美国加利福尼亚大学伯克利分校科学家利用新技术直接在硅表面生长出了极微小的纳米柱,形成一种亚波长激光器,这一成果将为制造纳米光学设备如激光器、光源检测仪、调制器、太阳能电池等带来新的突破。
硅材料奠定了现代电子学的基础,但它在发光领域还有很多不足之处。工程人员转向了另外一族名为III-V半导体的新材料,以此来制造光基元件,如发光二极管和激光器。
加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员通过金属—有机化学蒸发沉积的方法,在400摄氏度条件下,用一种III-V族材料铟镓砷在硅表面生长出纳米柱。 这种纳米柱有着独特的六角形晶体结构,能将光线控制在它微小的管中,形成一种高效导控光腔。它能在室温下产生波长约950纳米的近红外激光,光线在其中以 螺旋形式上下传播,经过光学上的相互作用而得以放大。
研究人员指出,将III-V和硅结合制成单一的光电子芯片面临的最大障碍是,目前制造硅基材料的工业生产设备无法与制造III-V设备兼容。“要让 III-V半导体在硅表面上生长,与硅制造设备兼容是关键,但由于经济和技术方面的原因,目前的硅电子生产设施很难改变。我们选用了一种能和CMOS(互 补金属氧化半导体,用于制造集成线路)兼容的生长工艺,在硅芯片上成功整合了III-V纳米激光器。传统方法生长III-V半导体,要在700摄氏度或更 高温度下进行,这会毁坏硅基电子元件。而新工艺在400摄氏度下就能生长出高质量III-V材料,保证了硅基电子元件正常发挥功能。”主要研究人员、加州 大学伯克利分校电学工程与计算机科学教授康妮·张-哈斯南说。
张-哈斯南还指出,这种亚波长激光器技术将对多科学领域产生广泛影响,包括材料科学、晶体管技术、激光科学、光电子学和光物理学,促进计算机、通讯、 展示和光信号处理等领域光电子学的革命。“最终,我们希望加强这些激光的特征性能,以实现光子和电子设备的结合。”(常丽君)
苍蝇复眼的感光神经细胞(绿色)延伸它们的轴突到大脑视觉神经中枢。科学家已经发现由于两种基因的交互作用,这些轴突能够在大脑中识别出他们的目标区域。
人类大脑中约有1000亿个神经细胞。大脑要发育成一个功能完整的有机体,这些神经细胞中的每一个都必须和其它一些特定的细胞连接起来。然而,这些神经细胞怎么知道它们应该生长到什么位置以及和那些细胞连接?德国马丁斯雷德的马普神经生物学研究院的科学家们已经发现,在果蝇大脑中处于发育中的神经细胞之所以能知道它们什么时候生长到了它们的目标区域,是因为其中两种基因的交互作用。在脊椎动物大脑发展过程中可能也存在着类似的机制,而且这一机制对于更好地理解大脑特定区域发育障碍有很大帮助。
神经系统的复杂程度难以想象。数百万乃至数十亿的神经细胞在生物生长过程中形成,这些细胞中的每一个都与它们毗邻的细胞建立连接,并且生长出长长的连接线(轴突)到达大脑的不同区域。一旦这些轴突到了它的目标区域,它们就与周围的神经细胞建立连接。通过这样的方式,就在大脑中建立起了神经信息处理链,而这些处理链可以让大脑完成各种感觉信息的处理,例如,可以让我们看到茶杯、识别它、伸手去握住它等等。如果连接眼睛和手臂的神经细胞失去了连接,那么想把咖啡放入杯子了就只能是幻想了。
神经细胞与合作细胞的连接是非常基础的连接,基于这一实事,德国马丁斯雷德的马普神经生物学研究院的科学家们和来自京都的同僚们调查这些轴突怎样知道它们应该生长到哪里为止,并且开始与周围的细胞建立连接。神经生物学家分析发现,在果蝇视觉系统成长中,这一功能由两种基因交互作用来完成。
科学家在科学杂志《自然——神经科学》上公布了他们的研究成果:只有在两种基因共同作用下,果蝇的视觉神经才能够正确、恰当地生长。这两种基因控制着两种蛋白质的产生。这两种蛋白质是在轴突的尖端发现的,科学家认为它们从周围组织中收集所处环境的信息。它们的作用是使神经细胞能够在大脑中找到自己生长方向,识别自己的目标区域。研究显示,如果仅有一种基因活动或两种基因活动性失调,就会出现混乱的结果:轴突会在这一方向上的某处停止生长,最终无法到达自己的目标区域。
研究首席著作者铃木隆史(Takashi Suzuki)解释说:“我们推断在其它生物体中也存在着类似的生理机制——包括人类。”这一研究为最终治愈由于误导神经细胞生长而引起的发育障碍提供重要的理论基础。这一理论对于引导新生的神经细胞恢复连接也将会有很大帮助。(锋格/编译)
日本研究人员在新一期美国《细胞·干细胞》杂志上报告说,动物实验证实毛根缺乏一种胶原蛋白可同时导致脱发和白发。这一研究成果将有助于开发出治疗脱发和白发的新药。
东京医科齿科大学教授西村荣美等研究人员报告说,他们发现ⅩⅦ型胶原蛋白的作用可使毛囊干细胞不会枯竭,从而防止脱发。同时,这种胶原蛋白在毛囊干细胞产生转化生长因子-β的过程中也是不可缺少的。而转化生长因子-β对色素干细胞的生成起着重要作用。
