桌面高能X射线光源系统问世

振动，从而连续输出电流。科研人员表示，只要能够更好控　

制密度均匀的纳米线，就可以使数百万甚至数十亿纳米线同　

时产生电流，使其可产生高达每立方厘米４瓦特的直流电。　

这种新型纳米发电机非常灵敏，能将各种机械波如超声　

波、机械震动波甚至人体血液流动产生的震动波等转换成持　

续且稳定的直流电。因此，这一研究成果可用于生物植入体、　

环境监测甚至纳米机器人，并有望植入各种人造器官，作为　

植入器官的动力来源。　

长期以来，为植入人体的各种人造器官提供电力一直是　

一个挑战。由于传统电池中含有有毒物质如锂和镉，而且体　

积也过于庞大，因此无法植入人体。与这些传统电池相比，　

这种新型纳米发电机的优势十分明显，它不仅无毒，体积也　

非常小，因而可以说，这一发明为人造器官植入带来了革命　

性改变。　

目前，该研究项目已得到美国国家科学基金会及国防研　

究计划局的资助。（科技日报）　

一种新材料可提高超声成像质量　

在近期的《自然・物理学》杂志网络版上，美国加州大　

学伯克利分校和西班牙马德里自治大学的科学家声称，他们　

已找到了一种新方法，能够克服超声成像图案解析度不高的　

局限，将超声成像的解析度提高５０倍。　

研究人员在论文中描述了如何捕获从一个目标反射回的　

倏逝波，并重建出仅为声波波长１／５ｏ的微小细节。与能传输　

很长距离的传播波相比，倏逝波是一种在物体附近很短距离　

内渐次减弱的振动。　

论文第一作者、加州大学伯克利分校大规模集成纳米制　

造中心的博士后研究员朱捷（音译）表示，利用他们的设备，　

他们检获并传输了倏逝波，该波中包含有来自目标的超亚波　

长信息的重要部分，从而使他们得以实现超清晰的声学成像。　

研究人员指出，可捕捉倏逝波的设备是一种三维多孔结　

构的超材料。它包含１６００个空心铜管，并集束在一个横截面　

为６．３厘米见方、长为ｌ６厘米的棒条中。将其靠近目标物，　

就能捕获到倏逝波，并把倏逝波传送到另一端　在实际应用　

中，这个超材料设备可装在超声探头的一端以大幅改善成像　

质量。该设备还能改善水下超声探测（声纳）的效果，或提　

高工业应用领域的无损检测水平。对于超声检测来说，成像　

解析度通常都在毫米级别，有了该设备，解析度就只受限于　

这些孔的大小。　

实验中，铜管中的小孔直径约为１毫米。使用２ＫＨｚ（千　

赫）的超声波，图像的解析度通常会受限于波长，即２００毫　

米。利用这种多孔超材料，解析的特征尺寸可小至４毫米，　

也就是波长的１／５０。研究人员表示，如果没有这种超材料，　

要检测如此深的亚波长目标几乎是不可能的。（科技网）　

美国将研发新一代兆兆位以太网　

据美国物理学家组织网近期报道，美国加州大学圣巴巴　

拉分校（ＵＣＳＢ）研究中心将与兆位光学以太网研究中心（ＴＯＥＣ）　

合作研发新一代以太网所必需的技术，与现在最先进的网络　

相比，新一代以太网的数据传输速度快１０００倍，而且能效更　

高。　谷歌公司、Ｖｅｒｉｚｏｎ通讯公司、英特尔公司、安捷伦科技　

有限公司以及罗克韦尔柯林斯国际公司也加入了该研究项目　

中。研究人员希望于２０１５年研发出１兆兆以太网（每秒传输　

的数据为１０００Ｇ），通过光纤传输数据，最终的目的是于２０２０　

年研发出１００兆兆位以太网。　

以太网是一种计算机局域网组网技术，它已经变成了数　

据传输的一种标准，广泛应用于小范围内数据传输和全球范　

围内的数据传输。现在，工业企业和组织机构每天都需要处　

理大量数据；消费者会浏览无数视频、共享高清图片、玩网　

络游戏等等，每天都有数百万人同时消费数十亿字节数据，　

数据流量的急剧增加让网络拥堵的情况时有发生，很显然，　

在不久的将来，人们需要兆兆位以太网来满足人们对互联网　

的数据传输速度和带宽的需求，而且，高性能、高速度的以　

