最近我身边有些人被这位清华大学和麻省理工毕业的物理老师圈粉了。没错！他就是搜狐创始人张朝阳。距离“查尔斯·张”从麻省理工学院博士

最近我身边有些人被这位清华大学和麻省理工毕业的物理老师圈粉了。没错！他就是搜狐创始人张朝阳。距离“查尔斯·张”从麻省理工学院博士毕业已经有28年了，他在物理专业的知识竟然一点也没有丢，洗尽铅华，他终于找到了自己喜欢做的事情，也是人生一大幸事！#张朝阳是被搜狐耽误的物理学家？# #抽屉IT

麻省理工学院的新型无钴有机电池材料将为电动汽车带来革命性变革

麻省理工学院的新型无钴有机电池材料将为电动汽车带来革命性变革 在一项新的研究中，研究人员表明，这种材料的生产成本远远低于含钴电池，其导电率与钴电池相似。研究人员报告说，这种新型电池的储电量也与钴电池相当，而且充电速度也比钴电池快。麻省理工学院 W.M. Keck 能源学教授 Mircea Dincă 说："我认为这种材料可以产生很大的影响，因为它的效果非常好。它与现有技术相比已经很有竞争力，而且它可以节省大量成本，并避免目前用于电池的金属开采所带来的痛苦和环境问题。"Dincă是这项研究的资深作者，研究报告最近发表在《ACS Central Science》杂志上。23 岁的陈天阳博士和麻省理工学院前博士后哈里什-班达（Harish Banda）是论文的主要作者。其他作者包括麻省理工学院博士后王建德、麻省理工学院研究生朱利叶斯-奥本海姆（Julius Oppenheim）和博洛尼亚大学研究员亚历山德罗-弗朗切斯基（Alessandro Franceschi）。大多数电动汽车都由锂离子电池驱动，这种电池的充电原理是锂离子从一个正电极（称为阴极）流向一个负电极（称为阳极）。在大多数锂离子电池中，阴极都含有钴，这是一种具有高稳定性和高能量密度的金属。然而，钴也有很大的缺点。钴是一种稀缺金属，其价格会大幅波动，而且世界上大部分钴矿床都位于政局不稳的国家。钴的开采会造成危险的工作环境，并产生有毒废物，污染矿区周围的土地、空气和水源。"钴电池可以储存大量的能量，在性能方面也具备人们所关心的所有特性，但它们存在供应不广的问题，而且成本会随着商品价格而大幅波动。"Dincă说："随着消费市场中电气化汽车的比例越来越高，成本肯定会越来越高。"由于钴有这样那样的缺点，因此人们进行了大量研究，试图开发替代电池材料。其中一种材料是磷酸铁锂（LFP），一些汽车制造商已开始在电动汽车中使用这种材料。尽管锂-铁-磷酸酯电池仍有实际用途，但其能量密度只有钴和镍电池的一半左右。另一种有吸引力的选择是有机材料，但迄今为止，大多数此类材料在导电性、存储容量和使用寿命方面都无法与含钴电池相媲美。由于导电率低，这类材料通常需要与聚合物等粘合剂混合，以帮助它们维持导电网络。这些粘合剂至少占整个材料的 50%，会降低电池的存储容量。大约六年前，在兰博基尼的资助下，Dincă的实验室开始进行一个项目，开发一种可为电动汽车提供动力的有机电池。在研究部分有机、部分无机的多孔材料时，Dincă和他的学生意识到，他们制造的一种完全有机的材料似乎是一种强导体。这种材料由多层 TAQ（双四氨基苯醌）组成，TAQ 是一种有机小分子，含有三个融合的六角环。这些层可以向各个方向延伸，形成类似石墨的结构。分子中含有称为醌和胺的化学基团，前者是电子库，后者有助于材料形成牢固的氢键。这些氢键使材料高度稳定，同时也非常不溶解。这种不溶性非常重要，因为它可以防止材料像某些有机电池材料那样溶解到电池电解液中，从而延长其使用寿命。Dincă 说："有机材料降解的主要方法之一是溶解到电池电解液中，并进入电池的另一端，从而形成短路。