CHN

The minnie_activity_12color image presents a selection of more than 1,000 brain cells from the 120,000 neurons and glial cells reconstructed in the MICrONS project. Each neuron is rendered in a distinct color to emphasize its individual structure. The glowing elements in the image correspond to the colored neurons.

神经元之森:MICrONS绘制的大脑微观世界

https://www.youtube.com/watch?v=GobSwqomALo The video above was created by the Allen Institute. 神经元之森:MICrONS绘制的大脑微观世界 在人类探索宇宙的征程中,大脑始终是最神秘未知的领域。当天文学家绘制遥远星系,物理学家揭示亚原子世界奥秘时,我们对自身思想和情感的物质基础却知之甚少。 2025年4月9日,一项历时多年的科学工程终于取得重大突破。由多国科研机构联合开展的”源于皮层网络的机器智能”(Machine Intelligence from Cortical Networks, MICrONS)项目公布了迄今最精细的哺乳动物大脑图谱。这一成就让1979年诺贝尔奖得主弗朗西斯·克里克曾认为”不可能完成”的任务成为现实。 这支国际研究团队汇聚了来自艾伦研究所、贝勒医学院、普林斯顿大学等顶尖学府的150多位科学家。他们以一粒沙大小的小鼠视觉皮层为研究对象,于2019年至2020年间开展数据采集工作,精确记录了超过二十万个脑细胞、总长达五点四公里的神经轴突通路,以及五点二三亿个突触连接点,生动呈现了哺乳动物大脑结构的复杂性。 此规模宏大的数据集总容量达一千六百拍字节(相当于一百六十万GB),现已通过MICrONS Explorer平台向全球科研人员免费开放。此举不仅为国际神经科学界提供了弥足珍贵的研究素材,也为中国科学家推进”中国脑计划”带来重要启发与支持,成为促进全球脑科学研究发展的关键基石。 This image highlights multiple chandelier cells, each characterized by distinct perisomatic structures. The selected cells are visually isolated within a square border to emphasize their unique morphology. Image courtesy of the Allen Institute. 多阶段协同:整合功能与形态 […]

神经元之森:MICrONS绘制的大脑微观世界 Read More »

海天之间:巴林在2025年大阪世博会的木构见证

The Bahrain Pavilion at Expo 2025 Osaka features a distinctive silhouette inspired by traditional dhow vessels—seafaring boats central to Bahrain’s maritime heritage. The curved roof structure references the hull and framework of these historic trading vessels. Image credit: Iwan Baan 海天之间:巴林在2025年大阪世博会的木构见证 当各国在世界博览会的舞台上竞相展示尖端科技的奇观时,巴林王国却选择了一条回溯本源的路径。它为2025年大阪世博会献上的国家馆,是一场以木为语的静谧革命。这座建筑,以其温润的材质与隽永的形态,低声诉说着传承、匠艺与可持续的未来展望,宛如一曲跨越时光的颂歌。 记忆的建筑 矗立于大阪煜煜生辉的海岸线旁,这座名为“连接之海”的巴林展馆高17米,体量贯穿四层。其轮廓巧妙地呼应着一艘蓄势待发的传统独桅帆船(Dhow)的形态——那是古代连接东阿拉伯与东非,承载着货物、文化与思想交流的海上信使。由享誉国际的黎巴嫩建筑师莉娜·戈特梅(Lina Ghotmeh)执笔设计,这座建筑深潜于巴林的航海精神,提炼其精髓,并非进行简单的形态复制,而是借助木材的韵律、结构的节奏以及航行意象的诗意交织,去唤醒那份深植于民族血脉的文化记忆。 Translucent membrane façade of the Bahrain Pavilion at Expo 2025

海天之间:巴林在2025年大阪世博会的木构见证 Read More »

Paradigm shift: New research proposes black holes eventually transform into white holes—cosmic structures that release rather than consume matter and energy. This theoretical model establishes a relationship between time, dark energy, and cosmic expansion, potentially bridging fundamental gaps between gravitational and quantum theories by Dr. Steffen Gielen, Astronomer, UK

