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由南开大学生命科学学院分子生物学研究所肿瘤研究室张晓东教授日前进行的一项研究表明,在乙型肝炎病毒(HBV)基因组中,x基因所表达的x蛋白的自然突变,与乙肝病毒的致癌作用密切相关。
统计显示,我国约有10%的人口携带乙肝病毒,每年死于肝癌的患者约15万人,而乙肝病毒感染与肝细胞癌(HCC)的发生具有十分密切的关系,90%的肝癌与乙肝有关。研究表明,乙肝病毒的X基因及其表达的x蛋白对肝细胞癌的产生具有重要的作用。
x蛋白是一种多功能的病毒调节因子,通过调节细胞和病毒的转录活性、信号转导途径、基因毒性应激反应、蛋白质降解等多个方面,直接或间接地影响乙肝病毒的复制和肝细胞的增殖与死亡,并具有促肝细胞转化的作用。因此,揭示x基因和x蛋白致癌的分子机制具有十分重要的意义。
在研究中,南开大学的研究人员从慢性肝病患者的血清和组织中分离得到乙型肝炎病毒x基因突变株,发现X蛋白羧基端27个氨基酸缺失对人正常肝细胞的增殖具有明显的促进作用,会导致肝癌的发生。
据介绍,由于青少年免疫系统发育不完全,因此更易感染乙肝病毒,男性感染的乙肝病毒发作率更高,而女性多为病毒携带者。数据显示,约有10%的急性肝炎患者将转化为慢性肝炎,在以后的几年里反复发作,逐渐导致肝硬化,引发肝癌。
张晓东表示,突变过程可能达数十年之久,目前x蛋白的突变原因仍在研究中。他建议,从病源入手预防肝癌的方法最为有效可行,乙肝病的防治显得尤为重要。
张晓东强调,有些人以为出生时注射过乙肝疫苗,就永远不会发病了,这是非常错误的,疫苗的有效期只有五年,其后需要分期注射才能确保安全,大家要形成定期检查、重新注射的好习惯,将乙肝病毒扼杀在摇篮中。
超级新材料可实现噪音消失
近日,美国杜克大学的科学家和西班牙科学家发明了一种可以“隐藏”声音实现噪音消失和隐形功能的新材料,这种材料可以产生神奇的隐藏“声音”和隐形功能,甚至在声纳、雷达和x光的检查下也发现不了。
据报道,来自美国北卡罗莱纳州杜克大学的科研人员在去年年初的时候与西班牙巴伦西亚理工大学的科学家一起,对材料构造和晶体声波展开研究。他们以电子工程学为基础,对晶体和材料构造进行计算机模拟,同时对固态气体列阵和声波散射的结构进行对比和研究。在他们研究的过程上,科学家们发现,声波与固体材料列阵的数目结构具有特殊的关系,当物质的晶体结构列阵达到一个最佳的数目和级别,那么声波将在物质周围实现“完全围绕”,从而使得声音可以实现完全的隐藏物体。这一发现非常振奋人心,西班牙科学家在这一发现的基础上,开发出了这种新材料,并且在西班牙进行了多次的模拟实验,完全证实了这一发现以及新材料所表现出的神奇效果。就像现实版的哈里波特的“隐身斗篷”一样,声音可以从材料的周围围绕穿过,使材料在雷达和声纳的监测中无法发现,甚至连X光设备也无法查看到。
西班牙科学家何塞·桑切斯称,他们研制出的超级新材料大约有200层,但是这种材料的厚度超乎想象非常的薄。科学家表示,这种新材料将首先用于军舰和潜艇,将能实现在雷达和声纳的监测下完全的声音静默和隐形功能,新材料也可以用于音乐厅的噪音控制和城市噪音治理。同时,科学家希望这种新材料能够激励未来的声音材料科学研究,完全使噪音无处可藏。
天然生物材料研究取得新进展
