一周科技盘点 女性首摘阿贝尔奖、运动捕捉传感器新进展
01 挪威科学与文学院在一份声明中说，乌伦贝克是现代几何分析的奠基人之一，在几何偏微分方程、规范场论和可积系统方面取得了开创性成就，其研究工作对分析学、几何学和数学物理学产生了根本性影响。 乌伦贝克1942年出生于美国俄亥俄州克利夫兰，她在密歇根大学获得学士学位，随后在布兰代斯大学获得硕士和博士学位。她曾在美国伊利诺伊大学、芝加哥大学和得克萨斯大学等高校任职，2014年在得克萨斯大学奥斯汀校区退休，并获得荣誉教授称号，目前在位于美国新泽西州的普林斯顿大学和普林斯顿高等研究院担任访问学者。 阿贝尔是19世纪的挪威数学家，很多以他名字命名的发现被载入教科书。2002年在阿贝尔诞辰200周年时，挪威政府决定设立阿贝尔奖，意在弥补诺贝尔奖中没有数学奖项的遗憾。这项国际性大奖授予最杰出的数学家，奖金为600万挪威克朗（约合70万美元），从2003年起每年颁发一次。（新华社） 在Depression and Anxiety上发表的一项新研究表明，与其他焦虑症不太一样，社交焦虑症可能会直接影响酗酒。 这项研究中，研究员采访了2801名成年挪威双胞胎，评估他们酗酒、社交焦虑症、广泛性焦虑症、恐慌症、广场恐惧症以及特定恐惧症的大小。 他们发现：社交焦虑症与酗酒最为相关，与其他焦虑症相比，它最能预测酗酒的可能性。此外，社交焦虑症与之后发生酗酒的较高风险有关，而其他焦虑症没有。 这项发现表明了，旨在预防或治疗社交焦虑症的一系列干预措施可能有额外的好处——或许可以有效预防酗酒。 “许多患有社交恐惧症的人并没有接受治疗。这意味着我们没有充分开发可能减轻社交焦虑症和预防酗酒问题的潜力，”本文的主要作者，挪威公共卫生研究所的Dr. Fartein Ask Torvik说。“控制性的接触恐惧情景的认知行为疗法已经展现出了良好的效果。” 扫码阅读原文 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/da.22886 软传感器作为可穿戴设备，软机器人以及医疗设备等软电子设备中的重要组件，有着比刚性电子传感器和致动器更大的吸引力。 原因十分明晰，它的高柔性，长寿命，轻质量以及低成本等种种优点，都让它成为用于直接接触人体的设备中的一颗冉冉升起的新星。 像是共晶镓铟（eGaIn）这种液态金属导体早在各种软装置中大显身手，比如说可穿戴机器人。 而在其基础上的基于共晶镓铟传感器也见于人造皮肤以及软传感手套中。 其它的导体，例如基于离子液体和有机溶液的导电液体也已用于制造可穿戴传感装置。 受到的关注越多，隐患也就凸显出来。虽然导电性能好，但如果用于人体，不论是皮肤表面还是体内，这些导电液体都不够安全。安全隐患着实限制了它们的应用。 之后，一种更具生物相容性的导体被研究出来了——基于电解质-甘油的溶液。它用在了手术工具中。虽然生物相容性更好，但是导电率相对较低。 如何能在提高生物相容性的同时保证导电率，这是学者们着重研究的问题。 图1.a）传感器通道中KI-Gly溶液传导机制的示意图。 b）甘油，KI-Gly溶液和NaCl-Gly溶液在5.0至50.0℃的温度下的粘度变化。 c）应变传感器的示意图。 d-f）在d）原始长度，e）拉伸和f）扭曲的情况下，用应变传感器证明软应变传感器的拉伸性和柔韧性。 哈佛的研究人员开发出了一种新型的生物相容导电液体，由碘化钾和甘油构成（KI-Gly），可以安全地用于人体。与现有的生物相容性液体相比，该导体导电率提高了四倍。 图8.作为人体运动检测的可穿戴设备的应变和力传感器功能的演示。 a）应变传感器放置在PIP和食指的MCP上。 d）将传感器连接到食指指尖。 KI-Gly溶液用于多层应变传感器，这种新型结构令传感器有高分辨率，高线性度和低滞后的性能。研究人员证明，这种流体传感器可以准确地跟踪人体运动并测量相互作用力。 他们说，由于高生物相容性，高稳定性和高传感精度，“这些传感器不仅有望用于运动捕捉，还有助于健康检测设备、手术器械和人机交互设备的发展。” 扫码阅读原文 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201807058 从健康到食品质量控制，再到环境监测和技术应用，现在众多领域对于响应性传感器的需求越来越大，这些传感器在特定分子的存在下表现出快速简单的变化，而水，是需要检测，也是最为常见的化学物质之一。