从黑洞到白洞:宇宙时间的新叙事

Self portrait: Image credit: Dr. Steffen Gielen 从黑洞到白洞:宇宙时间的新叙事 在浩瀚宇宙的深邃谜团中,黑洞长久以来被视为终极陷阱——一个无法逃离的永恒囚笼。然而,如果这些天体非但不是死路一条,反而是通往时空新领域的门户呢?这一引人深思的命题成为了英国谢菲尔德大学斯泰芬·吉伦博士(Dr. Steffen Gielen)与卢西亚·梅嫩德斯-皮达尔博士(Dr. Lucía Menéndez-Pidal)开创性理论的核心,提出黑洞或许会演变为白洞,将物质、能量,甚至时间本身重新释放回宇宙。在这一假设中,黑洞的神秘核心非但不是物理学的终点,反而可能是某种非凡现象的起始之处。 这项发表于《物理评论快报》(Physical Review Letters)的研究将这种宇宙演化与暗能量——那股加速宇宙膨胀的神秘力量——联系起来,为时间本身提供了崭新视角。借助量子力学,研究团队提出黑洞的核心,这个常被视为不归路的地点,或许实为一个由微妙涨落与宇宙力量塑造的量子过渡区域。在这一模型中,时间并非停滞,而是不断演进,潜在地孕育着白洞的诞生。我们专访了吉伦博士,以揭开这一激进理念及其对物理学最深层次谜题的启示:时间是否真的没有起点?暗能量会否充当宇宙时钟?这能否为广义相对论与量子力学之间的鸿沟架起桥梁?请与我们一同跨越事件视界,踏入宇宙学的新疆域。 从宇宙终点到全新起点 “黑洞是爱因斯坦广义相对论(我们在巨大尺度上的引力理论)的极端预测,”吉伦博士解释道。”这些引力巨人以其能将一切向内拉扯的特性而闻名,一旦越过事件视界便无法逃脱。相比之下,白洞在理论上恰恰相反——它们向宇宙喷射物质,却不允许任何物质进入。” “这是完全的反转,”他说,”白洞将物体排出,但你却无法进入其中。”虽然白洞作为爱因斯坦方程的数学解已存在数十年,但这项研究提供了一种机制:量子力学可能使黑洞随时间演变为白洞。 理论之间的量子桥梁 该理论直面物理学的核心挑战——将主宰宇宙的广义相对论与统治亚原子世界的量子力学统一起来。”我的主要目标之一是将爱因斯坦的引力理论与量子理论联系起来,”吉伦博士指出,”这是一个尚未解决的宏大难题。” 在经典物理学中,黑洞的核心会坍缩为奇点——一个引力达到极限,超出我们现有模型适用范围的区域。但量子力学则暗示着另一种命运。”在量子系统中,一切都在不断演化,”吉伦博士说,”你从初始状态开始,能够预测接下来会发生什么。”这一原则与时间在奇点终结的观念相悖。相反,他们的模型假设黑洞转变为白洞,通过量子过程保持时间的流动。 宇宙状态的量子舞蹈 有趣的是,这种转变涉及量子”叠加”——物体同时以黑洞和白洞的形态存在。”它总是两者的混合体,”吉伦博士解释道,”随着时间推移,它从’主要是黑洞’过渡到’主要是白洞’。”这反映了薛定谔著名的猫既生又死直到被观测的情景,只不过是在宇宙尺度上——一种从一种状态到另一种状态的渐进演化。 暗能量:宇宙时间的守护者 该理论还重新构想了时间与暗能量的关系。”在广义相对论中,时间因观察者而异——想想《星际穿越》中靠近黑洞时时间变慢的场景,”吉伦博士说,”但量子理论需要更稳定的度量。”暗能量遍布整个宇宙,应运而生。”它无处不在,因此可以充当时钟,”他建议,”它的演化可能普遍地定义时间。”这一大胆的联系将黑洞的命运与宇宙加速膨胀紧密相连。 通往新领域的单程旅行 那么,坠入黑洞的探险者会遭遇什么?”你会穿越黑洞,从白洞中出现,进入看似不同的宇宙,”吉伦博士描述道,”但这是单程旅行——你无法返回。”与科幻小说中的虫洞不同,白洞只能出不能进,暗示着在我们自己的宇宙之外可能存在着平行现实。 从理论到望远镜 尽管仍是简化模型,但这项工作可能引导未来的观测。”几十年前,在二十世纪七八十年代,探测引力波——时空中的波纹——似乎不可能,”吉伦博士回顾道,”现在这已是常规操作。”随着技术的进步,白洞或许也将从理论走向现实,甚至可能在我们有生之年。该理论的数学基础坚实,但正如吉伦博士谨慎地指出:”这是一项进行中的工作——真正的证据需要时间和创新。” Theoretical visualization of a white hole phenomenon—the hypothetical time-reversal of a black hole where matter and energy would be expelled rather than absorbed. Image created