如果使材料完全不溶解，这个过程就不会发生，因此我们可以在最少降解的情况下进行 2000 多个充电循环。Dincă对这种材料的测试表明，其导电性和存储容量与传统的含钴电池相当。此外，与现有电池相比，使用 TAQ 阴极的电池充放电速度更快，可加快电动汽车的充电速度。为了稳定有机材料并提高其附着在铜或铝制成的电池集流器上的能力，研究人员添加了纤维素和橡胶等填充材料。这些填料占整个阴极复合材料的比例不到十分之一，因此不会显著降低电池的存储容量。这些填料还能在电池充电时防止锂离子流入阴极，从而延长电池阴极的使用寿命。制造这种阴极所需的主要材料是一种醌前体和一种胺前体，它们作为商品化学品已经在市场上大量供应和生产。研究人员估计，组装这些有机电池的材料成本大约是钴电池成本的三分之一到二分之一。兰博基尼已经获得了这项技术的专利许可。Dincă 的实验室计划继续开发替代电池材料，并正在探索用钠或镁替代锂的可能性，因为钠或镁比锂更便宜、更丰富。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

麻省理工学院研究团队发现宇宙中最古老的恒星 它隐藏在光晕中

麻省理工学院研究团队发现宇宙中最古老的恒星 它隐藏在光晕中 访问：NordVPN 立减 75% + 外加 3 个月时长 另有NordPass密码管理器 麻省理工学院的天文学家发现了三颗宇宙中最古老的恒星，它们就生活在我们的银河系附近。这些恒星位于银河系的"光环"中光环是包裹着主星系盘的恒星云，它们似乎形成于 120 亿年至 130 亿年前，当时第一批星系正在形成。图片来源：Serge Brunier；NASA研究人员将这些恒星命名为"SASS"，意为"小增生恒星系统恒星"，因为他们相信每颗恒星都曾经属于自己的原始小星系，后来被更大但仍在成长的银河系吸收。如今，这三颗恒星是各自星系仅存的部分。它们环绕着银河系的外围，研究小组怀疑那里可能还有更多这样的古老恒星幸存者。麻省理工学院物理学教授安娜-弗雷贝尔（Anna Frebel）说："根据我们对星系形成的了解，这些最古老的恒星肯定应该存在。它们是我们宇宙家谱的一部分。我们现在有了找到它们的新方法"。在发现类似的 SASS 恒星后，研究人员希望将它们作为超微弱矮星系的类似物，超微弱矮星系被认为是宇宙中现存的一些最早的星系。这些星系被认为是宇宙中幸存下来的最早的星系。这些星系至今仍然完好无损，但由于距离太远、太暗，天文学家无法对它们进行深入研究。SASS恒星可能曾经属于类似的原始矮星系，但它们位于银河系中，因此距离银河系更近，它们可能是了解超暗矮星系演化的一把钥匙。研究人员拿着一个装满了多年来收集的恒星数据的活页夹，其中包括恒星亮度随时间变化的数据。从左至右阿南达-桑托斯（Ananda Santos）、凯西-费恩伯格（Casey Fienberg）和安娜-弗雷贝尔（Anna Frebel）。图片来源：研究人员提供弗雷贝尔说："现在我们可以在银河系中寻找更多更亮的类似物，研究它们的化学演变，而不必追逐这些极其暗淡的恒星。"她和同事们于5月14日在《皇家天文学会月刊》（MNRAS）上发表了他们的研究成果。这项研究的共同作者包括约旦扎尔卡大学的穆罕默德-马尔迪尼（Mohammad Mardini）、23 岁的希拉里-安达莱斯（Hillary Andales）以及麻省理工学院的在读本科生阿南达-桑托斯（Ananda Santos）和凯西-菲恩伯格（Casey Fienberg）。该团队的发现源于一个课堂理念。