资讯汇总8期：【科技周报】上海光机所等在超大容量超分辨三维光存储研究中取得突破
资讯汇总 产业研究中心 2024.02.288期 作者：赵子健 电话：021-38032292 邮箱：zhaozijian@gtjas.com 资格证书编号：S0880520060003 作者：徐淋 电话：021-38677826 邮箱：xulin028941@gtjas.com 资格证书编号：S0880523090005 【科技周报】上海光机所等在超大容量超分辨三维光存储研究中取得突破 摘要： 上海光机所等在超大容量超分辨三维光存储研究中取得突破。中国科学院上海光学精密机械研究所与上海理工大学等合作，基于双光束超分辨技术及聚集诱导发光存储介质，在信息写入和读出均突破了衍射极限的限制，实现了点尺寸为54nm、道间距为70nm的超分辨数据存储，并完成了100层的多层记录，单盘等效容量约1.6Pb。这是国际上首次实现Pb量级的超大容量光存储，对于我国在信息存储领域突破关键核心技术、实现数字经济的可持续发展具有重要意义。相关研究发表于《Nature》期刊。 紫杉醇生物合成途径打通。中国农业科学院深圳农业基因组研究所闫建斌团队筛选了58个紫杉醇生物 往期回顾 【双碳周报】全国碳市场交易量大幅上涨 2024.02.27 【资本市场动态】AIGC和芯片赛道投资火热，月之暗面获超10亿美元投资 2024.02.26 【科技周报】科学家发展出高品质Si/Ge半导体纤维及其柔性传感器 2024.02.23 【上海产经观察】上海2023年GDP同比增长5.0%，“三驾马车”保驾护航 2024.02.21 【双碳周报】国内试点碳市场周交易总量有所上涨 2024.02.20 合成的关键候选基因，成功发现能够催化氧杂环丁烷环合成的细胞色素酶，并给它起名为“TOT1”； 创造性地构建了一个紫杉素的生物合成植物底盘，从17个候选基因中成功筛选出了负责紫杉烷C9位氧化的酶T9αH1。在克服了关键酶缺失的难题后，研究人员运用人工异源合成途径策略，将新发现的酶与已知的合成酶巧妙地组合在一起。经过数次尝试，终于在植物底盘中成功生成了巴卡亭Ⅲ。这是紫杉醇生物合成过程中一个至关重要的中间体。相关研究成果发表于《Science》期刊。 科学家合成出新核素锇-160和钨-156。中国科学院近代物理研究所与合作单位依托兰州重离子加速器，利用充气反冲核谱仪SHANS，通过熔合蒸发反应合成了锇-160和钨-156两个新核素。该团队测量了锇-160的α衰变粒子能量、半衰期及钨-156的半衰期等性质。该研究通过系统分析新测量数据和已有数据发现，中子数为84、85的同中子素的α衰变约化宽度从质子数为68到76都呈现规律的下降趋势。研究认为，上述现象是中子数为82的壳效应增强引起的。这一解释得到了三种不同原子核质量模型的支持。相关研究成果发表于《PhysicalReviewLetters》期刊。 非常规反铁磁体获实验证实。南方科技大学物理系刘畅、刘奇航与中国科学院上海微系统与信息技术研究所乔山团队合作，通过实验发现一类新型磁性材料—非常规反铁磁体。该类材料具有反铁磁体高稳定性、高密度储存信息能力、超快自旋动力学等性质，还有易于探测和操控电子自旋状态、便于读写信息的功能。非常规反铁磁体的发现，有望从信息密度和响应速度上突破目前自旋输运器件的极限，带来自旋电子学和磁存储领域的技术革命。相关研究成果发表于《Nature》期刊。 利用废旧电池可将二氧化碳转换为甲酸。中国科学技术大学国家同步辐射实验室姚涛团队与华中科技大学夏宝玉团队、新西兰奥克兰大学王子运合作，使用废旧铅酸电池制备出了再生铅催化剂，并利用再生铅催化剂在宽pH范围内取得了较高的电催化二氧化碳转化活性。这种方法在2.2伏特电压下、连续工作5200小时的条件下产生甲酸的法拉第效率超过93%，电流密度达到600毫安/平方厘米。这项研究成果可利用回收的废旧电池把二氧化碳转化为具有高经济价值的甲酸，对碳中和具有重要应用价值。相关研究成果发表于《Nature》期刊。 