自然


 电子显微镜下的纳米微片
由英国、美国和韩国研究人员组成的一国际研究小组宣称,他们发明了一种新方法,可快速、高效地将石墨等特殊材料制成只有一个原子厚的纳米微片,该方法成本低廉,并可进行规模化工业生产,有可能导致一场新电子和储能技术革命。相关成果刊发在最近一期《科学》杂志上。
石墨烯是近些年来材料研究的热点,因其与众不同的电学性质而备受关注,物理学家们希望有一天它在电子元器件中的应用上能够和传统的硅材料一较长短。但事实上,还有上百种类似的特殊层状材料,如一氮化硼、二硫化钼、二硫化钨等,同样能够用于新技术的创新。几十年来,研究人员一直在尽力将这些材料制成纳米微片,以便利用它们不寻常的电子和热电性质。然而,几乎所有方法都非常费时费力,制造出的材料也十分脆弱,大多不能实际应用。
由英、美、韩组成的国际研究小组经过潜心研究,找到了一种制备纳米微片的新方法,他们利用超声波脉冲,可在几个小时之内,将多种一毫克的特殊层状材料制成数十亿个只有一个原子厚的石墨烯样纳米微片。研究人员称,该方法成本低廉,但十分高效,用这种方法制成的纳米微片,可喷涂到硅等其他材料表面,制成一种混合薄膜,这种薄膜将材料特性与传统技术有效结合,可应用于新型计算机元件、传感器或电池等的制造。
该研究项目领导人之一、爱尔兰都柏林三一学院的乔纳森·科尔曼教授指出,这些新型材料所具有的化学和电学特性使其在新的电子设备、超强复合材料以及能源产生和储存等方面具有广泛用途,而该项研究则可称得上是高效温差电材料研究的一个重要进步。
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2月8日公布的一项研究成果显示,与从未接触过艾滋病病毒环境的婴儿相比,那些曾接触过母体艾滋病病毒环境但自身未感染的婴儿的抵抗力较差。这项研究成果9日发表在《美国医学会杂志》上。
英国帝国理工学院的研究人员分析了母体艾滋病病毒感染与母亲及婴儿体内特异性抗体水平之间的关系。这项研究于2009年3月至2010年4月在南非西开普省开展,研究对象包括109名已感染及未感染艾滋病病毒的妇女及其子女。在新生儿16周时,研究人员提取他们的血清样品,测试其特异性抗体水平。
研究人员发现,与未接触过艾滋病病毒的婴儿相比,曾接触但未感染艾滋病病毒的婴儿体内针对B型流感嗜血杆菌、百日咳杆菌、肺炎球菌和破伤风杆菌的特异性抗体的水平较低。
研究人员表示,接触过艾滋病病毒但并未感染的婴儿代表了一个脆弱群体,他们下呼吸道感染和脑膜炎的发病率会增加,第一年的死亡率是普通婴儿的数倍。这项研究成果可以解释为何这部分婴儿拥有较高的发病率和死亡率。(来源:新华社 任海军) 更多阅读 JAMA发表论文摘要(英文)
 
