测量计量科技前沿技术精华集锦

　　超级计算机将变身“人脑”？

　　由瑞士工程师领导一个欧洲科学团队，目前正打算让全球功能最强大的超级计算机在单个细胞尺度精确模拟“人脑”。

　　他们将迄今所有与大脑运行的未解之谜有关的信息结合在一起并复制在屏幕上，令其精确到单个细胞和分子的程度，进而尝试操纵并测量大脑的各个方面。

　　该项目有望在12年内能“竣工”。而其一旦完成，很可能意味着彻底变革人们对一些神经疾病的理解，甚至进一步洞悉人类自己是如何思考、做决定的。不过，届时的能量提供将成为一个更大的挑战——据估计该“人造大脑”或将需要一个核电站做后盾。

　　一周之“首”

　　人们一向对天王星的磁气圈知之甚少，但日前天文家利用哈勃太空望远镜，首次捕捉到天王星位于昼夜平分点时上空美丽的极光画面，此地上演的一场壮观天王星光影展，由短暂、微弱的发光斑点组成，这与经常出现在地球极区附近的光幕十分不同，但这次观测却能有助于科学家检验以往的理论：我们地球磁气圈是如何产生作用的。

　　一周技术刷新

　　既能吸光又能发光的太阳能电池

　　为了获得太阳能电池更高的转化效率，美国的一个科研团队基于吸光和发光之间的数学关联，演示了一种新的理念——将电池设计得像发光二极管（LED），既能吸光又能发光。该设计有望让太阳能电池突破转化效率的极限，目前使用新概念设计出的一种由砷化镓制成的太阳能电池模型，已取得了高达28.3%的转化效率，而超过30%将是其目标。

　　纳米点电子记忆体速度奇高

　　美国和***的研究人员利用纳米点创建的新电子记忆体技术，在写入和擦除数据方面比当今主流电荷存储内存产品要快10至100倍，打破了世界纪录，其独特的记忆存储方法保证了稳定与长期性，而材料和工艺也与目前主流的集成电路技术兼容，能满足当前的CMOS工艺生产线，也可应用于其他先进设备的结构，对现行的同类设备提出挑战。

　　碳基半导体“一氧化石墨烯”出现

　　美国科学家在研制出的混合纳米材料时，无心插柳地打造出了一种全新的碳基材料一氧化石墨烯（GMO），这种有序的、自然界并不存在的半导体由碳家族的神奇材料石墨烯合成，目前仅在实验室小规模制造而出，但有可能会比石墨烯更容易大规模生产。如果成功，该半导体新材料将有助于碳取代硅，应用于电子设备中。

　　扁平形的中子发生器

　　传统中子发生器是基于加速器而构建成圆柱形，但美国能源部下属实验室开发出一种新型中子发生器，把传统圆柱形变成了像计算机芯片那样的平面几何形。其比传统的更小，直径只有1英寸到2英寸，旋转起来就像是圆柱形一样，却可将中子数量增加一到两个数量级。这种扁平形中子源紧密、简单而且可低成本大量生产，为医疗、安检、防扩散等领域带来更多新的应用。

　　前沿探索

　　黄金纳米粒子在脑部肿瘤“安家”

　　斯坦福大学医学院发现，一种黄金纳米粒子能在脑部肿瘤“安家”，同时对3种不同的成像方式可见，精确显示肿瘤的轮廓，能有效提升肿瘤手术切除精准度。这种粒子的尺寸约为人类红血球大小的1/60，黄金核心能吸收光声成像的光脉冲，随粒子微微升温生成可检测到的超声信号，计算出三维的肿瘤图像。其深度贯穿以及敏感的特性，使实验中对小鼠脑瘤的移除提升至前所未有的精度。

　　电子可分裂为两个独立的准粒子

　　一个由瑞士和德国科学家领导的研究小组通过实验发现，一个电子分裂成两个独立的准粒子：自旋子（spinon）和轨道子（orbiton）。衰变成的两部分各自携带了电子的部分属性：自旋子具有电子的旋转属性;轨道子具有电子绕核运动的属性，但这些新粒子都无法离开它们的物质材料而存在。由于同时用自旋子和轨道子来编码操控信息，可能就是未来的发展方向，因而该新的观察结果将对高温超导和量子计算机等前沿领域产生重要影响。

　　激光可快速高效创建单光子

　　美国物理学家利用激光从超冷的铷原子气体云内激发单个原子，开发出了一种能快速、有效创建单光子的新方式。这套单光子系统有望应用于光量子信息处理之中，其为研究原子的纠缠态和自旋波等提供了便利条件，科学家能相当高效地将里德伯激发转化为单光子，随时获取所需的状态，速度可比现有系统快近千倍。

　　崭露头角

　　人工光合作用终可媲美自然界

　　瑞典科学家研发出了一种光合作用分子催化剂，其能快速使水转化成氧气和氢气，让每秒300次光合作用成为现实，而天然光合作用每秒仅能进行100次到400次。这是人工催化剂首次能与自然界天然存在的光合作用相媲美，而其还有望降低太阳能和其他可再生能源的成本。

　　奇观轶闻

　　三维打印机也是家用药物制造机

　　害怕买到毒胶囊吗？如今英国科学家开发出一种新的三维打印程序，通过将反应容器作为打印素材，能按需求合成各种有机和无机物，“打印”出化学产品。利用该程序，或许能开发出一种家用化学品制造机，让人们在家里自己生产出感冒所需的阿斯匹林——但这应该是在很远很远的将来，因为不但监管起来有难度，该技术本身也还处于非常初级的阶段。