天然生物材料历经了长期的进化,其微结构和与之相对应的力学性能趋于最优化,所表现出的材料的优异强韧性及功能适应性,是传统人工合成材料无法比拟的。例如,一支粉笔和一块贝壳,从化学成分上来说几乎是一样的,但粉笔远比贝壳容易折断。两者性能上的差异源于其微结构,即贝壳中碳酸钙晶粒拥有特殊的有序排列。因此,对生物材料微结构和性能的研究成为现代高性能合成材料设计和制备的热点。
最近,中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室(LNM)宋凡研究员及其合作者对一类天然生物矿化材料——贝壳珍珠母进行拉伸实验发现,在珍珠母的拉伸大变形中存在负Poisson比效应(如图1)。他们的研究表明,这利负Poisson效应能够极大地提高材料应变能中的体积膨胀能量,同时减少形变能量,使得这类天然生物陶瓷材料在其变形过程中显示出极大的能量吸收能力,并由此导致材料具有大变形能力,这种材料性质是目前人工合成陶瓷材料根本不可比拟的。进一步的研究证明,贝壳珍珠母大变形中的负Poisson比效应的产生根源是珍珠母有机基质层中的一种纳米结构——矿物桥(如图2)。
我国自主研制新一代农用飞机首飞成功
中国自主研制的新一代农5B型农用飞机日前在南昌青云谱机场首飞成功。
据悉,试飞当天南昌下了场大雨,虽然雨过之后的飞行条件并不算特别理想,但农5B飞机的首飞表现仍然算得上完美。天空中,它看起来就像是一支展翅的蜻蜒。专家说,农5B飞机两翼展开有16米左右,机身全长接近13米,是中国首架农林专用飞机——农5A的升级版。农5B起飞重量达到了3600公斤,最高可以飞到6000米,具有很强的高空作业能力。
农5B飞机的驾驶舱长有2米多,宽在1米左右。通常情况下这个驾驶舱内只坐一名驾驶员。洪都航空工业集团机械师李文松介绍称,多一名人员,重量就会增加。我们就是要尽量使飞机有最好的效率,但是有些时候像做森林防火这块我们会配备一名观察员。
为了适应农林作业需求,农5B还进行了防腐设计等多个调整。洪都航空工业集团飞机设计研究所农5B总设计师研究员级高工李友和说,飞机撒农药在空中回旋时,农药会碰到机身上腐蚀飞机。农5B侧壁等很多地方采用了玻璃钢,腹部采用了不锈钢。
目前,中国农林作业对农林飞机的最佳需要量为4500架左右,而现有用于农业作业的飞机不到200架。专家预计,此次首飞成功的农5B飞机将具有广阔的市场前景。
电子“风”舞动纳米小马达
日前,英国兰卡斯特大学的理论物理学家设计出一款纳米马达,以一种新奇的机制——电子风来运行,这种新型驱动机制也许会对未来的纳米机电结构(NEMS)技术研发有所助益。
贝利表示,以前人们的思路总是被导向“推动”马达使其转动,但他们的想法却是利用该装置的一种内在特性,如电子或光子中的动量变化。
研究人员将这款纳米马达描述成一座碳纳米管风车,虽然该装置与传统具有旋转叶片的风车相比,看起来更像一个微型望远镜。该装置由双 壁碳纳米管构成,其中外管夹住2个外部电极,而较短的内管则能够自由移动与旋转。在一种称为碳纳米管钻头的版本中,外管只夹住1个电极,而自由移动的内管的一端则与汞电极接触,但仍能自由旋转。该装置之所以被称为风车,是因为他由在两个电极之间施加直流电压后产生的一阵电子“风”来驱动。
当这种装置移动穿过碳纳米管时,电子流获得角动量,产生一个正切力,从而导致内部的碳纳米管旋转。研究人员计算出,电子风可产生的力明显超过内壁的摩擦力——有时多达3个数量级。根据所施加的电压,旋转中的内管可达到碳纳米管的崩溃速度,高达每秒8000米。