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《三字经》说“人之初,性本善”,不过也有人认为善良的性格来自后天培养。英国的一项研究显示,基因和环境对形成“有益社会”的性格都有作用,但男女有别,女性天生更加善良一些。
英国爱丁堡大学的研究人员在英国新一期《生物学快报》(Biology Letters)杂志上报告说,他们对958对双胞胎进行了调查,其中既有基因完全相同的同卵双胞胎,也有存在基因差异的异卵双胞胎,以研究基因和环境各自在多大程度上影响性格。
本次研究采用的是问卷调查方式,主要关注这些双胞胎“有益社会”的性格特征,涉及公民责任、工作义务、乐于助人等方面。结果显示,基因和环境在形成善良性格方面都有作用,但人与人之间不一样,且存在明显的性别差异:女性的善良性格在约50%的程度上来自于基因,而男性的这一比例只有约20%,即男性的善良性格主要靠后天培养。换句话说,女性“人之初,性本善”的程度要高于男性。
研究人员加里·刘易斯说,在人性是否“本善”这个问题上存在许多争论,本次研究支持的观点是人与人不一样,有的人受基因影响天生更为善良,而有的人则受后天环境影响更大,这也说明应该多进行“有益社会”的教育和培养。(来源:新华网 黄堃)
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据美国物理学家组织网2月10日报道,新加坡A*STAR研究院高性能计算机研究所的科研人员尤里·阿基莫夫和魏诚美(音译)发现,通过沉积铝粒子的方法可以提高薄膜太阳能电池的光电转化效率,这种金属纳米粒子能防止光线的逃逸和反射,使更多的直射光直接进入太阳能电池。阿基莫夫说,该技术可以使我们进一步降低太阳能电池的生产成本,并增强太阳能电池的竞争力。
常规太阳能电池由于厚度较大,光线大多被吸收,沉淀的纳米粒子几乎没有起到任何作用。但对于较薄的薄膜太阳能电池,纳米粒子却发挥出了很大的作用,它们增加了光线在进入太阳能电池后的散射,增加了光线在薄膜中停留的时间,使薄膜太阳能电池的光电转化效率足以与传统的太阳能电池相媲美。
研究人员模拟了多种不同类型以及尺寸的纳米材料,以测定其对太阳能电池吸光效率的影响,并决定从铝粒子和银粒子中确定最终“人选”,为此研究人员还专门对两者在太阳能电池中的性能进行了比较。
一般而言,大多数人都会认为银粒子应被优先考虑。因为在光谱中的可见光范围内,它们具有较好的谐振性能,更容易将光线集中到太阳能电池之中。但实际情况却并非如此:虽然银粒子具有更强的光线捕获能力,但其本身也会吸收相当数量的光线,这将影响太阳能电池转化效率。而由于谐振波段超出了太阳光光谱,铝粒子就可避免这一情况的发生。此外,铝颗粒更容易被氧化处理,并且即使形状和大小不同,其性能都较为稳定。而且更重要的是,其散射特性比银粒子更为强劲。
阿基莫夫说:“我们发现,铝合金制成的纳米颗粒与其他金属粒子相比,光捕获性能更强,更适合于薄膜太阳能电池。并且我们相信这一技术能帮助太阳能电池变得更轻更薄更高效,使其具备更大的商业价值。”
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在埃及发现的45米宽的卡米尔陨石坑(小图为鸟瞰图)提供了证据,表明小型铁陨石有可能完好无损地到达地球表面。(图片提供:Museo Nazionale dell’Antartide Università di Siena/ESA)
5000年前的某一天,一颗小型的铁陨石猛烈地撞击了位于今日埃及西南部地区的一角,在岩石与砂层中砸出了一个45米宽的陨石坑。如今,一项新的研究表明,与之前的推测相比,像这样的小陨石更有可能在穿越地球大气层后保持完好无损。而这意味着这些天体可能会带来比我们的想象还要大的危险。
尽管小型陨石坑是月球以及太阳系中其他缺少空气的天体的共同特征,但是它们在地球上却很罕见——在我们这颗星球上的176个已知直径小于300米的陨石坑中只有15个。然而这一稀缺并非缘于从我们耳边呼啸而过的宇宙天体的匮乏。事实上,有另外两个因素在起作用。许多小型天体在坠入地球大气层的过程中分裂了,要么完全解体,要么在幸存下来后留下多个陨石坑。并且,这些天体在地面上撞击形成的陨石坑可能迅速被侵蚀作用或其他地质过程所掩盖而没有留下痕迹。但是埃及陨石坑正在迫使科学家重新思考铁陨石到底每隔多久便会完好无损地降临地球。
由距离最近的山脉命名的卡米尔陨石坑,是2008年秋季在谷歌地球进行的一次低空航测中被发现的。一个野外考察队于2009年2月到达这里,并找到了5000多块富含镍的铁陨石碎片,总重量超过1.7吨——这是一个确切的信号,表明数米深的陨石坑曾经被一颗铁陨石撞击过。在2月份出版的《地质学》杂志上,意大利比萨大学的地球化学家Massimo D’Orazio和他的同事估计,撞击时的陨石重量约为9.1吨,这意味着这颗天体在进入地球大气层之前的重量为20吨到40吨。
之前对地球上的小型陨石坑进行的研究表明,重量不到3000吨的天体通常会分裂而形成多个撞击陨石坑。10年前,在此级别的12颗铁陨石中,只有3颗在其火焰般的坠落后“幸免于难”,并形成了一个单一的陨石坑。然而卡米尔陨石坑的发现,连同只进行了少量研究的一个位于加拿大阿尔伯特省的陨石坑——也是由一颗小型铁陨石撞击而成,却将这种能够完好无损地撞击地球的天体的比例从1/4提升到超过1/3。
英国伦敦帝国理工学院的行星科学家Philip Bland表示,陨石存活率的明显上升可能仅仅是因为有了一个更大的样本量,从而能够更好地代表撞击地球的天体。他强调:“我们发现的此类陨石坑越多,有关陨石幸存的统计模型便会越准确。”
Bland提出,穿越地球大气层的一颗天体之所以幸存是否取决于它的材质属性以及历史呢?曾在太空中再三遭受撞击的天体可能会出现严重裂缝,并且很容易在进入地球大气层的过程中碎裂,而那些由相对完整的高密度铁构成的陨石则拥有一个完好无损的降落到地球的更佳机会。
就像在《世界末日》这样的影片中所描绘的那样,与以形成多个碎片的形式撞击地球的陨石相比,一颗天外来客完好无损地撞击地球将产生更大的破坏。因此,这一新的发现表明,与之前的认知相比,地球人可能面临着由陨石带来的更大危险。(来源:科学时报 群芳) 更多阅读 《地质学》发表论文摘要(英文)
 
