新型显微镜将衍射光学器件与25个微型相机相结合进行成像。图片来源：美国加州大学圣克鲁斯分校美国加州大学圣克鲁斯分校团队开发出一种新型显微技术，突破了快速3D成像的极限。他们利用25台相机组成高速显微镜，能一次性捕捉整个小型生物体内部的实时细胞动态过程。该技术为发育生物学、神经科学和运动研究等领域提供了前所未有的观察手段，将推动生物医学研究向更高维度和智能化方向发展。相关成果发表于最新一期《光学》期刊。传统显微镜在获取3D图像时，通常依赖机械聚焦或逐层扫描不同深度，这一过程速度较慢，无法捕捉快速发生的生物动态，还容易造成图像畸变或信息丢失。为解决这一问题，团队开发了名为M25的新型显微镜系统。该系统基于多焦点显微镜技术进行扩展，利用25个同步工作的相机，同时记录来自不同焦平面的图像，从而实现无需扫描的高速3D成像。研究表明，新显微镜可在高达180×180×50微米的3D空间内，以每秒超过...
据新一期《自然-通讯》杂志报道，美国康奈尔大学研究人员开发出一种“一步式”3D打印方法，制造出性能创纪录的超导体。其中，打印的氮化铌超导体在纳米多孔结构的作用下，其上临界磁场提升至40—50特斯拉，创造了该化合物迄今最高纪录。这一突破简化了传统复杂工艺，有望推动从医学成像磁体到量子器件等多领域的发展。早在2016年，该团队首次利用嵌段共聚物实现了自组装超导体。这类柔性链状分子能够自发排列成有序、重复的纳米级结构。到2021年，该团队已证明软材料方法能制备出性能与传统方法相当的超导体。此次新方法则迈出更大一步。团队采用由嵌段共聚物和无机纳米颗粒组成的“墨水”，在3D打印过程中实现自组装，随后通过热处理转化为多孔晶体超导体。这种“一步式”工艺省去了传统方法中的多重合成、粉末制备、添加黏结剂和多轮加热等步骤，极大提高了效率。通过该工艺，团队可直接制备具有三重结构层次的超导材料。在原子尺度，原...
美国普林斯顿大学研究团队开发出一种创新“曲线球”系统，可高速稳定传递超高频信号。这一神经网络系统，能够动态塑造无线信号的传输路径，就像“曲线球”一样绕过障碍物，从而维持稳定、高速的通信连接，可应对万物互联趋势加剧和数据需求激增难题。该研究成果发表于最新一期《自然-通讯》杂志。超高频信号，尤其是位于微波频谱上端的亚太赫兹频段，虽然具备传输当前无线系统10倍数据量的潜力，对虚拟现实、全自动驾驶汽车等高带宽需求应用至关重要，但其信号以高度定向的波束形式传播，极易被物体阻挡，即使用户在房间移动或经过书柜，也可能导致连接中断。这一特性严重限制了其在复杂室内环境中的实际应用。鉴于无线带宽的压力持续攀升，亚太赫兹频段为实现更高传输速率和网络容量提供了关键突破口。然而，如何在复杂、动态环境中保持可靠连接，一直是阻碍其应用的核心挑战。传统方案依赖外部反射器来绕开障碍，但在多数现实场景中，反射器并不可靠或...
早期宇宙中的磁场极其微弱。图片来源：意大利国际高级研究学院来自意大利国际高级研究学院、英国剑桥大学和美国斯坦福大学等机构的科学家，动用25万台计算机开展的一项模拟研究发现，被称为“婴儿”宇宙的早期宇宙，其磁场强度可能仅为小型冰箱磁铁的数十亿分之一，大致相当于人脑神经元所产生的磁场强度，观测数据也支持了这一结论。相关论文发表于最新一期《物理评论快报》杂志。尽管早期宇宙磁场极其微弱，但其痕迹至今仍弥漫于宇宙网中，并可通过现有技术进行测量。宇宙网是可观测宇宙中最大尺度的结构，是由星系、星系团等构成的丝状网络，横跨数百亿光年。宇宙网本身仍存在诸多未解之谜，例如，为何不仅在星系密集区域，就连星系稀疏的遥远区域也存在磁化现象？研究团队提出一种假设：这可能是由宇宙诞生初期某些物理过程所导致。为验证这一设想，研究团队借助大规模计算机模拟，将原始磁场的影响纳入模型，并与实际观测数据进行比对。比对结果显示...
日本隼鸟2号探测器拍摄的“龙宫”小行星。图片来源：隼鸟2号地球水的起源有些神秘。撞击地球的小行星可能是一个来源，但人们并不确定它们能否带来地球上全部的水。一项9月10日发表于《自然》的研究发现，“龙宫”小行星曾存在大量的水，表明小行星给地球带来的水可能远超预期。“龙宫”等碳质小行星由太阳系外围的尘埃与冰构成。2019年，日本隼鸟2号探测器登陆“龙宫”，采集了5.4克样本并于2020年带回地球。早期照片显示，“龙宫”比预期更干旱；但最近的研究发现，其表面布满裂隙，这些裂隙可能曾充满了水和其他关键生命成分。初步测年表明，“龙宫”小行星是太阳系最古老的天体之一，可以追溯到46亿年前太阳系形成之初。但当论文第一兼通讯作者、日本东京大学的Tsuyoshi Iizuka和同事用小行星样本中镥-176到铪-176的放射性衰变进行测年时，却得出了一个“老”到不可能的数值。“‘龙宫’样本的年龄约48亿年...
