PDF《你听说过有孔的水吗？》

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6 年1月10日星期日 / 新智 《自然》 杂志在线发表的一篇论文中, 研 究人员宣布开发出一种液体, 其分子结构的 特点是: 液体内有孔隙.想象一下, 一块海 绵, 能像水一样流动, 也能吸收其他物质. 他 们设法创造的东西大致就是这样. 含有永久性孔洞的材料, 在技术上是 十分重要的.它们用于制造一系列的产品, 包括塑料瓶到汽油.不过迄今为止, 这些多 孔材料全都是固体. 作者之一的斯图尔特 ・ 杰姆斯在论文中说, 我们现在正以全新的 方法设计一种特殊液体. 我们这样设计它的 分子的形状:使液体不能填满所有的空间. 我们发现,如此得到的内有孔隙的液体, 能 够吸收的气体量惊人. 在 《自然》 杂志的音频采访中, 杰姆斯描 述了这种分子的结构, 由碳、 氢和氧组成的 笼状结构, 内部形成孔隙.这些笼状结构而 后溶解到作为溶剂的另一种液体中去. 溶剂 的分子比笼状分子大得多, 不能钻过后者的 栅栏 .这样, 笼状分子就保持了自己的孔 隙, 准备好抓取较小的粒子, 比如气体分子. 一种能吸收气体的液体, 这可能是碳捕 获技术的巨大进步, 是从地球大气层中获取 温室气体二氧化碳的技术创新.杰姆斯说, 我们还需要好几年的研究,才能将这种多 孔液体放在诸如碳捕获 (或捕获另一种温室 气体―― ―甲烷) 的化学过程中进行测试.但 拥有孔隙的液体,的确是难以置信的第一 步. 比尔 (图 医生首次采用新的微泡+高频 超声技术,在显微镜下对人体器官 详细成像,这将有助于癌症和中风 等疾病的诊断和治疗. 当对器官成像时,分辨率是有 限的. 我们往往需要在诸多因素 (比 如清晰度、成像速度和进入身体的 深度) 之间选择取舍, 达成平衡. 而直径约 , 微米的微泡沫, 能 在深部组织几乎实时地形成清晰的 可视点. 巴黎朗研究所的迈克尔 ・ 坦 特和同事门将这样的微泡注射进活 鼠的器官, 用高频超声跟踪, 使鼠最 细小的血管也变得可见. 坦特说,这项技术基于高频超 声波与微泡的相互作用.当微泡受 到冲击时, 它的一些能量会反弹. 如 果超声成像采用的是每秒几千帧的 高速率,那么每一帧中每个微泡的 回声是可以区分出来的.当微泡在 动物的血液系统中穿行时,科学家 能跟踪到它们的确切位置. 只需几十秒时间,就能用点点 像素生成实验鼠脑中像红血细胞大 小的血管图像.而先前在鼠这样的 小动物身上,超声波一般只成像适 于-./ 微米或以上的部位.坦特团 队利用微泡创建了分辨率为 -/ 微 米的图像 (图012 3#) , 这是棉花纤 维的宽度. 他表示还能做得更好, 很 快会达到

4 微米的分辨率,且能为 深层器官成像, 比如肝脏. 坦特说,这种显微成像新技术 将很快应用于诊所,帮助我们理解 血管变异的疾病. 例如, 当肿瘤开始 形成时,相应出现的微小血管数目 可能帮助医生确定癌的分期. 我们 将能用前所未有的精度,完成整个 大脑的成像,从而为确认和跟踪中 风提供新的手段. 在牛津大学研究微泡应用于治 疗的埃利诺 ・ 斯瑞德说, 现有成像技 术使用的辐射有潜在害处,如有可 能代之以血流的可视化,对患者是 大好消息. 能对微尺度血管成像, 对多发性疾病的诊断和治疗是非常 重要的.这是令人兴奋的新技术. 凌启渝 人类为自身美好生活的努力, 往往带来对环境的破坏. 有人认识到,海龟的一生中需 要得到帮助,特别是海龟宝宝的第 一次漫步.美国佛罗里达州海岸的 新生海龟得到了人们的关爱,让人 意想不到的是,这种帮助来自创新 的发光二极管灯泡. 原来, 海龟宝宝孵化, 告别舒适 的卵囊后, 它们会去到哪里? 带路的 是谁?