风险提示：前沿科技发展进程在规制边界、演进路径、商业落地、外部环境等方面不及预期。 导读： 本报告汇编了2024年02月18日到2024年02月24日期间前瞻产业的重要动态，主要涉及未来信息、未来生物、新一代制造、新能源与环保领域中的前沿赛道。 1.未来信息领域 1.1.技术资讯 “溶剂筛”精准发力、二极管性能飙升 近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进纳米光电材料与器件团队通过开发“溶剂筛”，有效去除薄纳米片相，使钙钛矿材料的稳定性和发光性能大幅提升。研究团队对具有代表性的准二维钙钛矿材料内部的精细纳米结构进行深入分析，找出了内部较薄的纳米片是诱发钙钛矿不稳定的关键来源。对此，该团队从滤沙筛网得到启发，开发出“溶剂筛”—一种极性溶剂和非极性溶剂的组合。通过对溶剂关键参数如极性、配位能力的深入理解和把握，该团队在1个月内便确定了理想的极性溶剂和非极性溶剂组合的参数范围，并在参数范围内开发出以正己胺、氯苯为代表的数十种具有明显筛分能力的“溶剂筛”组合，显著扩展了人们有效调控钙钛矿的能力。用“溶剂筛”处理后的钙钛矿制备的矿发光二极管，展现出在100cd/m2亮度下超过5万小时（5.7年）的运行寿命，较处理之前提升了近30倍，是目前所有绿光钙钛矿发光二极管的最高值。同时，钙钛矿发光二极管的发光效率也达到了29.5%，创造了目前无光提取设计的钙钛矿发光二极管效率的新纪录，显著提高了电转化为光的效率，简化了散热设计的需求。这一研究成果扭转了先前人们对于钙钛矿材料本身缺乏稳定性的认知，证明通过合理的结构设计优化可以充分释放钙钛矿材料的本征稳定性潜能，实现了高度稳定的钙钛矿发光二极管制备。相关研究发表于《NaturePhotonics》期刊。（科技日报，02/20） 超低噪声系统实现室温量子“光学压缩” 近日，瑞士洛桑联邦理工学院科学家开发出一种超低噪声系统，在室温下实现了量子“光学压缩”。研究团队创建了一个超低噪声光学机械系统。这是一种光和机械运动相互连接的装置。该系统使他们能够高精度地研究和操纵光影响运动的物体。室温的主要问题是热噪声，它会扰乱微妙的量子动力学。为最大限度减少这种情况，研究人员用到了专门的反射镜—腔镜，其能在有限的空间内来回反射光线，有效地“捕获”光线，并增强其与系统中机械元件的相互作用。系统另一关键部件是一个4毫米的鼓状装置，即机械振荡器，它可与腔内的光相互作用。该装置设计精巧，尺寸相对较大，能与环境噪声隔离开来，使科学家能在室温下检测到微妙的量子现象。研究团队可在不需要极低温度的情况下，有效地控制和观察宏观系统中的量子现象。这将有助于扩大量子光学机械系统的使用范围，在宏观尺度上开展量子测量和量子力学实验。这项开创性研究有助科学家理解如何创建大而复杂的量子态。相关研究发表于《Nature》期刊。（科技日报，02/21） 一种奇异电子态可实现更强大量子计算 近日，美国麻省理工学院物理学家在5层石墨烯中观察到了一种难以捉摸的分数电荷效应。这是结晶石墨烯中“分数量子反常霍尔效应”（“反常”指的是不存在磁场）的第一个证据。这将使一种新形式量子计算成为可能，这种类型的计算对微扰的抵抗力更强。研究人员首先从一块石墨中剥离石墨烯层，然后使用光学工具识别阶梯状结构中的5层薄片，从而制造出两个混合石墨烯结构的样品。接着，他们将石墨烯薄片压印在六方氮化硼（hBN）薄片上，并将第二片hBN薄片放在石墨烯结构上。最后，他们将电极连接到结构上，并将其放入冰箱，温度设置为接近绝对零度。当研究人员在材料上施加电流并测量输出电压时，他们开始看到分数电荷的特征，其中电压等于电流乘以分数和一些基本物理常数。通过进一步分析，该团队证实了石墨烯结构确实表现出分数量子反常霍尔效应。这是第一次在石墨烯中看到这种效应。相关研究发表于《Nature》期刊。（科技日报，02/22） 上海光机所等在超大容量超分辨三维光存储研究中取得突破 近日，中国科学院上海光学精密机械研究所与上海理工大学等合作，在超大容量超分辨三维光存储研究中取得突破性进展。