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美国莱斯大学发现新型二维石墨烯杂化结构独特的电子和光学性质
2017年2月27日,美国莱斯大学的研究人员成功对将氧化镁纳米团簇夹在两片单原子厚的石墨烯中间的三明治结构建模,发现该材料据有独特的电子和光学性质,扩大了石墨烯这种超强导电材料在光电子领域应用的潜力。
莱斯大学材料科学家Rouzbeh Shahsavari和他的同事建立了该化合物的计算机模型,Shahsavari说:“我们发现这种材料具有适合用于敏感分子检测、催化和生物成像的特性。我们的研究成果可以帮助研究人员设计一系列可定制的包含封装分子的二维和三维结构杂化体。”
该团队科学家是从其它研究团队使用范德华力将各种分子封装在一起的试验中获得灵感的。Shahsavari表示此次莱斯大学的研究是第一个采用理论方法来定义在双层石墨烯中夹氧化镁纳米团簇材料的电子和光学性质。
Shahsavari说:“如果已经有对该材料的光学和电学性质的实验结果,我们将可以有一个很好的参考来验证我们的计算结果,进而更加可靠地扩展我们的计算结果,获得实验得不到的材料性能趋势。石墨烯本身没有带隙,不能表现出半导体的特性,但此杂化材料却有带隙,并且根据组成杂化结构的成分不同,其带隙是可调的,因此获得的光学性能也是可调的。我们发现,单一的氧化镁片只可吸收一种光,而当它被夹在两层石墨烯之间时,它可以吸收的光的波长范围很宽。”
Shahsavari表示他的研究小组的理论应该适用于其他二维材料,如六方氮化硼和分子填充。
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▲纤维机器人(来源:帝国理工学院官网)
英国伦敦帝国理工学院研究人员正在开发纤维机器人,以推进精准医疗
2017年2月27日,英国伦敦帝国理工学院通过官网发布消息称,该校的研究人员正在使用头发宽度光纤开发一种微型机器人(以下简称“纤维机器人”,原文fibre-bot),以推进精准医疗。
研究人员希望纤维机器人最终能够帮助外科医生进行腔内外科手术,其可以从人体的自然开口处进入体内,例如口、肛门,甚至是乳管,以检测和治疗诸如影响乳房、咽喉、肺和胃肠系统的癌症等病症。该纤维机器人的潜在优点是其可以穿过微小的空腔到达那些常规方法难以到达的地方,并寻找癌症的早期迹象,这些空腔可以通过微创方式治疗,最终目的是缩短患者的恢复时间,提高患者的生活质量。
Guang-Zhong Yang教授对此表示:“我们相信新的纤维机器人有很大的潜力。其最有潜力的应用之一是检测导管癌——乳腺癌的早期阶段。另一个应用是检测胃肠道癌症。”
研究团队设想该纤维机器人将能够进行探索性搜索癌症的迹象,而后提供治疗。在手术期间,其成像技术将提供视觉信息,以帮助外科医生操纵设备;触觉反馈技术还将有助于指导外科医生,提供恒定的感觉反馈。
研究团队开发原型纤维机器人技术目前可进入实验室试验阶段。随后将在项目结束时进行后续临床研究。如果技术和临床试验证明成功,该团队预测纤维机器人技术可以在五年内准备用于外科应用。
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▲(左)使用了第三代半导体SiC的电力转换模块(尺寸86×84×24.8mm)
与预计搭载的电源产品【(中)V2H系统、(右)公共·工业用蓄电系统】
日本开发可稳定高频驱动的SiC电力转换模块
2017年2月28日,日本NEDO宣布,在其推进的项目之下,日本尼吉康株式会社(Nichicon,以下简称“尼吉康”)、大阪大学、理化学研究所共同使用第三代半导体SiC开发了可稳定高频驱动的电力转换模块,并在大型同步辐射设施“SPring-8”的X射线自由电子激光设备“SACLA”的加速器用电源中成功进行了实证。
近年来,电器行业一直在追求节能化。第三代半导体SiC与现有的Si半导体相比,具有低损耗、高速开关且耗电量较小等优点,所以它的实际应用备受期待。另外,SiC还可缩小比现有半导体模块可更高频驱动的电抗器等构成零部件的体积。因此,第三代半导体有望实现电源产品的小型化,并顺带产生各种各样的节能效果,例如减少产品中使用的零部件或者减少产品运输时的能耗等。但是,高频驱动的实用化进程中还有很多问题需要克服,例如噪音的增加以及因此对稳定性产生的影响等。
在此背景下,日本尼吉康、大阪大学、理化学研究所在电力转换模块内放置了栅极驱动电路,并使用SiC功率MOS-FET提高了模块的驱动频率,最终成功开发出了可稳定高频驱动的电力转换模块,并将电源装置体积缩小至现有的2/3。日本大型同步辐射设施“SPring-8”的X射线自由电子激光设备“SACLA”的加速器用电源对高精度、高稳定性、低噪音有着较高的要求。通过在该电源上进行实证,研究团队成功确认了该电力转换模块的高频驱动未带来噪音影响,且工作效果毫不逊色于现有的Si半导体模块。
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