太网还能够创造很多我们今天没有想到的机会，　

目前的以太网技术无法让数据的传输速率超过每秒　

１００Ｇ，主要因为没有这么多的能量来给提供这种数据传输速　

度的网络系统提供电力和进行冷却。大数据中心消耗的能量　

可能同一座小城市差不多，因此，新一代以太网要求做到能　

效和性价比更高，否则，能量不足问题将限制以太网的发展。　

研究人员强调，关键是要研发出节能技术，使得应用和　

基础网络持续做到规模化，节省能量和成本。他们将其称为　

未来的绿色网络，整套以太网系统将依靠这些网络。为了做　

到这一点，并且驱动以太网朝着每秒传输１００兆兆位个字节　

的数据前进，研究人员不仅需要在核心以太网技术领域取得　

突破，而且在基于以太网的联网以及用于研发和测试这些新　

技术的工程和测量系统领域都需要获得重大突破。　

ＴＯＥＣ的研究将整合ＵＣＳＢ在材料学、高级电子学、光子集　

成电路技术、硅基光电子学、高速集成光子和电子电路以及　

将这些新技术同实时联网系统进行“桥接”等领域取得的一　

系列成果。　

研究人员表示，新的低成本、高能效光子技术，将是未　

来以太网的基础。科研人员将使用硅基光电子学来制造低成　

本、集成、传输速率达到兆兆位的设备。　

同时专家也表示未来高速兆兆位以太网系统的复杂性对　

评测设备提出了全新挑战，那是一个关键的领域，评测需要　

同设备和系统研发工作一起进行，为兆兆位以太网的研发铺　

平道路。（科技网）　

桌面高能Ｘ射线光源系统问世　

据美国物理学家组织网近期报道，一国际研究小组开发　

出一种微型同步加速高能ｘ射线光源系统，其能效和质量可　

与世界上某些最大的ｘ光源设备媲美，这种微型化的廉价高　

质量Ｘ射线光源将有着广泛应用前景。相关研究论文刊登在　

《自然・物理学》杂志上。　

新设备由英国伦敦帝国学院、美国密歇根州立大学和葡　

萄牙里斯本大学高等技术学院的科学家共同研制，能在桌面　

上实现当前巨大激光设备的多项功能　他们的缩微系统采用　

了～种微型氦气喷气机和一种高能激光，是一种只有铅笔粗　

细的超短波高能空间相干Ｘ射线光束。　

论文第一作者、伦敦帝国学院物理系的斯蒂凡・柯耐普　

博士说，我们在产生更加简洁廉价的高能高质ｘ射线方面迈　

出了第一步。用相对简单的系统，在几毫米范围内产生的高　

一

５一　质量ｘ射线光束，能和几百米长的同步加速器产生的光束媲　

美。尽管我们的技术目前还不能与世界上少数几个大型的ｘ　

射线源直接竞争，但对于当前某些难以办到的检测来说，它　

提供了一种重要的应用手段。　

新系统产生的ｘ射线具有极短脉冲长度。它们能从一个　

约１微米的空间小点产生，这会导致一个狭窄的ｘ光束，使　

研究人员能清楚地看到目标物的细节。这些特性是其他ｘ光　

源不具备的，超短脉冲使研究人员能以毫微微秒（千万亿分　

之一秒）的解析度测量原子和分子的互相反应。　

新型Ｘ射线系统发出称为ＨＥＲＣＵＬＥＳ的超高能激光束，进　

入氦气喷气机生成一个微小的等离子氦柱，激光脉冲在这个　

等离子内部，生成一个被带负电荷的电子包围的带正电的氦　

离子泡。　

由于这种电荷分离，等离子泡具有强大的电场，不仅能　

促使等离子体重的某些电子形成能量束，还能使光速“扭　

动”。当电子束扭动它产生的峰值共振ｘ射线光束时，就能　

够在实验中进行测量。　

这一过程跟其他同步加速光源中所发生的过程相似，但　

是在一个微观领域内产生。整个桌面ｘ射线源装在一个边长　

约１米的真空箱里，加速和Ｘ射线的产生在不足一平方厘米　

范围内。这种微型化导致更加廉价高质量的ｘ射线光源，也　

将带来超短高耀度的属性。　

研究人员称，像这样的系统有很多用途，比如使用高能ｘ　

射线，它最终能极大地提高医学图像的解析度，也能更容易　

地检测机翼接合有没有微缝隙，还能用于开发特殊科学应用，　

Ｘ射线的超短脉冲可在极短时间内研究“结冰”运动。　