从黑洞到白洞:宇宙时间的新叙事 Read More »

Light Line 10, Hurrungane Multiline by Vegard Aasen, Outdoor photographer, Norway

维加德·奥森(Vegard Aasen):光影间的荒野守护者

Self portrait, Image credit: Vegard Aasen 维加德·奥森(Vegard Aasen):光影间的荒野守护者 在挪威无垠的天穹下,群山如亘古的卫士,俯瞰大地深邃的裂痕,峡湾宛若远古传说,以岩石与海水书就。历经千万年冰川的精雕细琢,这些水道如今依偎着北大西洋的冷冽怀抱,蜿蜒探入大地的野性之心。陡峭的花岗岩壁,镌刻着冰的记忆,自水畔拔地而起,直耸千尺,峰顶常隐于薄雾或覆以皑雪。峡湾水面静谧如镜,碧蓝与翠绿交织,映照天光与沉默的绝壁。瀑布如液态星光倾泻而下,远处的轰鸣是这片深沉静寂中罕有的低语。泛舟其间,仿佛触摸到创世的脉动——一种面对时间浩瀚杰作的谦卑震慑。 Store Skagastølstind rises majestically to 2,405 meters above sea level, standing as Norway’s third highest peak. Its distinctive alpine silhouette dominates the Hurrungane range within Jotunheimen National Park., Image credit: Vegard Aasen 摄影师维加德·阿森(Vegard Aasen)在这令人敬畏的天地间寻得了他的灵感。他是光影的叙事者,编织着人类与荒野的细腻对话。他的相机是一座桥梁,不仅捕捉瞬间,更揭示真理——自然的精妙之美,我们在其中的脆弱位置,以及将我们与大地相连的隐秘纽带。他的作品闪烁着艺术的光辉,扎根于坚定的信念,邀请我们驻足,惊叹于世界的美丽与易逝,勇敢肩负起守护它的使命。 荒野的启蒙 阿森的视野孕育于挪威荒野的粗粝怀抱。童年时,他漫游高山脊线,滑过纯净如歌的雪原,仿佛低吟着秘密。风的絮语、霜的脆响、隼鹰掠过的倩影——这些是他最初的导师,铸就了一种以耐心与敬畏为根的视觉语言。然而,摄影姗姗来迟。多年间,学术追求与户外运动的热爱占据了他的时光。2016年,一位友人提议合资购置无人机,记录滑雪探险,这一提议点燃了蜕变。起初的玩兴渐成大志,催生了Veri Media这一创意事业,将阿森推向聚光灯下。他在日本滑雪探险中捕捉的一帧画面摘得红牛Illume大奖,这一刻淬炼了他的焦点,点亮了他的艺术征途。 A majestic golden eagle perched on snow overlooks a

维加德·奥森(Vegard Aasen):光影间的荒野守护者 Read More »