这个以电子风为动力的纳米马达将有广泛的用途。例如,通过使用一种电压脉冲使内管以某一特定角度旋转,就能把该纳米马达当作一科,开关或纳米尺度磁性内存器件中的记忆元件来使用;或者让碳纳米管与一个原子或分子存储器连接,该纳米马达就能成为一种纳米流体泵。
物理学家还认为,该马达能以不同方式作为动力。在一种可能中,电子可以原子或分子的存储器来取代。然后,施以压差可驱使原子或分子穿过碳纳米管,而他们的角动量可导致内管旋转。同样地,碳纳米管两端间的温差创造出的声子通量也能驱动这个马达。
我国百亿次超级计算机“曙光5000”问世
1秒钟内,它可以完成10000个5000万瓦以上的并网发电机组和22万伏变电站构成的全国电网的电力安全评估;30秒内,它可以完成上海证交所10年的1000多支股票交易信息的200种证券指数的计算;6分钟内,它可以同时完成20次对上海黄埔江过江隧道三维结构的地震数值分析的计算。这是刚刚问世的我国百万亿次超级高性能计算机——“曙光5000”给人们带来的惊喜。
“曙光5000”高性能计算机是国家863计划支持的研究项目。其浮点运算处理能力可以达到230万亿次(交付用户使用能力200万亿次),Linpack速度预测将达到160万亿次,这个速度将有望让中国高性能计算机再次跻身世界前十。除了超强计算能力,它还拥有全自主、超高密度、超高性价比、超低功耗以及超广泛应用等特点。
曙光公司总裁历军介绍,百万亿次计算机所面临的技术瓶颈要比十万亿次计算机更多、更难解决,绝对不是简单的数字叠加。“曙光5000”的问世使中国成为继美国之后第二个能制造和应用超百万亿次商用高性能计算机的国家,也表明我国生产、应用、维护高性能计算机的能力达到世界先进水平。
中科院计算所所长李国杰院士说,高性能计算机是用来解决大问题的计算平台,在我国经济建设,网络安全,石油领域等都发挥了很大作用。“曙光5000”与国际上千万亿次计算机在性能功耗比、价格比及组装密度等指标上已不相上下。李国杰透露,2010年我国将推出千万亿次超级服务器,目前曙光正与龙芯结合,紧锣密鼓为此做充分准备,届时将大量采用国产龙芯CPU。
全自动散货装船机卸船机在沪研制成功
随着世界第一台自动抓斗卸船机、自动装船机、具有自主知识产权的自动斗轮堆取料机研制成功,中国港口物流散货开始走向数字化、智能化的创新之路。近日,由上海国际港务(集团)股份有限公司承担的上海市科委产学研专项“现代港口敞货装备集成技术开发与研制”,通过专家验收。目前,该课题成果已在上海罗泾二期散货码头上应用。
笔者在码头铁矿石区看到,根据不同的船型设置卸船路径、根据不同的物料密度设置抓斗开度,可以自动卸船,犹如为抓斗装上“眼睛”。还能通过自主开发的装卸设备虚拟样机,从视觉、触觉和功能、行为上,全方位模拟真实的港机,使上海港散货处理能力达到世界先进水平。
上港集团、港机重工、上海交通大学和同济大学共同开展产学研合作,依托上海港罗泾二期工程,重点在散货物流与装备集成技术方面进行创新。该课题研制了世界上第一台全自动的装船机,采用了船舱位置和物料分布的自动检测技术,实现了装船作业的无人自动化操作;研制了世界上第一台全自动的卸船机,采用自动控制及检测技术,通过对物料流量及船舱内物料高度的实时检测,实现装船作业的自动均匀配载;创新研制了一种新型敞货装卸工艺系统,实现了散货堆场的无人自动化操作;在国内首次将虚拟样机技术和虚拟现实技术协同仿真引入港口机械设计,努力建成国内第一个全自动散货码头。