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周五, 11 2月 2011 21:21

我国湿地保护投资达265亿元

    目前,据统计,用于湿地保护的总投资已经达到265亿元。

  近日,国家林业局总工程师姚昌恬在北京湿地中心成立揭牌仪式上作如上表述。
 

  湿地作为全球三大生态系统之一,与人类的生存、繁衍、发展息息相关,是自然界生物多样性最丰富的生态景观和人类最重要的生存环境之一。但是随着社会经济的发展,特别是由于城市建设、地类调整、建库截流、农田土地整治、持续干旱等原因,使湿地受到很大影响。
 

  为加大湿地研究力度,2004年6月成立了中国林科院湿地研究中心,同年,该中心加挂“国家林业局湿地研究中心”牌子。2009年,中国林科院 湿地研究所挂牌。多年来,湿地研究工作取得了突破性进展,与10余个科研单位建立友好合作关系,共建立湿地试验示范区11个,面积达3万多亩,提出湿地恢 复技术24项,污染湿地净化技术2项,典型湿地保护技术规程4项,湿地公园建设技术规程4项,申请专利3项,鉴定科技成果6项,颁布实施了2项行业标准和 2项地方标准。
 

  中国林科院院长张守攻说,尤其是,针对北京湿地生态系统现状,开展了退化湿地恢复中的关键技术研究,并成功示范恢复了150公顷严重退化的湿地,在海淀、延庆、顺义等建立了湿地试验示范基地,为北京市全面开展湿地恢复工作提供了关键技术支撑。
 

  同时,还首次完成了2项北京市的湿地管理行业标准,并颁布与实施,为相关的政策、工程及规划的制定与推行奠定了基础。
 

  此次,由中国林科院和北京市园林绿化局共同成立的北京湿地中心,将充分发挥园林绿化行业管理优势和中国林科院科研力量,为北京湿地有效保护、科学恢复、合理利用等创造有利条件和关键技术支撑。(胡利娟)

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   由英国、美国和韩国研究人员组成的一国际研究小组宣称,他们发明了一种新方法,可快速、高效地将石墨等特殊材料制成只有一个原子厚的纳米微 片,该方法成本低廉,并可进行规模化工业生产,有可能导致一场新电子和储能技术革命。相关成果刊发在最近一期《科学》杂志上。
 