在2022年秋季学期，弗雷贝尔开设了一门新课程8.S30（观测恒星考古学），让学生学习分析古代恒星的技术，然后将这些工具应用于以前从未研究过的恒星，以确定它们的起源。安达莱斯说："虽然我们的大多数课程都是从基础教起，但这门课却让我们立即站在了天体物理学研究的前沿。"学生们根据弗雷贝尔多年来从拉斯坎帕纳斯天文台的 6.5 米麦哲伦-克莱望远镜收集的恒星数据进行研究。她把这些数据的硬拷贝放在她办公室的一个大活页夹里，学生们用这些数据来寻找感兴趣的恒星。特别是，他们正在寻找大爆炸后不久形成的古老恒星，大爆炸发生在 138 亿年前。当时，宇宙主要由氢和氦组成，其他化学元素（如锶和钡）的丰度非常低。因此，学生们在弗雷贝尔的活页夹中寻找具有光谱或星光测量值的恒星，这些光谱或星光测量值显示锶和钡的丰度很低。他们的搜索范围缩小到了麦哲伦望远镜最初在 2013 年至 2014 年间观测到的三颗恒星。天文学家从未对这些恒星进行过后续研究，以解读它们的光谱并推断它们的起源。因此，它们是弗雷贝尔班学生的理想候选对象。学生们学习了如何描述恒星的特征，以便为分析这三颗恒星的光谱做好准备。他们能够利用各种恒星模型确定每一颗恒星的化学成分。恒星光谱中与特定波长的光相对应的特定特征的强度与特定元素的丰度相对应。在完成分析后，学生们自信地得出结论：与他们的参照恒星我们的太阳相比，这三颗恒星的锶、钡和其他元素（如铁）的丰度确实很低。事实上，与今天的太阳相比，其中一颗恒星所含的铁与氦的比例还不到十万分之一。桑托斯回忆说："我们花了很多时间盯着电脑，进行大量的调试，疯狂地互相发短信和电子邮件，才弄明白这个问题。"这是一个很大的学习曲线，也是一次特殊的经历。"这些恒星的低化学丰度确实暗示它们最初形成于 120 亿到 130 亿年前。事实上，它们的低化学特征与天文学家之前测量到的一些古老的超微弱矮星系相似。研究小组的恒星是否起源于类似的星系？它们又是如何来到银河系的呢？凭直觉，科学家们查看了这些恒星的轨道模式以及它们在天空中的移动方式。这三颗恒星位于银河光环的不同位置，估计距离地球约 3 万光年。(作为参考，银河系的圆盘横跨 10 万光年）。研究小组利用盖亚天体测量卫星的观测数据追溯了每颗恒星围绕银河中心的运动轨迹，他们注意到了一个奇怪的现象：相对于主圆盘中大多数像赛车场上的赛车一样运动的恒星，这三颗恒星似乎都走错了方向。在天文学中，这种现象被称为"逆行"，是天体曾经"吸积"或从别处吸入的提示。弗雷贝尔说："只有把明星扔到错误的地方，才能让他们与其他明星走错方向。"这三颗恒星的运行方式与银河系盘的其他部分甚至光环都完全不同，再加上它们的化学丰度很低，这有力地证明了这些恒星确实很古老，曾经属于更古老、更小的矮星系，它们以随机的角度坠入银河系，并在数十亿年后继续其顽强的运行轨迹。弗莱贝好奇地想知道，天文学家以前分析过的光环中的其他古老恒星是否也有逆行现象，于是他翻阅了科学文献，发现还有 65 颗同样具有低锶和低钡丰度的恒星似乎也在逆行。研究小组正在继续寻找其他古老的 SASS 恒星，他们现在有了一个相对简单的方法：首先，寻找化学丰度低的恒星，然后追踪它们的轨道模式，寻找逆行运动的迹象。在银河系中的 4000 多亿颗恒星中，他们预计这种方法将发现一小部分宇宙中最古老的恒星。弗莱贝计划在今年秋天重开这门课，回顾第一门课程和三位将成果发表的学生，他充满了敬佩和感激之情。"能与三位女大学生共事真是太棒了。这对我来说还是第一次，"她说。"这确实是麻省理工学院工作方式的一个范例。我们就是这样做的。无论谁说'我想参加'，他们都能做到，而且会有好事发生"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