与人工作业相比,卸船机、装船机、斗轮堆取料机自动作业的综合能力提高超过5%。经测试,散货装备运行状态远程实时监控系统具有故障诊断和维护管理,以及实时数据采集与交流等功能。
科学家首次成功利用气体图像
以色列的科学家日前称,他们最近成功地在原子蒸气上实现了图像存储,尽管存储的时间只有短短的30微秒,但这是人类首次成功地利用气体充当存储媒介。
研究人员首先在一束光脉冲中存储一幅图像。当光脉冲遇到原子状态气体时,光脉冲被气体吸收并激活气体原子。但是,当第二束光柱射向该气体时,将驱散气体原子,使气体形成单一的量子态,并造成第一束光脉冲穿过气体。这种现象被称为“电磁感应透明”现象。
物理学家正是利用这种方法来捕获、存储和恢复复杂的三维光场。他们在一束光脉冲中将一幅图片减速到每秒8000米的群速度。这一群速度使得图片能够存储于原子状态的气体之中长达数微秒之久。
以色列理工学院的研究人员莫舍·舒克解释,在存储期间,整个实验系统中没有任何光场。光线携带的所有信息被转换为气体中所有原子的量子态。如果能够很容易地检测出原子的量子态的稳定水平,人们将能够看到一幅鲜明的“图像”存在于该气体之中。由于气体原子的扩散性,恢复的图像看起来可能模糊不清,而且信噪比大大降低。为了改进图像的清晰度,研究人员采用了一种新的技术方法,将由于原子运动造成的图像模糊化问题减少到最低程度。该技术与移相微影技术有相似之处。研究人员将这些图像特征的相位转移180度,这样那些扩散到图像线条之间区域的相反相位的原子的振幅将被取消,也就不可能有光线射出而模糊图像的线条。
气体存储图像的技术,将在图像处理及相关领域有着广泛的应用。科学家们预测,利用这种方法将可能存储更为清晰的图像,包括即时图像或电影等数据。当然,这种光存储技术并不仅仅局限应用于图像存储方面,在未来的量子信息发展中,光存储技术将同样发挥着重要的作用。最直接的应用就是量子位数据的存储。
统计显示,我国约有10%的人口携带乙肝病毒,每年死于肝癌的患者约15万人,而乙肝病毒感染与肝细胞癌(HCC)的发生具有十分密切的关系,90%的肝癌与乙肝有关。研究表明,乙肝病毒的X基因及其表达的x蛋白对肝细胞癌的产生具有重要的作用。
x蛋白是一种多功能的病毒调节因子,通过调节细胞和病毒的转录活性、信号转导途径、基因毒性应激反应、蛋白质降解等多个方面,直接或间接地影响乙肝病毒的复制和肝细胞的增殖与死亡,并具有促肝细胞转化的作用。因此,揭示x基因和x蛋白致癌的分子机制具有十分重要的意义。
在研究中,南开大学的研究人员从慢性肝病患者的血清和组织中分离得到乙型肝炎病毒x基因突变株,发现X蛋白羧基端27个氨基酸缺失对人正常肝细胞的增殖具有明显的促进作用,会导致肝癌的发生。
据介绍,由于青少年免疫系统发育不完全,因此更易感染乙肝病毒,男性感染的乙肝病毒发作率更高,而女性多为病毒携带者。数据显示,约有10%的急性肝炎患者将转化为慢性肝炎,在以后的几年里反复发作,逐渐导致肝硬化,引发肝癌。
张晓东表示,突变过程可能达数十年之久,目前x蛋白的突变原因仍在研究中。他建议,从病源入手预防肝癌的方法最为有效可行,乙肝病的防治显得尤为重要。
张晓东强调,有些人以为出生时注射过乙肝疫苗,就永远不会发病了,这是非常错误的,疫苗的有效期只有五年,其后需要分期注射才能确保安全,大家要形成定期检查、重新注射的好习惯,将乙肝病毒扼杀在摇篮中。
超级新材料可实现噪音消失