那就是它们能见到的最亮光 照. 趋光性, 让新生儿们自然地觉察 到光照的吸引力.海龟宝宝是应该 下到海水中的,所以理想的光照就 是映射在海面上的月光. 千万年来, 这一幕如此简单、 自然: 漆黑的海滩 上, 宝宝们瞥见月光, 遵循体内的导 航系统, 爬向月光照耀的大海. 现在给搞乱了.海岸线上绵延 着数公里路灯,那些电气照明设备 轻而易举地盖过月光的风头.海龟 宝宝上了当,它们朝着自己看到的 最亮光照前进, 往往忽略了月光, 径 直爬向路灯,最后不幸地进到了附 近的街道.那不是宝宝们的家. 由于不可能拆除沿海的路灯 (它们也是受法规保护的) ,每到孵 化季节,海龟宝宝们不得不在歧途 上徘徊.海龟短缺会对地方海洋生 态有什么影响, 尚不完全清楚, 不过 人们急着要找到解决方法. 一家名叫照明科学的科技公司 想出了新的视角.如果让海龟看不 见路灯, 只看见月光, 会是个切实可 行的解决方案. 他们设计的一种称为 自然之 光 (56072 3$) 的发光二极管灯泡, 适合于海岸照明.这种技术先进的 灯泡产生琥珀色的暖色调光照, 为 海岸线和街道提供足够的光照.在 做到这些的同时,它让海龟宝宝和 其他野生动物看不见自己.小宝贝 们对这种路灯视而不见,扭头转向 最亮的可见光, 那就是海上的月光. 新生命投身美好的家园! 自然之光灯泡,既为海龟宝宝 做了非常棒的事, 也让人从中得益. 新灯泡的能源效率高,比传统灯泡 节能 ,/8以上,寿命更是长达 -9 倍. 它符合海岸线照明的法规, 确保 所有人的适当能见度.这种创新光 源顺理成章地被佛罗里达州鱼类和 野生动物保护委员会认证为野生动 物友好产品. 稼正 军蚁没有固定的 住所, 习惯于在行动中 发现猎物, 这种迁移类 蚂蚁喜欢群体生活, 往 往一二百万只聚集在 一起.与其它蚂蚁不 同, 它们成群结队组成 侵略小组在陆地上行 走, 攻击猎物.为了跨 越很远的地方, 勇猛的 军蚁能够在数秒钟内 快速地搭建身体桥梁. 悉尼大学克里斯 ・ 里德 教授与美国和德国的 科学家们合作研究军 蚁, 通过视频拍摄捕捉 到和分析了军蚁搭桥 画面. -- 月,: 日, 《美 国国家科学院院刊》 公 布了这项研究的成果. 里德教授他描述道, 军蚁爬行在藤 条和树枝交叉处, 靠搭建 桥梁 用 最快的速度通过未知或有潜在危 险的地形.它们因地制宜调整 桥梁 , 改变位置寻找最佳捷径. 为了 适应更大的蚂蚁交通流量, 随时添 加新成员, 延长 桥梁 , 扩大 桥面 . 在完成搭桥之前, 军蚁都保持 悬挂半空的状态.它们精心筹划, 搭建 桥梁 时使成本和收益做到 平衡, 在通过身体 桥梁 以缩短爬 行时间的同时必须保证有足够数 量的成员完成其他重要任务. 研究人员指出, 自然界中的蚂 蚁和蜜蜂等都没有一致的中心控 制体,整体的行动不是由个体决 定, 这使得群体比个体获得更大的 信息量. 这项研究有助于科学家从 昆虫的这些行为中得到启示, 研发 出可变形的特殊材料和自调控的 机器人族群等, 开发在人类无法触 及或危险地方进行探索和救援工 作的特种机器人. 它们不存在中心 控制体, 依赖于群体智能, 即建立 在自组织系统集体行动上的人工 智能. 里德教授指出, 如果没有设定 好程序, 昂贵的单个机器人实施团 队行动时难以紧密结合, 不能应对 复杂多变的环境. 蚂蚁的团队合作 能力远远超过最好的机器人, 如果 成群的机器人像军蚁搭桥那么效 率惊人, 就能更好地适应复杂多变 的环境. 在一群仿造蚂蚁的机器人 中, 即使偶尔适当损失几个, 对不 会影响全局. 李忠东 你听说过有孔的水吗? 军蚁搭建身体桥梁发光二极管海岸灯 让海龟宝宝顺利回家 巧用微泡新技术 血管成像超清晰 化学家提供的分子式和示意图 艺术家印象中的多孔液体 ........