Coffee scene by Ruaridh Mon-Williams, Computer Science, United Kindom

咖啡师机器人:开启智能适应时代的先驱

Self portrait, Image credit: Ruaridh Mon-Williams 咖啡师机器人:开启智能适应时代的先驱 在英国爱丁堡大学一个繁忙的厨房里,一只机械臂嗡嗡作响地运转起来,金属手指灵巧地舀起咖啡粉,而抽屉的碰撞声和杯子意外的移动声不时传来。这并非又是一个按预设程序循环制作浓缩咖啡的自动化小玩意——这是一个拥有七个关节的奇迹,正在改写机器人能力的规则。由博士生鲁里德·蒙-威廉姆斯(Ruaridh Mon-Williams)领导的团队开发的这款机器人咖啡师,不仅仅是遵循指令;它能够适应、学习,并巧妙地驾驭现实世界空间中不可预测的混乱,预示着智能机器新纪元的到来。想象一下:一个机器人响应简单的指令——”给我冲杯咖啡”——然后独立找到勺子,在桌子晃动时调整,并在没有人类指导的情况下倒入精确量的水。这不是科幻幻想;这是朝着机器人真正与我们共存迈出的实质性一步。 这款机器人的独特之处不仅在于其制作咖啡的能力,更在于它能在大多数机器人束手无策的地方——日常生活中混乱、动态的环境中运行。工业机器人在工厂车间表现出色,它们在固定的工具中进行精确、编排好的移动,但在杂乱的厨房里——抽屉半开、食材错位——它们往往步履维艰。但这款机器人不同。凭借先进的人工智能驱动的推理能力、敏锐的视觉感知和灵活的运动技能,它能解读随意的口头请求,扫描不熟悉的环境,并实时调整动作。它体现了一个未来——机器人不仅仅是服从,更能理解。 该项目发表在《自然·机器智能》(Nature Machine Intelligence)杂志上,标志着一个里程碑,它将两个以前分离的机器人领域结合起来:认知AI的类脑推理和感觉-运动控制的精确性。”人类智能来自于将推理、运动和感知编织在一起,”蒙-威廉姆斯解释道。”我们正在展示当你在机器中融合这些因素时会发生什么。”为了揭开这一突破背后的故事,我们与蒙-威廉姆斯进行了交谈,他从爱丁堡到伯克利再回来的旅程点燃了一个机器人不仅仅为我们工作,而是与我们一起工作的愿景。 Coffee scene, Image credit: Ruaridh Mon-Williams 心智的塑造:跨越地域与师承 好奇心和跨越大陆的经历启发了鲁里德·蒙-威廉姆斯研发机器人咖啡师。”我的学术生涯始于爱丁堡大学,大二时加入,”他回忆道。最初学习工程学,但在一次改变人生的海外学习年中,他的热情发生了转变。”在加州大学伯克利分校学习改变了一切。沉浸在湾区的科技氛围中,我深入研究了机器学习、机器人学和计算机科学。”伯克利的经历重塑了他的职业轨迹。”回到爱丁堡时,我知道我的未来在计算机科学,而非工程学。” 回到爱丁堡后,这份火花演变成一项使命。”我想制造能够感知环境、识别人类并动态完成任务的自适应机器人,”他说。这个愿景既个人化又实用:”我梦想着一个能根据请求能冲煮咖啡,而无需预设步骤的机器人。现有的机器人严重依赖固定轨迹。我想要能够独立解决问题。”由此产生的项目围绕着一个轻量级的Kinova机械臂,该臂具有七个自由度,由先进的软件驱动。 与早期僵化、预编程的机器人不同,这款机械臂能在未知环境中流畅运行。”我们的机器人可以在它从未遇到过的厨房里工作,”蒙-威廉姆斯解释说。”它不依赖熟悉的物体或编程路径——它能动态适应。”