近日,美国杜克大学的科学家和西班牙科学家发明了一种可以“隐藏”声音实现噪音消失和隐形功能的新材料,这种材料可以产生神奇的隐藏“声音”和隐形功能,甚至在声纳、雷达和x光的检查下也发现不了。
据报道,来自美国北卡罗莱纳州杜克大学的科研人员在去年年初的时候与西班牙巴伦西亚理工大学的科学家一起,对材料构造和晶体声波展开研究。他们以电子工程学为基础,对晶体和材料构造进行计算机模拟,同时对固态气体列阵和声波散射的结构进行对比和研究。在他们研究的过程上,科学家们发现,声波与固体材料列阵的数目结构具有特殊的关系,当物质的晶体结构列阵达到一个最佳的数目和级别,那么声波将在物质周围实现“完全围绕”,从而使得声音可以实现完全的隐藏物体。这一发现非常振奋人心,西班牙科学家在这一发现的基础上,开发出了这种新材料,并且在西班牙进行了多次的模拟实验,完全证实了这一发现以及新材料所表现出的神奇效果。就像现实版的哈里波特的“隐身斗篷”一样,声音可以从材料的周围围绕穿过,使材料在雷达和声纳的监测中无法发现,甚至连X光设备也无法查看到。
西班牙科学家何塞·桑切斯称,他们研制出的超级新材料大约有200层,但是这种材料的厚度超乎想象非常的薄。科学家表示,这种新材料将首先用于军舰和潜艇,将能实现在雷达和声纳的监测下完全的声音静默和隐形功能,新材料也可以用于音乐厅的噪音控制和城市噪音治理。同时,科学家希望这种新材料能够激励未来的声音材料科学研究,完全使噪音无处可藏。
天然生物材料研究取得新进展
天然生物材料历经了长期的进化,其微结构和与之相对应的力学性能趋于最优化,所表现出的材料的优异强韧性及功能适应性,是传统人工合成材料无法比拟的。例如,一支粉笔和一块贝壳,从化学成分上来说几乎是一样的,但粉笔远比贝壳容易折断。两者性能上的差异源于其微结构,即贝壳中碳酸钙晶粒拥有特殊的有序排列。因此,对生物材料微结构和性能的研究成为现代高性能合成材料设计和制备的热点。
最近,中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室(LNM)宋凡研究员及其合作者对一类天然生物矿化材料——贝壳珍珠母进行拉伸实验发现,在珍珠母的拉伸大变形中存在负Poisson比效应(如图1)。他们的研究表明,这利负Poisson效应能够极大地提高材料应变能中的体积膨胀能量,同时减少形变能量,使得这类天然生物陶瓷材料在其变形过程中显示出极大的能量吸收能力,并由此导致材料具有大变形能力,这种材料性质是目前人工合成陶瓷材料根本不可比拟的。进一步的研究证明,贝壳珍珠母大变形中的负Poisson比效应的产生根源是珍珠母有机基质层中的一种纳米结构——矿物桥(如图2)。
我国自主研制新一代农用飞机首飞成功
中国自主研制的新一代农5B型农用飞机日前在南昌青云谱机场首飞成功。
据悉,试飞当天南昌下了场大雨,虽然雨过之后的飞行条件并不算特别理想,但农5B飞机的首飞表现仍然算得上完美。天空中,它看起来就像是一支展翅的蜻蜒。专家说,农5B飞机两翼展开有16米左右,机身全长接近13米,是中国首架农林专用飞机——农5A的升级版。农5B起飞重量达到了3600公斤,最高可以飞到6000米,具有很强的高空作业能力。
农5B飞机的驾驶舱长有2米多,宽在1米左右。通常情况下这个驾驶舱内只坐一名驾驶员。洪都航空工业集团机械师李文松介绍称,多一名人员,重量就会增加。我们就是要尽量使飞机有最好的效率,但是有些时候像做森林防火这块我们会配备一名观察员。
