中國科學家取得這三項大突破將影響你未來生活

2017-01-03 10:15:28|來源：央視網|編輯：李邵鵬

　　2016年，在一個個有望改變人們未來生活的領域，中國科學家從未停止追逐的腳步，取得了一次又一次的突破。

　　今天，就一起來了解改變未來的三大前沿科技，未來，它們很可能影響你的生活！

　　捕捉神秘馬約拉納費米子

　　首先來認識一種名叫馬約拉納費米子的粒子，由於狀態非常穩定，這種粒子是製造量子計算機的完美選擇之一，但是為了捕捉它，科學家們已經潛心追蹤了80年。

　　在上海交通大學的一所實驗室裏，賈金鋒正帶領他的團隊研究一種神奇的粒子：馬約拉納費米子。溫度一點點提高，磁場逐步改變，賈金鋒教授要隨時追蹤馬約拉納費米子的狀態。

　　儘管很多人在談論量子計算的超強性能，比如一秒鐘就能完成現在超級計算機幾年的計算任務，但是迄今沒有製造出一台真正意義上的量子計算機，其中一個很重要的原因就是，用於量子計算的粒子狀態並不穩定，任何電磁或物理干擾都可以輕易打亂它的工作。而馬約拉納費米子的狀態非常穩定，這使它成為製造量子計算機的完美選擇之一。六個月前在上海交大的實驗室裏，賈金鋒成功捕捉到了它。

　　提起當時的情景，賈金鋒説：“其實我剛開始聽到這個馬約拉納費米子的時候，我覺得這個東西，可能20年也不一定做得出來。”

　　利用特殊的材料製備方法，賈金鋒研究團隊在超導體上生長5個納米厚度的拓撲絕緣體，製備出拓撲超導體材料，最終在拓撲超導體的介面上發現了馬約拉納費米子。迷蹤80年的神秘粒子被成功捕獲，也讓賈金鋒更加堅定了用其製造量子計算機的信心。

　　説起對未來的打算，賈金鋒説：“希望能在幾年之內把拓撲量子比特做出來！（此前）全世界還沒有，所以我們要是從這一點開始切入的話，我們跟全世界是同一個起跑線，對我們國家來説，這是能夠趕上量子計算世界腳步的一個切入點。”

　　液態金屬站起來電影場景或成現實

　　喜歡科幻電影的朋友對液態金屬機器人應該不會陌生，然而讓液態金屬站起來，像科幻電影裏一樣成為任意改變形態的機器人，是科學家們正在努力的方向。在中科院的研究所裏，我國科學家也同樣在這一領域裏不斷探索、不斷突破。

　　中科院理化所研究員、清華大學教授劉靜介紹説：“柔性機器應該説是機器人領域裏面最具挑戰性的，而且應該是終極目標，液態金屬近年來為這個柔性機器打開很多視野。”

電影《007》中的液態金屬機器人

　　劉靜課題組研究的是國際最前沿的鎵銦合金。金屬的熔點較高，通常除了水銀，常規環境下的金屬多呈固態。而鎵銦這兩種金屬的合金即使在室溫下也能保持液態，而且具有很多神奇特性。現在劉靜最大的目標就是要讓他的液態金屬能站起來，“現在咱們液態金屬的力量還偏弱，但是怎麼讓它有10倍甚至20倍更大的（力量）？”

　　然而要想研製出像電影中一樣的液態金屬機器人，劉靜卻遇到了一個最大的坎，“需要它站立起來，它馬上就在這個桌面上可以立起來，需要它趴下去，它就像一灘水一樣，迅速匍匐在這個桌面上，這是我們現在一個最基本的難點。”

　　劉靜嘗試著往液態金屬中添加固體金屬，就好像人體的骨骼一樣，這樣液態金屬就有了支撐自身的力量，同時，劉靜還希望能用柔性材料將液態金屬封裝起來，就好像在液態金屬外面加一層皮膚。朝著這一目標，劉靜團隊在2016年實現了液態金屬的一系列成果。柔性液態金屬可以節律性地振蕩跳躍，可以在電場中做各種複雜的運動。

　　劉靜説， 2017年的目標是希望能夠把液態金屬組裝起來，讓它站立起來，“就像類似于科幻電影裏面可變形的液態金屬機器，這是完全有可能的。”

　　醫療領域新方向：細胞再生

　　在不久的將來，生病了，吃藥可能就不是唯一選擇了，或許還可以通過特殊的材料和治療手段，讓人類的細胞得到再生，修復受損部位、治愈疾病，而在這一醫療前沿領域，我國的科學家也在積極探索治病救人的新方法。

　　位於北京的中科院遺傳發育所，戴建武研究員的獨門絕技——組織再生和損傷修復功能生物材料研究技術，已經在臨床取得了令人驚喜的成績。最近，一名今年5月不幸遭遇車禍、頸段損傷、下肢完全不能活動的病人，在進行完“神經膠原支架”幹細胞移植手術後，已經逐步恢復其下肢功能，神經信號能夠跨越損傷部位進行傳導。

　　戴建武介紹説，在再生這個領域，大家認為最難再生的或者最不能夠再生的組織大概就是中樞神經，在自然界，壁虎的尾巴斷了，可以自己生長出來。然而幹細胞和生長因子也具有修復損傷的能力，但是由於體積只有納米級，在豐富血流循環的作用下很難作用於受損部位。因此，修復再生一直是個難點。戴建武瞄準了這個難點下手，製作了固定和連接損傷部位的生物支架，“我是另辟蹊徑，它可以確確實實通過我們設計的這個功能，結合幹細胞或者結合生長因子，就可以確定這些有效成分在空間的定位，形成微環境。”

　　2013年，戴建武設計了全球首個子宮內膜再生臨床手術，10名因子宮內膜受損而導致不育的育齡婦女，8人均正常懷孕産子，取得了再生醫學的巨大突破。