实现这一点需要最先进的技术:GPT-4处理自然语言指令,将口头请求转化为可执行步骤;同时,先进的视觉技术实时创建对其周围环境的三维理解。”视觉语言模型将图像——杯子、勺子、咖啡——与口头指令配对,”蒙-威廉姆斯解释道。”这相当于给了机器人眼睛和一个认知系统。” Door open, Image credit: Ruaridh Mon-Williams Scooping, Image credit: Ruaridh Mon-Williams Pouring, Image credit: Ruaridh Mon-Williams 征服混乱,一次一杯 为何选择咖啡?虽然对人类来说很简单,但制作咖啡对机器人而言却是一系列挑战。“这是一个‘长周期’任务,”蒙-威廉姆斯解释说。“一连串的动作,每个环节都充满不确定性。” 舀了太多咖啡粉?调整。抽屉卡住了?想办法解决。倒水中途杯子被移动了?重新校准。这款机器人并非简单执行,而是在持续解决问题,利用传感器反馈调整动作。“制作咖啡的过程反映了日常的不可预测性,使其成为测试自适应智能的完美试验场。” 这种适应性在混乱环境中表现尤为出色。“早期的机器人要求一切都完美摆放,”蒙-威廉姆斯说。“我们的机器人则在不确定性中茁壮成长,能处理从未见过的抽屉,或在桌子被碰撞时调整抓握。” 培养这种韧性需要专注投入。“光有智能视觉还不够。传感器和马达必须能即时解读力反馈——这是多种技术的协同演奏。” 它有多像人? 那么,这款机器人离人类智能有多近呢?”在推理和适应性方面,它正接近类人能力,”蒙-威廉姆斯评论道。”它能有效泛化并操控物体。然而,硬件仍有显著差距。人类手臂是极其复杂的生物工具。机器人还远未达到那个水平。” 这款机器人尚未完全准备好进入家庭。”它运行良好,但并非完美无瑕,”他承认。”视觉系统有时可能会将杯子误认。我们正在改进其鲁棒性。”尽管如此,其实时学习能力——区分偶然干扰和任务相关变化——令人印象深刻。”我们为其配备了一个动作知识库,使其无需重新编程即可动态适应。” 从咖啡到更广阔的应用 如果它能掌握咖啡,下一步是什么?“我更关注硬件的进步,而非像外科手术那样的戏剧性飞跃,”蒙-威廉姆斯说。“想象一下,拥有接近人手灵活度的机器人,由当前的人工智能驱动——那才是前沿。”他设想自适应机器人能协助老年人独立生活,并帮助医院员工优先处理人际互动。 该项目的全球合作——横跨爱丁堡大学、麻省理工学院(MIT)和普林斯顿大学——扩展了其潜力。“爱丁堡提供了感觉运动系统的专业知识,MIT贡献了人机协作的见解,普林斯顿则在认知建模方面提供了支持,”蒙-威廉姆斯反思道。“这些不同的视角共同创造了一种整体方法,促使我不仅设想机器人执行任务,更能真正地支持我们。” 挑战依然存在。“杂乱的空间仍然会干扰视觉系统。机器人需要更多的训练样本才能匹敌人类的适应性,”他承认。 一个需要谨慎冲煮的未来 二十年后,蒙-威廉姆斯预见自适应机器人将像智能手机一样普及。“我想象机器人帮助处理日常任务和医疗保健流程,让人类能专注于有意义的互动。”然而,担忧也存在。“不是科幻小说中的机器人接管世界——物理自主性仍然极具挑战。我担心的是权力的集中。拥有这些系统的大公司可能会获得巨大的影响力。” 他是否在其创作中察觉到自主意识?“当它回应我的声音时,我确实感到惊叹,”他笑着说。“但它是在执行映射好的任务,而非独立选择。意识是一个超越当前技术的哲学问题。”目前,它是一个复杂的工具,在模仿智能,但尚未跨入意识的门槛。 Pouring,