为了适应农林作业需求,农5B还进行了防腐设计等多个调整。洪都航空工业集团飞机设计研究所农5B总设计师研究员级高工李友和说,飞机撒农药在空中回旋时,农药会碰到机身上腐蚀飞机。农5B侧壁等很多地方采用了玻璃钢,腹部采用了不锈钢。
目前,中国农林作业对农林飞机的最佳需要量为4500架左右,而现有用于农业作业的飞机不到200架。专家预计,此次首飞成功的农5B飞机将具有广阔的市场前景。
电子“风”舞动纳米小马达
日前,英国兰卡斯特大学的理论物理学家设计出一款纳米马达,以一种新奇的机制——电子风来运行,这种新型驱动机制也许会对未来的纳米机电结构(NEMS)技术研发有所助益。
贝利表示,以前人们的思路总是被导向“推动”马达使其转动,但他们的想法却是利用该装置的一种内在特性,如电子或光子中的动量变化。
研究人员将这款纳米马达描述成一座碳纳米管风车,虽然该装置与传统具有旋转叶片的风车相比,看起来更像一个微型望远镜。该装置由双 壁碳纳米管构成,其中外管夹住2个外部电极,而较短的内管则能够自由移动与旋转。在一种称为碳纳米管钻头的版本中,外管只夹住1个电极,而自由移动的内管的一端则与汞电极接触,但仍能自由旋转。该装置之所以被称为风车,是因为他由在两个电极之间施加直流电压后产生的一阵电子“风”来驱动。
当这种装置移动穿过碳纳米管时,电子流获得角动量,产生一个正切力,从而导致内部的碳纳米管旋转。研究人员计算出,电子风可产生的力明显超过内壁的摩擦力——有时多达3个数量级。根据所施加的电压,旋转中的内管可达到碳纳米管的崩溃速度,高达每秒8000米。
这个以电子风为动力的纳米马达将有广泛的用途。例如,通过使用一种电压脉冲使内管以某一特定角度旋转,就能把该纳米马达当作一科,开关或纳米尺度磁性内存器件中的记忆元件来使用;或者让碳纳米管与一个原子或分子存储器连接,该纳米马达就能成为一种纳米流体泵。
物理学家还认为,该马达能以不同方式作为动力。在一种可能中,电子可以原子或分子的存储器来取代。然后,施以压差可驱使原子或分子穿过碳纳米管,而他们的角动量可导致内管旋转。同样地,碳纳米管两端间的温差创造出的声子通量也能驱动这个马达。
我国百亿次超级计算机“曙光5000”问世
1秒钟内,它可以完成10000个5000万瓦以上的并网发电机组和22万伏变电站构成的全国电网的电力安全评估;30秒内,它可以完成上海证交所10年的1000多支股票交易信息的200种证券指数的计算;6分钟内,它可以同时完成20次对上海黄埔江过江隧道三维结构的地震数值分析的计算。这是刚刚问世的我国百万亿次超级高性能计算机——“曙光5000”给人们带来的惊喜。
“曙光5000”高性能计算机是国家863计划支持的研究项目。其浮点运算处理能力可以达到230万亿次(交付用户使用能力200万亿次),Linpack速度预测将达到160万亿次,这个速度将有望让中国高性能计算机再次跻身世界前十。除了超强计算能力,它还拥有全自主、超高密度、超高性价比、超低功耗以及超广泛应用等特点。
曙光公司总裁历军介绍,百万亿次计算机所面临的技术瓶颈要比十万亿次计算机更多、更难解决,绝对不是简单的数字叠加。“曙光5000”的问世使中国成为继美国之后第二个能制造和应用超百万亿次商用高性能计算机的国家,也表明我国生产、应用、维护高性能计算机的能力达到世界先进水平。