“了解某一环境或者物质中有多少水是很重要的” DESY科学家迈克尔·沃姆比解释说。 科学家们制造的新传感器材料上的功能部分是一种所谓的铜配位聚合物，一种水分子结合在中心铜原子的化合物。马德里自治大学(UAM)的Pilar Amo-Ochoa说：“当化合物加热到60°C时，它的颜色从蓝色变为紫色。”同时，这种颜色变化是可逆的，放在空气中，放在水里，或者把它放在含有微量水的溶剂中都可逆转。利用高能X射线，科学家们可在加热到60°C的样品中发现：结合在铜原子上的水分子已经被移除。这导致材料的可逆结构重组，这是颜色变化的原因。 马德里材料科学研究所的JoséIgnacio Martínez解释说：“理解了这一点，我们就能够模拟这一变化的物理过程。”然后，科学家们能够将铜化合物混合到3D油墨中，并打印出几种不同形状的传感器，他们在空气中和含有不同量水的溶剂中测试了这些形状。测试表明，由于其多孔性，打印出的传感器对水的存在甚至比化合物本身对水更敏感。在溶剂中，打印传感器可以在不到两分钟的时间内检测到0.3%到4%的水。在空气中，它们可以探测到7%的相对湿度。 无论是在无水溶剂还是加热，只要它是干燥的，材料就会变成紫色。一项更为细致的研究表明，即使在许多加热循环后，该材料也是稳定的，铜化合物均匀地分布在打印传感器中。此外，这种材料在空气中至少一年内是稳定的，并且在pH值范围从5到7间也是稳定的。来自耶路撒冷希伯来大学的Shlomo Magdassi强调：“此外，现代3D打印的高度多功能性意味着这些设备可以在许多不同的地方使用。”他补充说，这一概念也可用于开发其他功能材料。 “这项研究展现了第一种无孔配位高聚物制成的3D打印复合品” 马德里自治大学的Félix Zamora说：“它为这一大系列化合物的使用打开了大门，在功能性3D打印领域，这些化合物易于合成并显示出有趣的磁性、导电和光学特性。“ 扫码阅读原文 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201808424 可不可以用再生能源让摩登社会运转？ 现在的我们非常依赖化石燃料，而再生能源是我们一个新的希望。 虽说光伏技术为这种现状提供了解决方案，例如更快，更轻，更有效，但是稍显讽刺的是——并没有足够的原料制造它们。 比如说，薄膜太阳能电池。铜铟镓硒化物（CIGS）和碲化镉（CdTe）电池，都需要稀土元素，然而，顾名思义，稀土元素资源稀缺，因此限制了基于土壤丰富的无毒太阳能电池的大规模生产。 Cu2ZnSn(S,Se)4 ——作为一种薄膜太阳能电池的可持续生产的解决方案，仍有待进一步提升。 研究人员正在努力实现其能源转化效率，并解决其晶格中丰富无序度的问题。为此，国际研究人员研究 是否能将Cu2ZnSn(S,Se)4中的一种元素取代，来防止晶格中的无序，同时还能够保持其有利于光伏应用的特性（比如合适的带隙和强吸收能力）。 他们将实验观察的结果与第一原理密度泛函理论（DFT）计算相结合，以更深入地了解 Cu2ZnSn(S,Se)4 的材料特性。 他们发现虽然化合物在制样过程中很容易形成第二相，但DFT第一原理计算为锌黄锡矿和锡铁矿晶体结构提供了非常相似的基态能量，这使得化合物的实际结构难以预测。 吸收光谱分析的光学带隙与计算的带隙很好地吻合。在额外的温度处理之后，他们观察到光学参数的可逆变化，比如说带隙和带尾部。因此，就像 Cu2ZnSnS4一样，Cu2MnSnS4也存在无序现象。 即使Cu2MnSnS4不是研究人员希望找到的无序材料，也可以在他们研究基础上找到一个框架，寻找之后适合光伏应用的无序材料： 基态结构中没有阳离子无序——无论是基于较大的反位置对的形成能，还是基于适当的阳离子交换活化能。 缺少具有与基态结构相似的形成能的结构多晶型，从而允许阳离子无序。 “我们的结果和广大对光伏应用新材料感兴趣的群体相关。” 这项研究的作者之一乔纳森J·S·斯克拉格(Jonathan J.S.Scragg)总结道。 扫码阅读文章 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/pssb.201800743 关注我们 掌握更多 Wiley学术资源 科研动态 ID:wileychina onlinelibrary.wiley.com
