今日科技话题:“天鲲号”完成全部测试、三维光学拓扑绝缘体、二氧化碳封存到地下、揭示烟酒影响人脑功能、可快速降解水中抗生素

1
“天鲲号”完成全部测试 正式具备投产能力


▲图为“天鲲号”在进行挖泥施工作业


1月9日12时30分,经过近3个月的挖泥、挖岩试验,由中交天津航道局投资建造的亚洲最大重型自航绞吸船“天鲲号”顺利返航回到船厂,标志着“天鲲号”完成全部测试,正式具备投产能力。


“天鲲号”全船长140米,宽27.8米,最大挖深35米,总装机功率25843千瓦,设计每小时挖泥6000立方米,绞刀额定功率6600千瓦。其挖泥能力超过了同样由中交天津航道局投资的现役亚洲最大的绞吸挖泥船“天鲸号”。


——人民网



2
首个三维光学拓扑绝缘体研制成功


▲电磁双各向异性介质单元(图片由课题组提供)


日前,浙江大学信息与电子工程学院教授陈红胜课题组成功研制出首个三维光学拓扑绝缘体,将三维拓扑绝缘体从费米子体系扩展到了玻色子体系,有望大幅度提高光子在波导中的传输效率。研究成果今日于《自然》杂志正式发表。


这项研究由浙江大学陈红胜教授课题组和新加坡南洋理工大学教授Baile Zhang、Yidong Chong课题组合作共同完成,浙江大学信息与电子工程学院博士杨怡豪为论文第一作者,陈红胜和教授Baile Zhang、Zhen Gao为共同通讯作者,浙江大学为第一完成单位。


此前,三维光学拓扑绝缘体的研究在该领域仍是空白,光学拓扑绝缘体的实验研究仅局限于二维空间。据悉,在二维空间下,表面波传播时只有一维单向的拓扑边界态,而表面波在三维光学拓扑绝缘体中传播时,其拓扑表面态表现为二维无质量狄拉克费米子。“实验实现三维光学拓扑绝缘体十分重要,将推动该新兴领域的发展。”《自然》匿名评审专家在评价该研究时说。


——人民网


3
能把二氧化碳封存到地下吗? 我国科研取得重要进展


把二氧化碳封存到地下,被认为是解决日益严重的温室效应的一种安全而有效的方法。如何应对二氧化碳在封存过程中存在的泄漏风险是一个棘手的难题。我国在二氧化碳驱替过程实时动态监测方面取得重要进展,有助于解决这一难题。


1月9日从中国科学院武汉岩土力学研究所了解到,该所科研人员首次利用光纤布拉格光栅传感技术对不同状态二氧化碳的驱替过程进行实时动态监测,揭示了在二氧化碳注入压力诱导下的应力场变化特征和运移前缘规律。


中国科学院武汉岩土力学研究所科研人员在实验室利用岩芯驱替夹持器模拟超临界二氧化碳的稳定驱替过程。实验结果表明,岩芯表面动态应变响应与二氧化碳注入压力相关且保持线性增长关系。


据介绍,光纤布拉格光栅传感器是近年来发展起来的一种新型光纤传感器。该研究负责人说,依据实验中的光纤布拉格光栅测量结果可知,这种监测技术可观测二氧化碳流体运移路径及相应前缘信息,因而可应用于二氧化碳封存现场渗漏监测。


——新华网


4
中国科学家领衔国际团队揭示烟酒影响人脑功能


▲图片来源:网络


香烟与酒精究竟如何影响人的大脑和健康?近日,复旦大学类脑智能科学与技术研究院院长冯建峰教授领衔的国际合作团队揭示了吸烟与饮酒具有的不同神经环路机制,即使是少量烟酒也会对人脑具有相反的影响:吸烟人群对负面刺激更不敏感,而饮酒人群对正面刺激更加敏感,这可能是烟酒致人上瘾的重要原因。


近日,该研究成果以《吸烟脑连接减弱与饮酒脑连接增强》为题,在线发表在生物医学领域权威期刊《eLife》上。同时,该论文被遴选为“eLife digest”特别报道。


冯建峰团队的最新研究结果表明,吸烟人群的脑功能连接呈现整体减弱的趋势,而饮酒人群的脑功能连接呈现整体增强的趋势。


这一发现为揭示尼古丁和酒精对大脑的作用机制奠定了理论基础,对烟酒成瘾这一全球公共健康问题以及发展针对烟酒成瘾的特异性治疗方法具有重要意义。


——新华网


5
我国学者研制出可快速降解水中抗生素的新型催化剂


抗生素滥用导致的生态环境和生物安全问题,已引起广泛关注。近期,中科院合肥物质科学研究院智能机械研究所刘锦淮课题组孔令涛研究团队设计出一种新颖可控的催化剂,实现了在宽酸碱度范围内对抗生素的高效降解。英国皇家化学会知名学术期刊《纳米尺度》日前发表了这一成果。


芬顿技术可以实现有机物的高效降解,但常规的芬顿反应需要在强酸条件下才能发挥作用,在实际应用中受到限制。近期,孔令涛研究团队通过技术攻关,成功制备出一种形貌可控的催化剂,该催化剂对提高芬顿体系降解四环素的效率有显著作用,还将反应的最优酸碱度范围拓宽至中性。


据介绍,该项研究详细讨论了催化降解机理,推测出可能的四环素降解路线,解决了四环素的难降解问题,拓宽了类芬顿反应的酸碱度应用范围,具有广泛的应用前景。


——新华网


6
天文学家再次探测到重复快速射电暴


英国《自然》杂志1月9日在线发表的一篇天文学论文,描述了迄今记录到的第二个重复快速射电暴(FRB);在《自然》同时发表的另一篇论文中,介绍了包括这次重复快速射电暴在内的13个最新探测到的射电暴。此前人类仅发现过一个重复快速射电暴,这一新源头的出现,将极大促进天文学家对这种神秘河外射电束的理解。


快速射电暴的持续时间只有几毫秒,却能够释放出相当于太阳在一整天内释放的能量。这是一种物理起源仍然成谜的射电束,甚至被认为可能并非自然现象。此前观测到的唯一的重复快速射电暴名为FRB 121102。此外,快速射电暴以往记录的最低射电频率为700兆赫(MHz)。


“加拿大氢强度测绘实验”(CHIME)仪器稍早时间进行了一项名为“CHIME/FRB”的合作项目。在本次《自然》杂志的其中一篇论文中,研究团队报告了最新探测到的13个快速射电暴,其中至少有7个射电暴的频率为400兆赫(迄今记录的最低频率)。天文学家认为,这表明能在比CHIME探测到的频率更低的频率上观测到射电暴。


——《科技日报》