中科院计算所所长李国杰院士说,高性能计算机是用来解决大问题的计算平台,在我国经济建设,网络安全,石油领域等都发挥了很大作用。“曙光5000”与国际上千万亿次计算机在性能功耗比、价格比及组装密度等指标上已不相上下。李国杰透露,2010年我国将推出千万亿次超级服务器,目前曙光正与龙芯结合,紧锣密鼓为此做充分准备,届时将大量采用国产龙芯CPU。
全自动散货装船机卸船机在沪研制成功
随着世界第一台自动抓斗卸船机、自动装船机、具有自主知识产权的自动斗轮堆取料机研制成功,中国港口物流散货开始走向数字化、智能化的创新之路。近日,由上海国际港务(集团)股份有限公司承担的上海市科委产学研专项“现代港口敞货装备集成技术开发与研制”,通过专家验收。目前,该课题成果已在上海罗泾二期散货码头上应用。
笔者在码头铁矿石区看到,根据不同的船型设置卸船路径、根据不同的物料密度设置抓斗开度,可以自动卸船,犹如为抓斗装上“眼睛”。还能通过自主开发的装卸设备虚拟样机,从视觉、触觉和功能、行为上,全方位模拟真实的港机,使上海港散货处理能力达到世界先进水平。
上港集团、港机重工、上海交通大学和同济大学共同开展产学研合作,依托上海港罗泾二期工程,重点在散货物流与装备集成技术方面进行创新。该课题研制了世界上第一台全自动的装船机,采用了船舱位置和物料分布的自动检测技术,实现了装船作业的无人自动化操作;研制了世界上第一台全自动的卸船机,采用自动控制及检测技术,通过对物料流量及船舱内物料高度的实时检测,实现装船作业的自动均匀配载;创新研制了一种新型敞货装卸工艺系统,实现了散货堆场的无人自动化操作;在国内首次将虚拟样机技术和虚拟现实技术协同仿真引入港口机械设计,努力建成国内第一个全自动散货码头。
与人工作业相比,卸船机、装船机、斗轮堆取料机自动作业的综合能力提高超过5%。经测试,散货装备运行状态远程实时监控系统具有故障诊断和维护管理,以及实时数据采集与交流等功能。
科学家首次成功利用气体图像
以色列的科学家日前称,他们最近成功地在原子蒸气上实现了图像存储,尽管存储的时间只有短短的30微秒,但这是人类首次成功地利用气体充当存储媒介。
研究人员首先在一束光脉冲中存储一幅图像。当光脉冲遇到原子状态气体时,光脉冲被气体吸收并激活气体原子。但是,当第二束光柱射向该气体时,将驱散气体原子,使气体形成单一的量子态,并造成第一束光脉冲穿过气体。这种现象被称为“电磁感应透明”现象。
物理学家正是利用这种方法来捕获、存储和恢复复杂的三维光场。他们在一束光脉冲中将一幅图片减速到每秒8000米的群速度。这一群速度使得图片能够存储于原子状态的气体之中长达数微秒之久。
以色列理工学院的研究人员莫舍·舒克解释,在存储期间,整个实验系统中没有任何光场。光线携带的所有信息被转换为气体中所有原子的量子态。如果能够很容易地检测出原子的量子态的稳定水平,人们将能够看到一幅鲜明的“图像”存在于该气体之中。由于气体原子的扩散性,恢复的图像看起来可能模糊不清,而且信噪比大大降低。为了改进图像的清晰度,研究人员采用了一种新的技术方法,将由于原子运动造成的图像模糊化问题减少到最低程度。该技术与移相微影技术有相似之处。研究人员将这些图像特征的相位转移180度,这样那些扩散到图像线条之间区域的相反相位的原子的振幅将被取消,也就不可能有光线射出而模糊图像的线条。
气体存储图像的技术,将在图像处理及相关领域有着广泛的应用。科学家们预测,利用这种方法将可能存储更为清晰的图像,包括即时图像或电影等数据。当然,这种光存储技术并不仅仅局限应用于图像存储方面,在未来的量子信息发展中,光存储技术将同样发挥着重要的作用。最直接的应用就是量子位数据的存储。