麻省理工学院长期教授、计算机科学家阿文德去世 享年77岁

麻省理工学院长期教授、计算机科学家阿文德去世 享年77岁 阿文德是一位多产的研究人员，曾领导计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）的计算结构小组，在麻省理工学院任教近五十年。萨利-科恩布鲁斯（Sally Kornbluth）校长今天在致麻省理工学院社区的一封信中写道："他深受麻省理工学院社区和世界各地无数人的爱戴，他的智慧才华和对生活的热情激励着他们。"作为一名科学家，阿文德因其在数据流计算方面的重要贡献而闻名，数据流计算旨在优化数据流，以利用并行性，实现更快、更高效的计算。在过去的 25 年中，他的研究兴趣扩展到为微处理器和硬件加速器等复杂数字设备的形式建模、高级综合和形式验证开发技术和工具，以及并行计算架构和编程语言的内存模型和高速缓存一致性协议。认识阿文德的人都说他是一个罕见的人，他的兴趣和专长从高层次的理论形式系统一直到语言和编译器，再到硅硬件的门和结构。从减少数据中心所需的能源和空间，到简化更高效的多核计算机芯片设计，阿文德的研究成果应用广泛。"阿文德既是计算机体系结构和编程语言领域的杰出学者，也是一位兢兢业业的教师，他为我们的学生带来了系统级思维。他还是一位杰出的学术带头人，经常领导课程改革，并以有意义、有影响的方式为工程理事会做出贡献。"首席创新与战略官、工程学院院长、电气工程与计算机科学 Vannevar Bush 讲座教授 Anantha Chandrakasan 说："我将非常怀念他的睿智建议。""阿文德的正能量和他爽朗的笑声照亮了许多人的生活。他为同事和几代学生提供了经久不衰的睿智建议。他致力于追求卓越的学术成就，不仅改变了计算机体系结构和并行计算方面的研究，还将这一承诺带到了他作为电子工程科学系计算机科学教研室主任的工作中。"麻省理工学院苏世民计算机学院院长、电气工程与计算机科学亨利-埃利斯-沃伦（Henry Ellis Warren）教授 Dan Huttenlocher 说："他给我们所有有幸与他共事的人留下了持久的影响。"阿文德在坎普尔印度理工学院求学期间对并行计算产生了浓厚的兴趣，并于 1969 年获得该校学士学位。1972 年和 1973 年，他分别获得明尼苏达大学计算机科学硕士和博士学位，研究操作系统和程序行为数学模型。1974 年至 1978 年，他在加州大学欧文分校任教，之后加入麻省理工学院。在麻省理工学院，阿文德的小组研究并行计算和声明式编程语言，他领导开发了两种并行计算语言：Id 和 pH。20 世纪 90 年代，他一直致力于这些编程语言的研究，并于 2001 年与合著者 R.S. Nikhil 出版了《pH 中的隐式并行编程 》 一书，这是 20 多年研究的结晶。除研究工作外，阿文德还是 EECS 的重要学术带头人。他曾担任该系计算机科学教研室主任，在麻省理工学院苏世民计算机学院成立后，他在帮助 EECS 重组方面发挥了关键作用。"阿文德坚持不懈的积极态度、坚定不移的乐观主义、无边无际的慷慨和作为研究人员的非凡力量确实鼓舞人心，给所有有幸认识他的人留下了深刻的印记。我非常感谢他给我们的生活带来的光明，以及他对我们社区的根本性影响，"电气工程与计算机科学安德鲁和埃尔纳-维特比教授兼 CSAIL 主任 Daniela Rus 说。他在数据流和并行计算方面的工作促成了 20 世纪 80 年代末和 90 年代初的季风项目。阿文德的小组与摩托罗拉公司合作，制造了 16 台数据流计算机器，并开发了相关软件。