  石墨烯是近些年来材料研究的热点,因其与众不同的电学性质而备受关注,物理学家们希望有一天它在电子元器件中的应用上能够和传统的硅材料一较长 短。但事实上,还有上百种类似的特殊层状材料,如一氮化硼、二硫化钼、二硫化钨等,同样能够用于新技术的创新。几十年来,研究人员一直在尽力将这些材料制 成纳米微片,以便利用它们不寻常的电子和热电性质。然而,几乎所有方法都非常费时费力,制造出的材料也十分脆弱,大多不能实际应用。
 

  由英、美、韩组成的国际研究小组经过潜心研究,找到了一种制备纳米微片的新方法,他们利用超声波脉冲,可在几个小时之内,将多种一毫克的特殊层 状材料制成数十亿个只有一个原子厚的石墨烯样纳米微片。研究人员称,该方法成本低廉,但十分高效,用这种方法制成的纳米微片,可喷涂到硅等其他材料表面, 制成一种混合薄膜,这种薄膜将材料特性与传统技术有效结合,可应用于新型计算机元件、传感器或电池等的制造。
 

  该研究项目领导人之一、爱尔兰都柏林三一学院的乔纳森·科尔曼教授指出,这些新型材料所具有的化学和电学特性使其在新的电子设备、超强复合材料以及能源产生和储存等方面具有广泛用途,而该项研究则可称得上是高效温差电材料研究的一个重要进步。(记者刘海英)

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  这项研究推翻了以往的认知,并为大爆炸后首批恒星的形成提供了全新的认识,而紧跟其后的研究显示,这批最早期恒星中有一些甚至至今仍可见。
 

  据该消息称,科学界关于恒星形成的认识是:这是宇宙气体云内部气压与引力之间激烈且复杂斗争的产物。引力使气体云自身密度增加,从而引起气体温度也上升,由此压力上升、压缩过程停顿。但如果气体能摆脱热能,压缩过程将会继续进行,一个崭新的恒星继而诞生。
 

  研究显示,这种冷却的过程会在一种情况下表现特别的好,那就是气体中包含碳或者氧气等化学元素,但恒星质量会比较低,比如像我们的太阳;反之, 由于原始宇宙中气体的冷却过程不可能这么好,因此以往大多数理论模型所做的预测,最早期恒星都是质量约为太阳100倍的巨大而孤立的星体。
 

  但德国海德堡大学天文中心、马克斯·普朗克天体物理研究所和德克萨斯大学的科学家近期进行的相关研究表明,既往的简单认知需要修改。在利用高分 辨率的计算机模拟仿真,并对恒星进化过程进行调查后发现,由于密度增强,导致包围恒星的碟盘状气体的旋臂产生破碎,这些碎片便产生了伴星——许多同类属的 小恒星,因而最早期的宇宙并没有仅在中心形成一颗巨大恒星,而是形成了一批恒星,有些恒星的间距甚至与地球和太阳的间距一样近。
 

  该研究为宇宙早期恒星的形成理论开辟了新的视野和研究领域——就在随后由德克萨斯高级计算中心等机构作出的模拟表明,这批早期恒星和短命的大质 量恒星不同,它们作为低质量的恒星往往至少能存活几十亿年,更有甚者其寿命可能足够长到人们至今仍然可以观测到。而新结论亦意味着双星或多星系统的存在, 由于它们常会爆发出强烈的X射线或伽马射线,这亦为其后的太空任务带来了更多新目标。(张梦然)

 

 

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LHC模拟宇宙大爆炸 犹如一团灼热液体

 

      根据尚未完成的强子对撞实验测试出的数据来看,在宇宙大爆炸刚结束不久,宇宙就像是一团浓度非常高的,非常热的液体。

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  美国波士顿大学最近开发出一种从水中捕获氢的新型清洁燃料技术:用硅化钛(TiSi2)微金属丝做内芯,再包上一层普通的铁锈(三氧化二铁)外层编成纳米网,创造出一种经济高效的水分解平台。相关研究发表在《美国化学协会会刊》网络版上。
 