（科技网）　

超薄发光二极管软片问世　

据美国物理学家组织网近期报道，美国伊利诺斯大学香　

槟分校和一个国际联合研究小组的研究人员日前开发出了一　

种超薄发光二极管（ＬＥＤ）软片，可用于医疗、传感器制造等多　

个领域。相关研究发表在《自然・材料》杂志网站上。　

据称，这种新型发光二极管呈网格状，１００微米见方，厚　

度只有２．５微米，远远小于目前市场化的任何发光二极管阵　

列。研究人员称其具有良好的防水性能和生物相容性，因此　

在医学等领域都有着广泛的应用前景，可用于制作多种材料　

和设备，如可植入皮下的诊断仪器、发光的外科手术手套、　

缝合线以及智能送药系统等。　

目前现有ＬＥＤ的制造技术主要是通过将一个半导体晶片　

封装在环氧树脂中来实现的。负责该项研究的美国伊利诺斯　

大学香槟分校材料与工程学教授约翰・罗杰斯说，这个过程　

中使用的设备“大且笨重”，根本无法制作出可弯曲的网状　

ＬＥＤ。　为了攻克这一难关，研究人员开发出了一种新型“ＬＥＤ　

印制”工艺：先通过类似于计算机芯片的制作技术，将半导　

体晶片印制在一块玻璃基板上，而后再将其转移到预先准备　

好的基片上进行后续制作。这种超薄发光二极管在基片的兼　

容性上极为灵活，包括铝箔、橡胶在内的多种材料均可适用。　

此外，研究人员还用这种新技术制成了一种被称为“图　

像探测仪”的感光传感器，它能够对光线在物体间的反射作　

出反应。研究人员称，结合微型传感器和ＬＥＤ，这种技术将有　

．６．　助于机器人的研发。　

罗杰斯说，一个现有的例子就是家用扫地机器人，这种　

机器人正是凭借安装在其中的感光传感器来躲避墙壁、楼梯、　

家具以及其他物体的，因此，即使把它放到桌子上面它也不　

会掉下来。而如果用新技术制作一个以光学为基础的近距离　

传感器，并将其按弧度包裹在机器人表面，那么其对位置和　

距离的感应能力将更为强大，精确度也会更高，这是传统硬　

质ＬＥＤ所无法比拟的。（科技网）　

可充放热能的热电池有望研发成功　

据美国物理学家组织网近期报道，美国研究人员精确地　

揭示了二钌富瓦烯（ｆｕｌｖａｌｅｎｅ　ｄｉｒｕｔｈｅｎｉｕｍ）分子的工作原　

理。１９９６年被科学家发现的这种物质可按需存储和释放热能。　

研究人员表示，新研究有助于科学家发现和设计出比该物质　

更便宜的替代品，从而研发出可存储和释放热能而不是电能　

的电池。相关研究发表在近期出版的德文版《应用化学》杂　

志上。　

之前的研究表明，二钌富瓦烯分子吸收阳光时，其结构　

会发生变化：将其置于更高能的状态，其会长久保持稳定；　

额外给其添加一点热或催化剂会让其退回到原始形状，并释　

放出热量。但研究人员现在发现，整个过程更复杂。　

美国麻省理工学院材料科学和工程系电力工程学副教授　

杰弗里・格罗斯曼表示：“我们的研究结果表明，在上述过　

程中存在一个起关键作用的中间步骤。”　

他解释说，在这个中问步骤中，二钌富瓦烯分子会在两　

个已知状态之间，形成一个半稳定结构。中间步骤的发现表　

明，二钌富瓦烯分子并非如此稳定，因此，科学家可寻找比　

钌更便宜的替代品。由于该过程是可逆的，这也使得“制造　

出一种可充放热能的热电池成为可能”，这种电池能够重复　

地存储和释放从太阳光和其他来源中收集到的热能。　

格罗斯曼表示，从原理上讲，使用二钌富瓦烯制造的电　

池，当它存储的热能全部释放时，“能够让周围的温度达到　

２００摄氏度，足够加热房间，或者驱使发动机发电”。　

太阳能的利用有光热转换和光电转换两种。这种热　

能电池主要“利用了太阳热能的优势，其稳定状态可以持续　

很长时间，以便在需要时使用；而且，这种电池是可逆的，　

可将其置于太阳光下进行充热，存储的热能使用完后可重新　

放回到太阳光下充热”。　

格罗斯曼表示，钌存在着稀缺性和成本高两个问题。理