该团队依托于丰厚的研究基础和创新技术方案，基于双光束超分辨技术及聚集诱导发光存储介质，在信息写入和读出均突破了衍射极限的限制，实现了点尺寸为54nm、道间距为70nm的超分辨数据存储，并完成了100层的多层记录，单盘等效容量约 1.6Pb。经老化加速测试，光盘介质寿命大于40年，加速重复读取后荧光对比度仍高达20.5:1。这是国际上首次实现Pb量级的超大容量光存储。该成果对于我国在信息存储领域突破关键核心技术、实现数字经济的可持续发展具有重要意义。相关研究发表于《Nature》期刊。（中国科学院上海光学精密机械研究所，02/22） 西安电子科技大学研发出一种超陡垂直晶体管技术 近日，西安电子科技大学郝跃院士团队的刘艳、罗拯东在超陡垂直晶体管器件研究方面取得重要进展，为后摩尔时代高性能低功耗晶体管技术研发提供了一种新方案。垂直输运场效应晶体管（VTFET）器件技术通过将电流从传统MOSFET的平面方向转换为垂直方向，使器件结构有望在芯片上垂直构造晶体管，从而大幅减少器件占有空间，提高集成密度。刘艳等研究人员采用超薄二维异质构造VTFET半导体沟道并与电阻阈值开关（TS）垂直集成，实现超陡垂直晶体管。这一技术借助超薄二维半导体出色的静电调控，大幅提升了器件栅控能力；同时，借助TS的电压控制“绝缘—导电”相变特性，该器件的室温亚阈值摆幅达到1.52mV/dec，远低于常规MOSFET室温亚阈值摆幅60mV/dec的理论极限。此外，在发表的概念验证工作中，该团队制备的超陡垂直晶体管表现出强大性能，比如电流开关比高出8个数量级、亚60mV/dec电流区间超过6个数量级、漏电流小于10fA等。相关研究发表于《NatureCommunications》期刊。（中国科学报，02/22） 2.未来生物领域 2.1.技术资讯 石墨烯纳米材料可安全开发 近日，英国研究人员公布了一项重要的发现：首次人体严格受控暴露临床试验显示，吸入特定类型的石墨烯不会对肺或心血管功能产生短期不良影响。这意味着石墨烯这种纳米材料可以安全地进一步开发，而不会对人类健康造成重大风险。此次人体试验使用了超纯氧化石墨烯纳米薄片（一种与水相融的材料）。来自爱丁堡大学和曼彻斯特大学的研究人员招募了14名志愿者，这些人在严格控制的暴露和临床监测条件下参与了这项研究。志愿者在专门设计的移动实验室中骑车时，戴着口罩呼吸了超纯氧化石墨烯2个小时，并在暴露前和暴露后每隔两小时测量一次肺功能、血压、凝血和血液中炎症水平。几周后，志愿者返回诊所，反复受控地暴露在不同质量的氧化石墨烯或清洁空气中进行比较。结果表明，吸入超纯氧化石墨烯对肺功能、血压或大多数其他生物参数没有不良影响。研究人员注意到，有轻微的迹象表明，吸入这种物质可能会影响血液凝块的方式，但这种影响非常小。不过，仍需进一步调查以确定更高剂量和长时间接触石墨烯的潜在影响。通过在人类志愿者身上探索这种独特材料的安全性，在理解石墨烯如何影响人体方面迈出了一大步。这一发现可能为新型设备、治疗手段和监测技术的开发打开大门。相关研究成果发表于《NatureNanotechnology》期刊。（科技日报，02/19） 新型神经调控策略助力阿尔茨海默病治疗 近日，中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所詹阳团队开发出一种新型神经调控策略，可靶向调控小胶质细胞，并实现阿尔茨海默病相关病理蛋白的清除。在探究光遗传调控的机制研究中，研究团队利用光遗传手段激活小胶质细胞，发现小胶质细胞去极化可以促进脑实质中Aβ毒性蛋白的清除。通过在小鼠大脑的脑区中植入光纤，团队发现，光遗传激活小胶质细胞可以导致光照区域的细胞数量和形态发生明显变化。但在这一过程中，神经突触的消除也会增强，对其他有用的神经元造成损伤。为解决这一问题，研究团队在激活阿尔茨海默病小鼠模型的小胶质细胞的同时，抑制了补体C1q这一免疫系统的重要补充分子。该策略可清除小鼠模型大脑中的Aβ毒性