研究人员利用小鼠进行的实验证实了他们的判断。在正常情况下,毛色非白色的小鼠出生后约两年就会因衰老而出现脱毛和毛变白的现象。研究人员通过基因技术使一些小鼠体内不能产生ⅩⅦ型胶原蛋白,结果它们在半年内就明显地出现了白毛,大约10个月后,全身的毛就脱得差不多了。
在进一步的实验中,研究人员把能生成ⅩⅦ型胶原蛋白的基因植入自身不能产生这种胶原蛋白的小鼠体内,结果小鼠能够重新产生毛囊干细胞和色素干细胞,最终长出了一簇簇黑毛。
新浪环球地理讯 北京时间3月11日消息 据美国国家地理网站报道,美国科学家表示,几年前在南太平洋岛国巴布亚新几内亚发现的一个新蛙种堪称“变色龙”,体色会经历“惊人”变化:幼年是黑色,点缀着黄斑,成年后则成了桃色,眼睛也变成蓝色。
这个新蛙种学名为Oreophryne ezra,是2004年科学家在巴布亚新几内亚东南部山区一小片云雾林里发现的。由于当地人相信这片雾气笼罩的森林是禁地,也许受到神的保护,所以,他们长期以来不敢进入。美国夏威夷大主教博物馆脊椎动物学家弗雷德-克劳斯(Fred Kraus)表示,虽然科学家以前就知道有些青蛙在生长过程中不断变换体色,“但我认为,这些青蛙的体色差异都没有我们在Oreophryne蛙种身上看到的这么惊人。”
克劳斯称,Oreophryne蛙的体色为何会经历如此显著的变化,目前尚不得而知。克劳斯是2009年12月刊载于《Copeia》杂志上的一项有关Oreophryne青蛙研究的负责人。他说,幼年时期的Oreophryne蛙外形看上去像毒箭蛙,所以,“看到它们,人们的第一反应就是要小心。”它们栖息于光照充足的树叶上,这一点与有毒青蛙的生活习性相似。
于是,克劳斯心中泛起了这样的疑问:“既然幼年具有警告色,为何成年以后会失去呢?这完全没什么意义啊。”为揭开这个谜团,克劳斯希望研究幼年Oreophryne蛙是否有毒,以支撑这种“外强中干”的模样。不过,克劳斯应该要迅速行动起来——当地人对神的敬畏也无法维持Oreophryne蛙的生存,因为它们仅存的栖息之地正受到全球气候变暖的威胁。
云雾林的生长需要合适的温度,随着全球气候不断升温,这片林带可能会最终干枯。畏寒的低地植物还可能开始向上生长,取代通常生长于山顶的植物。克劳斯说:“如果这种事情发生在一座海拔只有650英尺(约合200米)的山上,那里的云雾林可能会轻易遭到破坏,生活在林中的生物也会跟着消失,包括变色蛙。” (孝文)
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北京时间10月13日消息,据国外媒体报道,澳大利亚科学家发现的一种最新检测方法,可以增加成功受孕概率。对正在努力通过试管受精生育子女的夫妇来说,这一方法无疑是黑暗里的一丝亮光。 www.6park.com
英国有七分之一的夫妇在受孕方面存在问题,有5%的人在尝试2年后,仍以失败而告终。仅有29%的35岁以下的女性通过试管受精有了自己的小宝宝,而且随着年龄增加,这一概率会不断下降。对这些希望有个自己的小宝宝而又苦于无法实现的人来说,这项最新检测方法给他们带来了新希望。 www.6park.com
澳大利亚科学家发现的这种新方法,可以精确测定胚胎的健康状况。医生借助它可以选择最健康的胚胎植入子宫,使受精卵的成活率更高。墨尔本大学的这个科研组研究了胚胎从一种特殊溶液里摄入的葡萄糖数量,这种溶液是他们在实验室里培养出来的。试管受精部门就是利用这种溶液为受精胚胎提供营养温床,这些胚胎是医生利用从无法自然受孕的夫妇体内提取的精子和卵子在实验室里培育的。 www.6park.com
胚胎溶液里的葡萄糖,在母体的子宫里会自然产生。加德纳教授表示,不育不孕专家在把胚胎放入该溶液以前,需要知道它里面所含的葡萄糖的精确数值。他解释说:“在受精4或5天后,通过检查溶液里的葡萄糖水平,我们可以确定有多少这种物质已经被正在生长的胚胎吸收了。有明确的证据可以证明,摄入葡萄糖越多的胚胎越健康。” www.6park.com
该研究涉及到50名采用试管受精方法受孕的患者。其中32名女性在植入胚胎后,进行了积极的妊娠试验,共有28个宝宝诞生。加德纳说:“这28 个宝宝在还是胚胎时,吸收的葡萄糖最多。”葡萄糖是细胞分裂的主要能量源,是细胞复制和胚胎生长所必须的。这一方法还能在把胚胎移植到子宫里以前,预知胎儿的性别,因为雌性胚胎显然比雄性胚胎摄入的葡萄糖更多。 www.6park.com
加德纳说:“这还只是早期观测资料,不过它可能有助于医生在胚胎阶段提前确定胎儿的性别。”该科研组将在澳大利亚生育协会科学年会上详细介绍他们的研究成果。从事生育工作的世界顶级人物齐聚阿德莱德,探讨这项最新研究和有助于夫妇受孕的临床治疗方法。