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      新的纯量子二极管效应发现

      随着量子技术的深入发展，量子元器件越来越成为科学家关注的热点。近日，湖南师范大学物理与电子科学学院教授景辉，首次提出了一种具有“量子非互易特性”的二极管实现方案。方案涉及的新奇量子二极管效应，有望在单光子态操纵、光量子计算和量子光通讯等领域获得重要应用。这一结果日前发表在国际物理学期刊《物理评论快报》上。

      所谓“非互易性”，即对同一器件，同一信号从相反方向输入，表现出不一样的输出特性的性质。这种性质在隐形传感、隐形斗篷及噪声屏蔽通信等方面有非常重要的应用，并已在诸多人工光声电器件中被研究和实现。不过，更多为经典力学领域的“非互易”特性应用。

      最近，景辉和以色列理工学院科研人员在光学系统中实现了光学二极管：对一个旋转光学微腔，从一边入射的光能完全透射，而从另一边入射的光却无法透射。景辉称，无论电流导通与否、光透射与否，都是大量电子或光子的集体行为，属宏观世界中的经典效应。由此形成的经典二极管，是当今电子电路和无线电通信中不可或缺的元器件。

      不过，量子通信及量子计算中需要少光子、甚至单光子级别的量子二极管。这一论文，则提出了一种依赖方向的“非互易光子阻塞”量子二极管实现方案。通过光学微腔旋转，光从左边入射时，光子以均匀时间间隔逐个到达探测器，表现出量子行为。同样的光从右边入射时，大量光子几乎同时到达探测器，表现出经典行为。这一工作也为探究经典世界与量子世界的边界与共存等基础科学问题提供了新的思路和方向。

（来源：科技日报）

 

      国际单位制迎来历史性变革，实物原器定义法成为历史

      从中国计量科学研究院获悉，第26届国际计量大会经各个成员国表决，于16日通过了关于“修订国际单位制”的1号决议。根据决议，千克、安培、开尔文和摩尔等4个国际单位制分别改由普朗克常数h、基本电荷常数e、玻尔兹曼常数k和阿佛加德罗常数NA来定义。这是国际单位制自创建以来的最重大的变革，用实物原器定义测量单位的方法成为历史，这将从根本上保证国际单位制的长期稳定性，对科技创新、产业发展和全球治理等影响深远。

       据了解，国际单位制目前有7个：时间单位“秒”、长度单位“米”、质量单位“千克”、热力学温度“开尔文”、电流单位“安培”、发光强度单位“坎德拉”和物质的量单位“摩尔”。起初，测量单位是基于实物或物质的特性来定义的。但是，以实物作为基准，会遇到一个问题：这些实物会随时间推移或环境改变而变化，不能满足当今科学研究与技术应用对测量准确度的需要。

       以千克为例，其定义来自于一块保存在国际计量局的铂铱合金圆柱体，即“国际千克原器”的质量。“但这个基准实物一旦制成后，总会有一些不易控制的物理、化学过程使它的特性发生缓慢的变化，因而它所保存的量值也会有所改变。”中国计量院从事质量新定义研究的研究员李正坤指出。据国际计量局数据显示，百年来各国保存的质量基准与国际千克原器的一致性共发生了约0.05毫克的变化。

       鉴于实物本身的不稳定性，测量界一直以来都在致力于建立一个不依赖于物理实物的测量体系。20世纪以来，科学家们测量了自然界的基本常数，如光速和普朗克常数，准确度越来越高，比实物更加稳定。这些自然常数不会发生变化，至少比实物稳定一百万倍。“用基本物理常数普朗克常数h重新定义千克后，质量基本单位更加稳定，量值传递更加可靠。”李正坤说，千克改用普朗克这个量子物理的基本常数，适用于任何地点、任何时间。

       此次修订的千克等四个测量单位将与已重新定义的秒、米和坎德拉一起，共同构成新的测量体系。国际计量局局长马丁·米尔顿表示，国际单位制不再需要基准实物，而以量子等自然界基本物理常数为基础来重新定义，更具有稳定性和普适性。新定义将利用“自然法则创建测量法则”，将原子及量子级的测量与宏观世界的测量联系在一起。

       在国际单位制修订过程中，也有中国科学家的身影。作为我国的国家计量院，中国计量科学研究院在玻尔兹曼常数、普朗克常数和阿佛加德罗常数等物理常数测量以及量子基准的建立方面取得了系列突破。特别是利用声学法和噪声法两种方法测得的玻尔兹曼常数，为温度基本单位开尔文的修订作出了重要贡献。

（来源：光明日报） 

 

 

      德国Fraunhofer开发金属丝激光沉积技术，材料利用率可达100%

    德国Fraunhofer 激光技术研究所正在开发基于金属丝激光沉积的创新技术（wire-based laser metal deposition，LMD-W）。在Formnext 2018展会期间，Fraunhofer 展示了这一技术。

      LMD-W 技术最初是为提升部件的耐磨性而开发的。金属丝材在被激光熔化之后，层层沉积到部件表面。Fraunhofer 还开发了CAD / CAM软件，用于控制材料的逐层构建过程。LMD-W 技术的特点是，材料在完全熔化后被分层沉积到部件表面，通过适当的CAM 支持和多轴过程控制，材料能够被构建在现有的组件上。Fraunhofer表示该技术的材料利用率可达100%。

       基于LMD-W 技术的增材制造设备采用模块化设计，可以经济高效的集成到企业的现有生产线中。其激光打印头适用于常见的激光光学系统，因此不需要复杂的定制光束引导系统。内置传感器可以检测到运行过程中出现的典型错误，因此这些错误能够在加工过程中得到分析，设备的控制系统针对错误进行补偿。

       LMD-W 设备采用横向送丝方式，金属丝与光轴成20度角。打印丝材包括多种钢，以及镍基和钛基合金丝材。Fraunhofer 正在研究几种其他合金丝材的适用性。LMD-W 技术所使用的金属丝材为市场上广泛可用的丝材，填充焊丝、实芯焊丝和专用于激光沉积的丝材都可应用于该技术，这将降低制造成本。

(来源:3D科学谷)

 

 

      日本京都大学利用人体诱导多能干细胞治疗帕金森

      日本京都大学的团队正在利用人类诱导多能干细胞(iPS细胞)制作的神经细胞对帕金森病患者开展移植治疗研究。14日获悉，与该团队推进合作的大日本住友制药成功研发出能高速甄别适宜移植的神经细胞的装置。这或将使需要大量细胞的治疗加速走向实用化。

      京大教授高桥淳等10月实施了全球首例临床试验，将约240万个iPS细胞制成的神经细胞植入一名帕金森病患者脑内。该公司计划根据临床试验结果，向政府申请批准将移植的神经细胞作为适用保险的医药品进行销售。

      使用iPS细胞制作神经细胞时可能会产生无法彻底变化而不适宜移植的细胞。该公司与美国的风险企业合作，制作让神经细胞通过的通道，并结合激光技术实现迅速甄别。过去选出1名帕金森病患者移植所需数量的神经细胞需要10个小时以上，而现在则能缩短至1小时左右。大日本住友制药方面表示：“为实现实用化的生产体系已基本确立，今后将进一步提高作业效率。”帕金森病是因脑内产生神经传导物质多巴胺的神经细胞减少，导致身体僵硬、手足颤抖的疑难病症。

(来源:环球网)

 

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