咖啡师机器人:开启智能适应时代的先驱 Read More »

Architecture firm Foster + Partners unveils innovative lunar infrastructure design, collaborating with NASA and 3D printing pioneers Branch Technology. The concept illustrates essential power and communication systems required for sustainable lunar surface operations

点亮月球:月球南极太阳能塔

点亮月球:月球南极太阳能塔 当人类憧憬在地球以外建立永久基地之时,一项具有前瞻性的基础设施工程设计正为我们的太空未来引路开航。 月球能源新构想 在探索其他星球可持续前哨站的过程中,能源生产是一项巨大挑战。由知名建筑事务所Foster + Partners与Branch Technology公司合作的一个创新项目,为月球崎岖地形提供了量身定制的解决方案。他们为月球南极设计的这座50米高太阳能塔,是以建立长期月球探索和居住所需的基础设施为目标。该项目获得了美国国家航空航天局(NASA)小企业创新研究(SBIR)第一阶段计划的支持,可能彻底改变我们在太空中获取能源的方式。 “月球南极是太阳能的’宝库’,”Foster + Partners的首席设计师埃琳娜·马丁内斯(Elena Martinez)表示。”在长约14个地球日的月昼期间,其高地几乎持续沐浴在阳光中。垂直塔结构能高效捕获这种能量,无需在其他位置可能需要的复杂跟踪系统。” Architecture firm Foster + Partners unveils innovative lunar infrastructure design, collaborating with NASA and 3D printing pioneers Branch Technology. The concept illustrates essential power and communication systems required for sustainable lunar surface operations. Image credit: Foster + Partners 为月球前沿而建 为月球建造结构将工程学推向极限。这座塔必须能承受在酷热的月昼和严寒的月夜之间超过300摄氏度(540华氏度)的极端温差,同时要足够轻,以便从地球发射,又要足够坚固,能在月球六分之一的重力下支撑太阳能电池阵列。 Branch Technology公司在3D打印和先进材料方面的专业知识至关重要。团队正在探索使用月壤——月球表面松散、布满尘埃的土壤——作为建筑资源的方法。这种方法可以大幅减少从地球运输的材料量,在航天飞行中,每一克都至关重要。 “我们正在为一个外星世界设计建筑,”Branch Technology的发言人戴维·金(David

点亮月球:月球南极太阳能塔 Read More »

Harnessing the power of motion: Scientists reveal how specially selected microscopic beads can convert everyday movements into electrical energy through friction, potentially revolutionizing wearable technology and offering new pathways for sustainable power generation.