其中一台 Monsoon 数据流计算机现存于加利福尼亚州山景城的计算机历史博物馆。正如他在 2012 年接受电气和电子工程师学会（IEEE）采访时所解释的那样，20 世纪 90 年代，并行计算研究资金开始枯竭，阿文德的工作重心随之转移。他回忆说："微处理器的速度越来越快，人们认为不需要它了。"相反，他开始将其团队在并行编程中学习和开发的技术应用到数字硬件的原理设计中。除了指导麻省理工学院的学生和年轻同事，阿文德还为许多国家的大学和政府提供并行编程和半导体设计方面的研究咨询。基于他在数字硬件设计方面的工作，Arvind 于 2000 年创立了 Sandburst 公司，这是一家无晶圆厂半导体芯片制造公司。Sandburst 后来被博通收购。阿文德和他的学生们还开发了一种编程语言 Bluespec，旨在实现芯片设计的自动化。在这项工作的基础上，他于 2003 年与他人共同创办了初创公司 Bluespec, Inc.，致力于开发实用工具，帮助工程师简化设备设计。过去十年间，他致力于推动麻省理工学院的本科生教育，为 6.004（计算结构）和 6.191（深度学习导论）课程引入现代设计工具，并将与 Bluespec 密切相关的编程语言 Minispec 纳入其中。由于在数据流和多线程计算以及硬件高级合成工具开发方面做出的上述贡献和其他贡献，Arvind 于 2008 年和 2012 年分别荣获美国国家工程院院士和美国艺术与科学院院士称号。 他还被本科母校印度理工学院坎普尔分校评为杰出校友。"阿文德不仅是EECS社区的支柱和计算机科学的泰斗，他还是一位受人爱戴的同事和值得珍惜的朋友。我们这些有幸与 Arvind 共事和合作的人对他的突然离世感到悲痛欲绝。他的仁慈和幽默坚定不移；他的指导深思熟虑；他的指导是无价之宝。"麻省理工学院苏世民计算机学院副院长兼电子工程与电子技术系主任 Asu Ozdaglar 说："我们将深深地怀念他。"阿文德曾获得印度国家科学院院士、美国计算机协会和电气和电子工程师学会研究员等众多奖项，并于2012年获得电气和电子工程师学会颁发的哈里-H-古德纪念奖，该奖旨在表彰对信息处理领域的理论或实践做出的重大贡献。阿文德是一位谦逊的科学家，他首先指出，这些成就的取得离不开他杰出而出色的合作者。这些合作者中最重要的是他有幸在麻省理工学院共事过的本科生和研究生。 据他的家人说，他与这些学生在专业和个人方面都保持着良好的关系，他把这些关系看得比他们一起完成的工作更重要。在 2012 年接受 IEEE 采访时，阿文德这样总结他在科学上取得成功的关键："真的，一个人必须做自己相信的事情。我认为，我们大多数人的工作水平，如果你每天都不乐在其中，是无法持续的。你不能只为结果而工作。你必须努力工作，因为你会说，'我必须知道这个问题的答案'，"他说。他的妻子 Gita Singh Mithal、两个儿子 Divakar '01 和 Prabhakar '04、他们的妻子 Leena 和 Nisha 以及两个孙子 Maya 和 Vikram 均健在。 ... PC版： 手机版：

麻省理工学院天文学家发现18个吞噬附近恒星的黑洞