  在水中通电也能将水分解成氧气和氢气,但电解水成本昂贵。获得清洁能源需要大规模分解水,因此必须找到一种经济高效的方法。波士顿大学化学副教授王顿威(音译)和研究小组2008年时最先发明了纳米网,此后纳米网作为一种新兴的清洁能源技术平台,显出越来越多的优势。
 

  王顿威介绍说,用来编织纳米网的线材只有人类头发直径的1/400粗细,使纳米网表面积更大,芯材硅化钛这种容易获得的半导体能使系统导电性大 大加强,因此纳米网能有效收集电荷,使光子到电荷的转换实现最大化。涂层材料铁锈来自赤铁矿,是一种储量丰富的氧化铁矿石。但受自身属性限制,氧化铁导电 性很差,而通过给它引入另一种导电性强的内芯通道,专门用于传送电荷,大大增强了纳米网的输电能力。
 

  光电流直接来自纳米网平台,氧化铁无需用氧气催化就能有效吸收光线,从而降低了成本。研究人员指出,在没有任何释氧催化剂条件下,在电位条件为1.23伏和1.53伏对抗可逆氢电极状态下,分别获得了每平方厘米1.6毫安和2.7毫安的光电流。
 

  王顿威解释说:“我们只显示了纳米网在不用催化剂条件下的性能水平,而最新研究显示,加入催化剂能进一步提高赤铁矿的效能。”这种独特的纳米结构将大大拓宽现有材料在清洁能源领域的应用,并在以半导体为基础的水分解输电技术领域运用前景广阔。(常丽君)

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研究人员发现的一块早期人类足部骨骼化石提供了有力的证据


早期人类足部第四跖骨证实足弓的存在


生活在320万年前“露西”的3D模型


露西生活在370万年前-290万年前,当时的早期人类可以直立行走

 

  据国外媒体报道,这是改写人类进化历史的突破点,研究人员发现的一块早期人类足部骨骼化石提供了有力的证据。该项研究结束了数十年的一项争辩 ——人类祖先什么时候结束了像猴子一样在树林之间攀爬,并开始像现代人类一样双腿直立在陆地行走。目前,这项最新研究发表在最新出版的《科学》杂志上。
 

  科学家在埃塞俄比亚Hadar地区发现的足部骨骼是一个完整的第四跖骨,这是连接脚趾至足底的最长一节骨骼。该骨骼化石属于南方古猿,1974年发现的著名“露西”骨骼就属于这一分支。
 

  此前,考古专家认为生活在180万年前-7万年前的直立人是最早从树居环境转变为陆地直立行走的早期人类,但这项最新研究将该日程表向前追溯了100万-200万年。
 

  考古学家表示,露西的足部骨骼具有足弓,这一特征仅存在于能够奔跑和长途行走的现代人类。美国密苏里州大学的卡罗尔-沃德(Carol Ward)博士负责此项研究,他说:“目前,我们知道露西和她同时代生活的早期人类具备了足弓特征,这将很大程度地改变他们当时的生活方式,包含饮食习惯 和如何避开掠食性动物。”
 

  足弓的形成奠定了现代人类的直立行走基础,这是因为早期人类放弃了利用第四跖骨攀爬树木,见证了早期人类如何放弃树居环境,来到陆地上直立行走。
 

  露西生活在370万年前-290万年前,当时的早期人类可以直立行走,然而,研究人员却并不知道是否他们多数时间是四肢行走,还是选择直立行走。
 

  沃德博士表示,足弓是人类直立行走的关键性特征,因为足弓能够吸收行走时的震动,提供一个很难弯曲的足部支撑平台,让人类能够轻松地向前行走。 随着对早期人类进化的足弓深入研究,将证实这种人类足部独特结构是人类运动的必要条件。

  (蜘蛛侠)

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