微小运动大能量:吉米达尔博士(Dr. Ignaas Jimidar)揭示摩擦发电新时代

Self portrait, Image credit: Ignaas Jimidar, 微小运动大能量:吉米达尔博士(Dr. Ignaas Jimidar)揭示摩擦发电新时代 在可持续能源领域,科学家正利用创新的“摩擦纳米发电机”(TENGs)技术,从日常摩擦中获取电力。近期,比利时布鲁塞尔自由大学(VUB)的伊格纳斯·吉米达尔博士(Dr. Ignaas Jimidar)团队取得关键进展:他们发现使用特殊的三聚氰胺-甲醛微珠,能凭借其独特的物理特性,显著增强材料接触时的电荷转移效率,从而产生更强的电流。这项成果已于2025年2月5日发表在《Small》期刊上。 有趣的是,研究揭示了微珠尺寸与所带电荷的关系:较大的珠子倾向于带负电,较小的则带正电。通过优化微珠的大小和成分,团队在不依赖昂贵材料的情况下提升了能量产生效率。 这项技术为开发自充电可穿戴设备等应用开辟了新途径,不过在实际应用中,仍需克服可靠性和规模化生产方面的挑战。我们就此项工作与吉米达尔博士进行了交流。 故事起源 问:是什么激发了您探索利用微小塑料珠收集电能的兴趣?答:最初源于我们想开发一种不需要溶剂的“干法”组装技术,目标是用更可持续的方式来制造有序的微观结构。这种干法工艺速度很快——大约只需要20秒,而且容易扩大生产规模或实现自动化,不像传统的“湿法”工艺那样需要等待溶剂缓慢蒸发。在探索这项技术的应用时,我们与里加工业大学和墨尔本皇家理工大学研究摩擦纳米发电机(TENG)的同行进行了交流。我们意识到,我们制造的微粒结构本身就形成了摩擦发电所需的规整表面形态(拓扑结构),这正好可以替代传统上昂贵的压印或蚀刻等制造方法。这感觉是一个非常自然的结合点。 问:您的学术背景相当多元化,是如何开始研究这些微珠的?答:我的求学之路确实跨越了几个领域。我在苏里南学习机械工程起步,之后到荷兰攻读应用物理学和流体动力学。读博士时,我转向了化学工程领域,在一个项目中偶然接触到了粉末和微珠。这里面的物理现象非常吸引我:颗粒材料的研究与流体动力学有共通之处,但在粉末这样的微观尺度上,微粒间的表面力远比重力更重要,这和我们平时看到的宏观玻璃弹珠的行为很不一样。后来,为这些特别的材料开发无需溶剂的组装方法,更让我觉得兴味盎然。 Diagram illustrating the operational mechanism of triboelectric nanogenerator surfaces. Image credit: Ignaas Jimidar 科学理解 问:能简单解释一下这些微珠之间的摩擦是如何产生电力的吗?答:基本上就是我们日常生活中经历的静电现象,比如用气球摩擦头发——接触和摩擦导致了电荷在不同物体间转移。有趣的是,其精确的微观机制至今尚未被完全弄清楚。现有的理论包括电子转移、材料本身的微小转移,或者多种过程同时发生。像湿度这样的环境因素会极大地影响起电效果,增加了复杂性。最近的研究甚至挑战了一些旧的假设,《自然》杂志上的一项研究表明,即使是化学成分完全相同的材料,比如两块反复接触的硅胶,也能分别带上相反的电荷,这可能是由于表面极其细微的差异或接触方式的不对称造成的。 问:微珠带上正电荷还是负电荷是随机的,还是可以控制的?答:确实存在一定的随机性,尤其是在相同材料相互作用时,要解释为何一个表面会倾向于带正电,而另一个表面倾向于带负电,仍然很困难。你甚至可能在同一个表面上观察到不同电荷的“斑块”。不过,通过谨慎地选择不同材料进行搭配,我们通常可以大致控制它们的起电行为。但这种现象对环境非常敏感——湿度和温度都会影响电荷的产生和积累——这是实际应用中的一个主要障碍。 问:为什么特别选择三聚氰胺-甲醛微珠呢?答:老实说,最初是因为我们的供应商正好有现成的这种材料!但从科学角度来看,它们之所以有效,是因为三聚氰胺-甲醛作为一种聚合物,异常坚硬。当这种硬质微珠压在较软的材料上时,其刚性能增强表面的实际接触面积,从而显著提高充电效果。 问:量子物理原理在这种电荷形成中扮演了角色吗?答:有些研究人员确实从量子角度来探讨这个问题,研究电子能带结构以及接触过程中可能的电子俘获现象。然而,研究摩擦起电效应非常有挑战性,因为极其微小的表面变化,或者像一层薄薄的水膜这样的因素,都可能彻底改变结果,这使得分离和确认单一机制变得异常困难。 问:发现较大的珠子带负电、小珠子带正电,这对您的研究方法有何影响?答:这个发现直接影响了我们选择材料的策略。为了最大化电荷产生,我们意识到应该将具有互补特性的材料配对使用:用较硬的材料制作小尺寸微珠(以增强正电荷),同时用较软的材料制作大尺寸微珠(使其倾向于带负电荷)。这种组合能够放大材料间的电荷差异和电势差,从而提高功率输出。 Electron Microscope Image showing the surface of a Triboelectric Nanogenerator (TENG) with microscopic bead structures. Image credit: Ignaas Jimidar

微小运动大能量:吉米达尔博士(Dr. Ignaas Jimidar)揭示摩擦发电新时代 Read More »

Foster and Partners (also Foster + Partners) is a British international architecture firm with its headquarters in London, UK