麻省理工学院天文学家发现18个吞噬附近恒星的黑洞 天文学家通过寻找光学和 X 射线波段的特征爆发，探测到了以前发生过的潮汐破坏事件。迄今为止，这些搜索已经揭示了附近宇宙中大约十几个恒星粉碎事件。麻省理工学院研究小组新发现的潮汐扰动事件比宇宙中已知的潮汐扰动事件多了一倍多。研究人员通过一个非常规波段：红外线发现了这些以前"隐藏"的事件。除了发出光学和X射线暴之外，TDEs还能产生红外辐射，尤其是在"多尘"星系中，在这些星系中，中心黑洞被星系碎片所笼罩。这些星系中的尘埃通常会吸收和遮蔽光学和X射线光，以及这些波段中的任何TDEs迹象。在此过程中，尘埃也会升温，产生可探测到的红外辐射。研究小组发现，红外线辐射可以作为潮汐扰动事件的标志。通过红外波段的观察，麻省理工学院的研究小组在以前隐藏着此类事件的星系中发现了更多的TDEs。这 18 个新事件发生在不同类型的星系中，分散在整个天空中。麻省理工学院的科学家们发现了18个新的潮汐扰动事件（TDEs）即附近恒星被潮汐卷入黑洞并被撕成碎片的极端情况。这些发现是附近宇宙中已知 TDEs 数量的两倍多。图片来源：研究人员提供，经《麻省理工新闻》编辑第一作者、麻省理工学院卡弗里天体物理学和空间研究所研究生梅根-马斯特森说："这些来源中的大多数并没有在光学波段中显示出来。如果想从整体上了解TDEs，并用它们来探测超大质量黑洞的人口结构，就需要在红外波段进行观察"。"麻省理工学院的其他作者包括 Kishalay De、Christos Panagiotou、Anna-Christina Eilers、Danielle Frostig 和 Robert Simcoe，以及麻省理工学院物理学助理教授 Erin Kara，还有来自德国马克斯-普朗克地外物理研究所等多个机构的合作者。热量峰值研究小组最近通过红外观测发现了距离最近的 TDE。这一发现为天文学家寻找主动觅食的黑洞开辟了一条基于红外线的新途径。这一首次发现促使研究小组开始寻找更多的 TDE。在新的研究中，研究人员搜索了NEOWISENASA宽视场红外巡天探测器的更新版所拍摄的档案观测数据。这颗卫星望远镜于 2009 年发射升空，在短暂的停顿之后，它继续扫描整个天空，寻找红外线"瞬变"或短暂爆发。研究小组利用合著者 Kishalay De 开发的算法查看了任务的存档观测数据。该算法能从红外辐射中找出可能是红外辐射瞬时爆发迹象的模式。然后，研究小组将标记的瞬态辐射与 200 兆帕/秒（或 6 亿光年）范围内所有已知附近星系的星表进行交叉对比。他们发现，红外线瞬变可以追溯到大约 1000 个星系。然后，他们放大了每个星系的红外线爆发信号，以确定该信号是否来自TDE以外的其他来源，如活动星系核或超新星。在排除了这些可能性之后，研究小组又对剩余的信号进行了分析，寻找一种具有TDE特征的红外线模式即一个急剧的尖峰之后是一个逐渐下降的过程，这反映了黑洞在撕裂恒星的过程中突然将周围的尘埃加热到大约1000开尔文，然后逐渐冷却下来的过程。这项分析发现了 18 个"干净"的潮汐扰动事件信号。研究人员对发现每个潮汐破坏事件的星系进行了调查，发现它们发生在整个天空的一系列星系中，包括尘埃星系。马斯顿说："如果你仰望天空，看到一堆星系，那么TDE就会有代表性地出现在所有星系中。这并不是说，它们只出现在一种类型的星系中，而人们只是根据光学和X射线的搜索结果这么认为的"。"哈佛大学天文学教授埃多-伯杰（Edo Berger）说："现在我们有可能透过尘埃，完成对附近TDE的普查。这项工作特别令人兴奋的一点是，大型红外巡天观测的后续研究潜力巨大，我很期待看到它们会有什么发现"。"扩大对潮汐扰动事件的了解研究小组的发现有助于解决潮汐扰动事件研究中的一些重大问题。例如，在这项工作之前，天文学家主要是在一种星系中看到潮汐破坏现象一种"后星爆"星系，这种星系以前是恒星形成工厂，但后来沉寂了下来。这种星系类型非常罕见，天文学家们感到困惑的是，为什么TDEs似乎只在这些罕见的星系中出现。碰巧的是，这些星系也相对缺乏尘埃，因此TDE的光学或X射线辐射自然更容易被探测到。