德国于利希研究中心与亚琛工业大学等机构组成的跨学科团队，研制出一款创新型有机光电化学晶体管（OPECT）。这种微型装置不仅能将光信号转化为电信号，还可模拟大脑神经细胞的运作机制，未来或将成为高灵敏度光学传感器及脑机接口的核心组件。研究成果发表于最新一期《先进科学》杂志。人脑通过神经细胞间的信号传递实现认知功能，这些细胞会随着学习与记忆过程不断自我调节。科学家试图在电子设备中复现这种特性，由此催生了“神经形态电子学”这一前沿领域。而开发具有类脑“学习”能力的材料，正是推动该领域发展的关键。最新进展在这一领域迈出了重要一步，其创新性主要体现在新材料的性能可被精准调控。通过特殊设计，材料既能表现出极高的光敏感性，又能确保信号传输的稳定性，这种可定制的特性为其应用开辟了广阔前景：既可作为视觉假体等医疗设备与神经组织的交互界面；又能用于构建新型脑机接口系统。此外，该材料还具有功耗低、适应性强等显...
你可能以为，只有人类才会“看别人做事，自己偷偷学艺”，但一只聪明的鹦鹉，会不服气地歪头反驳你。最新发表在《科学报告》上的一项研究发现，蓝喉金刚鹦鹉——这种羽毛以亮蓝为主、脖子上一抹天青的漂亮大鸟，居然能通过“偷看”别的鹦鹉和人类互动，学会一连串复杂动作。它们不是被手把手教的，也不是靠试错摸索的，而是像追剧一样，安静地坐在一旁看别人表演，然后默默记下全套流程，轮到自己时，立马“复制粘贴”。这种学习方式，在心理学上有个专门的名字：第三方模仿。意思是，你不需要亲自上场，只要在一旁观察两个人之间的互动，就能掌握新技能。在人类社会，这属于文化传承的“基本功”——孩子看爸妈怎么做饭、怎么打招呼，慢慢就学会了日常的规矩和习俗。但这一直被认为是人类的“专利”。此前，科学家只在一些动物中发现过“第二方模仿”，也就是直接从示范者那里学习，比如小鹌鹑跟着妈妈学啄食。这次，蓝喉金刚鹦鹉成了首个被证实具备第三方...
一项7月28日发表于《自然-神经科学》的研究表明，只要看到病人，大脑就会激活免疫细胞，模仿身体对真实感染的反应。这项研究不仅采用了脑部扫描和血液检测技术，还借助了游戏设备。参与研究的志愿者戴上虚拟现实显示器，观看有皮疹、咳嗽或其他疾病症状的虚拟人像，从而避免了真正接触病原体。论文共同通讯作者、瑞士洛桑大学医院的Andrea Serino表示，这些结果说明了大脑具有“预测正在发生的事情并选择适当反应”的能力。免疫系统通常会迅速对感染作出反应，但它并不总是能足够快地预防严重疾病，因此让身体意识到感染的可能性并作出先发制人的反应是有用的。为研究人类预测病原体攻击的能力，Serino和同事让健康志愿者戴上美国谷歌公司的Oculus Rift头盔，并向他们展示了不断靠近的虚拟人像，不过后者从未“碰过”参与者。一些虚拟人像显示出传染病的迹象，另一些则是健康的对照组。第二组志愿者没有观看虚拟人像，但...
澳大利亚皇家墨尔本理工大学的一个工程师团队开发出一种突破性的3D打印钛合金。它比传统标准合金强度更高、延展性更好，且生产成本降低近30%。他们使用廉价易得的材料替代了日渐昂贵的钒，并就这种创新方法提交了临时专利申请。该团队正考虑在航空航天和医疗器械行业寻找应用它的商业机会。相关研究近日发表于《自然-通讯》。论文第一作者、皇家墨尔本理工大学的Ryan Brooke称，测试表明他们开发的合金在强度和性能上都优于标准3D打印钛合金（Ti-6Al-4V），“3D打印钛合金领域的创新时机已到”。“3D打印可以实现速度更快、浪费更少、定制化程度更高的生产，人们却还在依赖Ti-6Al-4V这样的传统合金。这无法充分发挥3D打印的潜力，就像造了一架飞机却让它在地上跑一样。”Brooke说，“新型钛合金等合金将使我们真正突破3D打印的潜力边界，而该研究所描述的新合金设计框架正是在这个方向迈出的重要一步。...
十多种哺乳动物像蛋白石一样闪烁着紫绿色的光泽。它们的皮毛具有虹彩效应，会随着观察角度的变化而变色。这种效果类似于油膜产生的彩色光泽，或是蜂鸟羽毛的金属闪光。一项9月10日发表于英国《皇家学会界面杂志》的研究表明，哺乳动物的虹彩效应比生物学家想象的更为普遍。当论文第一兼通讯作者、比利时根特大学的Jessica Leigh Dobson用该国中非皇家博物馆的标本研究哺乳动物时，注意到一只热带沼鼠的皮毛上泛着铁蓝色的光泽。“我立刻返回办公室核查是否有相关记载，因为此前所有文献都显示哺乳动物中只有金毛鼹存在虹彩效应。”Dobson说。金毛鼹是一种非洲穴居哺乳动物，有着金属丝一样的毛发。Dobson发现，早在19世纪90年代就有其他哺乳动物皮毛光泽的零星记载。她和同事进一步检查了与虹彩效应有关的哺乳动物，或亲缘物种的皮毛标本。他们用光学显微镜从不同角度照射皮毛，并分析毛发反射光的波长，从而确定毛...
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