重塑传奇:福斯特+合伙人(Foster + Partners)展示英国曼联新球场愿景

Foster + Partners has revealed their visionary design for a new Manchester United Stadium as part of the Old Trafford neighborhood transformation. The architectural firm shared renderings showcasing not only the stadium itself but also the reimagined surroundings—featuring parks, mixed-use developments, an outdoor cinema, and an upgraded train station. These concept illustrations will guide upcoming

重塑传奇:福斯特+合伙人(Foster + Partners)展示英国曼联新球场愿景 Read More »

Aurora Boreale, Lapponia, Finlandia by Roberto Sysa Moiola, Outdoor photographer, Italy

从阿尔卑斯山巅到北极风光:罗伯托·西萨·莫约拉(Roberto Sysa Moiola)的奇幻之旅

Self portrait, Image credit: Roberto Sysa Moiola 从阿尔卑斯山巅到北极风光:罗伯托·西萨·莫约拉(Roberto Sysa Moiola)的奇幻之旅 在这个被转瞬即逝的快照淹没的时代,意大利摄影师罗伯托·西萨·莫约拉(Roberto Sysa Moiola)却独树一帜,他所追寻的是偏远景观中那狂野的灵魂。从芬兰冰冻湖泊的晶莹闪烁,到挪威罗弗敦群岛的风暴肆虐悬崖,他的镜头捕捉到了地球未被驯服角落的原始壮丽与脆弱脉动。 最近,我们与他坐下来聊了聊,探寻他25年职业生涯背后的坚韧、美感与气候变迁。 Hiker man walking on empty road covered with ice during a storm, Barents Sea, Berlevag, Varanger Peninsula, Finnmark, Norway, Image credit: Roberto Sysa Moiola, 徒步者的镜头 莫约拉的旅程始于阿尔卑斯山,他一生的后院。”我最初是个热爱徒步的人,”他回忆道,”住在山里,我总在跋涉,那些惊艳的景色不断召唤我去拍摄。”起初只是为了定格记忆,逐渐演变成一种召唤,将他带向世界各地。 Man with snowshoes admiring the scenic sky at dawn over a winter forest covered with

从阿尔卑斯山巅到北极风光:罗伯托·西萨·莫约拉(Roberto Sysa Moiola)的奇幻之旅 Read More »

Highly porous tin foam, developed through specialized processing techniques. This material, shown in the image, was studied by an interdisciplinary team at HZB to evaluate its performance as a battery electrode.

锡泡沫电池电极内部演变:X射线成像的新发现

Dr. rer. nat. Sebastian Risse, Image credit: HZB Dr. Francisco Garcia-Moreno, Image credit: HZB 锡泡沫电池电极内部演变:X射线成像的新发现 科学家们发现,将锡转化为高孔隙率的泡沫结构或许能解决下一代电池面临的最大挑战之一。这一创新方法,来自柏林亥姆霍兹中心(HZB)的最新研究,可能为能量存储开辟新路,让相同体积容纳更多电量——想象一下,智能手机或电动车电池续航更持久。 超越石墨:金属电极的潜力 几十年来,锂离子电池依赖石墨电极在充放电时传递锂离子。石墨虽稳定,但其理论容量仅为372 mAh g⁻¹,促使研究者寻找更高能量密度的替代品。锡以993 mAh g⁻¹的理论容量——几乎是石墨的三倍——脱颖而出。“锡资源丰富、无毒,且能储存更多锂离子,”HZB的共同作者塞巴斯蒂安·里瑟博士(Dr. Sebastian Risse)说。这项研究已发表在《先进科学》上。然而,问题在于:锂离子进入时,锡体积膨胀高达260%,导致龟裂和性能衰退。 Schematic diagram illustrating the operando cell architecture used for discharge/charge experiments. The components include: (A) current collector, (B) Sn electrode, (C) Celgard separator, (D) lithium chip, (E-F) steel spacers, (G) steel

锡泡沫电池电极内部演变:X射线成像的新发现 Read More »