现在，通过红外波段的观察，天文学家能够在更多的星系中看到TDEs。研究小组的新成果表明，黑洞可以吞噬一系列星系中的恒星，而不仅仅是后星爆星系。这些发现还解决了一个"能量缺失"的问题。物理学家从理论上预测，TDE 辐射的能量应该比实际观测到的更多。但麻省理工学院的研究小组现在说，尘埃可能可以解释这种差异。他们发现，如果TDE发生在多尘星系中，尘埃本身不仅会吸收光学和X射线辐射，还会吸收极紫外线辐射，其吸收量相当于推测的"缺失能量"。这18次新的探测还有助于天文学家估算特定星系中发生潮汐破坏事件的频率。当他们把新的 TDE 与之前的探测结果相比较时，他们估计一个星系每 5 万年就会发生一次潮汐破坏事件。这个频率更接近物理学家的理论预测。通过更多的红外观测，研究小组希望能够解析潮汐破坏事件的发生率，以及引发潮汐破坏事件的黑洞的特性。卡拉说："人们对这些谜题提出了非常奇特的解决方案，而现在我们已经到了可以解决所有谜题的地步。这给了我们信心，我们不需要所有这些奇异的物理学来解释我们所看到的一切。我们对恒星如何被黑洞撕裂和吞噬背后的力学原理有了更好的了解。我们正在更好地理解这些系统。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

《侏罗纪公园》剧情成真：麻省理工学院创造出用于储存 DNA 的合成琥珀

《侏罗纪公园》剧情成真：麻省理工学院创造出用于储存 DNA 的合成琥珀 DNA 保存技术的进步在电影《侏罗纪公园》中，科学家提取了在琥珀中保存了数百万年的 DNA，并用它创造了早已灭绝的恐龙种群。麻省理工学院的研究人员部分受这部电影的启发，开发出一种玻璃状、类似琥珀的聚合物，可用于长期存储 DNA，无论是整个人类基因组还是照片等数字文件。目前大多数储存 DNA 的方法都需要冷冻温度，因此需要消耗大量能源，在世界上许多地方都不可行。相比之下，新型琥珀状聚合物可以在室温下储存 DNA，同时保护分子不受热量或水的破坏。研究人员证明，他们可以用这种聚合物存储编码《侏罗纪公园》主题音乐的 DNA 序列以及整个人类基因组。他们还证明，DNA 可以很容易地从聚合物中取出，而不会对其造成损坏。简化 DNA 保存技术前麻省理工学院博士后詹姆斯-巴纳尔（James Banal）说："冷冻 DNA 是保存 DNA 的首要方法，但这种方法非常昂贵，而且无法扩展。我认为，我们的新保存方法将成为一种可能推动未来在 DNA 上存储数字信息的技术"。巴纳尔和麻省理工学院A. Thomas Geurtin化学教授杰里迈亚-约翰逊（Jeremiah Johnson）是这项研究的资深作者，他们的研究成果于6月12日发表在《美国化学学会学报》（Journal of the American Chemical Society）上。麻省理工学院前博士后 Elizabeth Prince 和麻省理工学院博士后 Ho Fung Cheng 是论文的主要作者。麻省理工学院的研究人员设计出了一种将 DNA 封装到一种名为交联聚苯乙烯的热固性聚合物中的方法。DNA 被嵌入聚合物后，可以通过用半胱胺处理聚合物再次释放出来。图片来源：研究人员提供探索新的 DNA 编码方法DNA 是一种非常稳定的分子，非常适合存储海量信息，包括数字数据。数字存储系统将文本、照片和其他类型的信息编码为一系列 0 和 1。同样的信息可以通过构成遗传密码的四种核苷酸编码到 DNA 中：例如，G 和 C 可用来表示 0，而 A 和 T 则表示 1。DNA 提供了一种高密度存储数字信息的方法：从理论上讲，一个装满 DNA 的咖啡杯就可以储存全世界的数据。