人类之间有很多相似之处。“这似乎很奇怪，因为酵母是以单细胞形式生存的，而人类由一个复杂得多的系统组成，但细胞的运作方式非常相似。”因此，科学家们经常将人类基因转移到酵母中。因为酵母除去了人体中可能存在的所有其他相互作用，它创造了一个干净的环境，研究人员可以在其中分析一个单一的过程。Daran-Lapujade指出：“跟人体细胞或组织相比，酵母是一种神奇的生物体，因为它的生长简单且它的遗传易得性：它的DNA可以很容易地被修改以解决基本问题。许多关键性的发现如细胞分裂周期都是由于酵母而被阐明的。”人性化的酵母Daran-groupLapujade's之前成功地设计了人工染色体，其被作为一个DNA平台运作以在酵母中构建新功能。他们想测试一下，加入几个人类基因和完整的代谢途径，他们能走多远，细胞是否还能作为一个整体运作。“如果我们把控制人类肌肉的糖分消耗和能量生产的同一组基因加入到酵母中会怎么样？”Daran-Lapujade提问道，“我们能在酵母中把这样一个重要而复杂的功能人性化吗？”对于博士生和共同第一作者FrancineBoonekamp和EwoutKnibbe来说，工程化的酵母出奇地简单。“我们不只是将人类基因移植到酵母中，我们还删除了相应的酵母基因并用人类肌肉基因完全取代它们。你可能认为你不可能将酵母的版本跟人类的版本进行交换，因为在人类和酵母细胞中，这是一个如此特殊和严格调节的过程。但它像一个魅力一样发挥作用！”Daran-Lapujade解说道。进一步的人性化通过跟BarbaraBakker教授的实验室（格罗宁根大学医学中心）的合作，研究人员利用了实验室培养的人类组织细胞以比较了人类基因在酵母中的表达和在原生人类肌肉环境中的表达。在酵母中产生的人类酶和在其原生人类细胞中产生的人类酶的特性非常相似，这支持了新的人源化酵母作为人类细胞模型的价值。这一个过程只是人类新陈代谢的一小部分。酵母和人类细胞之间还有许多类似的过程，可以在人源化酵母中进行研究。虽然Daran-Lapujade专注于工程酵母的基础和技术方面，因此不打算自己研究人源化酵母的应用，但她希望跟其他有兴趣使用该工具的科学家进行合作。“这只是一个起点，我们可以...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1301605.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1301605.htm