DNA 还非常稳定，合成和排序也相对容易。2021 年，巴纳尔和他的博士后导师、麻省理工学院生物工程教授马克-巴特（Mark Bathe）开发出一种将 DNA 储存在二氧化硅颗粒中的方法，这些颗粒可以贴上标签，显示颗粒中的内容。这项工作促成了名为"Cache DNA"的衍生公司的诞生。这种储存系统的一个缺点是，将 DNA 嵌入二氧化硅颗粒需要几天的时间。此外，从颗粒中移除 DNA 需要氢氟酸，而氢氟酸会对处理 DNA 的工人造成危害。用于 DNA 存储的创新聚合物设计为了找到替代存储材料，巴纳尔开始与约翰逊及其实验室成员合作。他们的想法是使用一种被称为可降解热固性的聚合物，这种聚合物在加热时会形成固体。这种材料还包括易于断裂的可裂解链节，使聚合物能够以可控的方式降解。约翰逊说："有了这些可解构热固性塑料，根据我们在其中加入的可裂解键，我们可以选择如何降解它们。"在这个项目中，研究人员决定用苯乙烯和一种交联剂来制造热固性聚合物，它们共同形成了一种琥珀色的热固性聚合物交联聚苯乙烯。这种热固性聚合物还具有很强的疏水性，因此可以防止水分进入并破坏 DNA。为了使这种热固性物质可以降解，苯乙烯单体和交联剂与称为亚硫酰内酯的单体共聚。通过使用一种名为半胱胺的分子对其进行处理，可以切断这些连接。T-REX 方法：DNA 储存的新方法由于苯乙烯非常疏水，研究人员必须想出一种方法来诱导 DNA（一种亲水性、带负电荷的分子）进入苯乙烯。为此，他们找到了三种单体的组合，并将其转化为聚合物，通过帮助 DNA 与苯乙烯相互作用来溶解 DNA。每种单体都有不同的特性，它们通力合作，使 DNA 离开水进入苯乙烯。在那里，DNA 形成球形复合物，带电的 DNA 位于中心，疏水基团形成与苯乙烯相互作用的外层。加热后，这种溶液会变成玻璃状的固体块，其中嵌入 DNA 复合物。研究人员将他们的方法命名为 T-REX（热固性强化湿保存）。研究人员说，将DNA嵌入聚合物网络的过程需要几个小时，但随着进一步优化，这个时间可能会缩短。为了释放 DNA，研究人员首先加入半胱胺，半胱胺会裂解将聚苯乙烯热固性材料连接在一起的键，将其分解成小块。然后，再加入一种名为 SDS 的洗涤剂，这样就能在不损坏聚苯乙烯的情况下将 DNA 从聚苯乙烯中分离出来。DNA 存储技术的未来研究人员利用这些聚合物证明，他们可以封装不同长度的 DNA，从几十个核苷酸到整个人类基因组（超过 50000 个碱基对）。除了《侏罗纪公园》的主题音乐外，他们还能存储编码《解放奴隶宣言》和麻省理工学院徽标的 DNA。在对 DNA 进行存储和移除之后，研究人员对其进行了测序，发现没有引入任何错误，这是任何数字数据存储系统的关键特征。研究人员还发现，这种热固性聚合物可以在高达 75摄氏度（167华氏度）的温度下保护 DNA。目前，他们正在研究如何简化聚合物的制作过程，并将其制成胶囊，以便长期储存。对个性化医疗和未来研究的影响Cache DNA 是由 Banal 和 Bathe 创办的一家公司，Johnson 是该公司科学顾问委员会的成员。他们设想的最早应用是存储用于个性化医疗的基因组，他们还预计，随着未来更好技术的开发，这些存储的基因组可能会被进一步分析。"我们的想法是，为什么不永远保存生命的主记录呢？巴纳尔说。"10年或20年后，当科技的进步远远超出我们今天的想象时，我们可以了解到越来越多的东西。我们对基因组及其与疾病的关系的了解还处于起步阶段。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：