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蝴蝶翅膀相关的资讯

  • 亲近自然!用科学方法揭开蝴蝶“乘凉”的秘密~
    事实证明,蝴蝶在红外世界和在可见光光谱中一样引人注目。最近,哥伦比亚工程大学和哈佛大学的研究人员在《自然》杂志上发表了一项研究,研究了蝴蝶翅膀的热力学特性,以及辐射冷却在保持这些精细结构颤振中的重要性。哥伦比亚大学应用物理学副教授Nanfang Yu特别说明了热成像仪在这项研究中扮演了重要角色。传统测量误差大过去对蝴蝶翅膀的研究由于使用热电偶等设备来测量温度而受到限制。即使是最小的探针也比蝴蝶翅膀的厚度大,而且测量的行为会影响局部温度。由于测量是逐点进行的,因此可能会出现额外的误差。现在有了热成像仪,“你可以测量和绘制整个温度分布图,”Yu说。他的团队已经能够观察和测量翅膀静脉、膜和其他结构(如气味垫)之间的温度差异。他们发现,含有活细胞(翅脉)的蝴蝶翅膀区域比没有生命的翅膀区域(薄膜)有更高的热发射率。活体翅膀结构(翅膀静脉、气味垫/补丁)具有较高的发射率,以便于通过热辐射散热无创红外测量也有挑战“这是最无创的温度测量方法” Yu解释说。在这项研究中,研究小组鉴定了蝴蝶翅膀中复杂的生物结构,这些结构可以熟练地帮助调节温度。Yu说,通过FLIR SC660,几乎就像x光一样,你可以看到——蝴蝶的骨架,翅膀纹理、薄膜̷...在热环境下,蝴蝶翅膀的明亮颜色和图案都消失了,取而代之的是你看到的是翅膀本身的底层结构。红外世界中的蝴蝶“这种热成像技术使我们能够检测物理适应,从而将翅膀的可见外观与其热力学特性分离开来。”Yu在《哥伦比亚工程》杂志上的一篇文章中说。“我们发现,不同尺度的纳米结构和不均匀的角质层厚度会通过热辐射产生不均匀的散热分布,从而有选择地降低活体结构的温度,如翅膀静脉和气味垫。利用热成像技术测量蝴蝶翅膀的温度并非没有障碍。“这里的挑战是,在测量蝴蝶翅膀时,热成像仪给你一个温度读数,但你却不能完全相信这个温度读数,”Yu说。“蝴蝶翅膀在红外世界中是半透明的,所以当你用热成像仪观察蝴蝶翅膀时,你不仅仅是在接收翅膀本身的热辐射,你还接收到了翅膀后面背景产生的热辐射。”类似的现象也可以用一层薄薄的塑料薄膜观察到,比如塑料购物袋,它就像蝴蝶翅膀一样,在可见光光谱中是不透明的,但在红外光谱中是透明的。很薄的材料,如塑料袋或蝴蝶翅膀,在红外光谱中可能是透明的。为了得到蝴蝶翅膀的真实温度读数,Yu的团队必须量化翅膀的发射率和反射率,并从测量中去除这些背景温度源。FLIR红外热成像仪的应用除了绘制蝴蝶翅膀的热分布图之外,研究人员还在热状态下进行了行为学研究。他们使用一束微弱的光作为热源,证明了蝴蝶利用翅膀来感知阳光的方向和强度。在大约40°C的“触发”温度下,他们研究的所有物种都在几秒钟内转过身,以避开光线并防止翅膀过热。蝴蝶翅膀具有机械传感器,可检测光的方向和强度。在这里,蝴蝶迅速移动以防止其翅膀过热Yu使用热像仪研究昆虫。“2013年我加入哥伦比亚大学时,FLIR热像仪是我在建立实验室时购买的设备,” Yu说。在与纳米生物学同事的早期合作中,Yu研究了撒哈拉银蚁,它们生活在地球上最热的陆地环境中,在白天的高温下觅食。 这项研究在2015年发表在《科学》中,报道中说研究人员还使用了FLIR热成像仪监控蚂蚁的体温。 蝴蝶翅膀研究的延伸他的研究继续探索小昆虫如何保持凉爽的问题。蝴蝶翅膀上覆盖着探测过热的机械传感器,它们的翅膀鳞片含有纳米结构,有助于辐射冷却。除了这些发现的生物学意义外,Yu认为这些发现还可以为耐热纳米结构和热感飞机的设计提供灵感。热成像有助于揭示这种山核桃色的蝴蝶是如何防止过热的。翅膀纹理之间的薄膜实际上比翅膀的其他部分更热,但看起来更冷,因为它是半透明的,背景比较冷Yu和他的同事Naomi E. Pierce(生物学教授)计划继续他们对蝴蝶翅膀的研究。Pierce是哈佛比较动物学博物馆鳞翅目动物的馆长,可以接触到大量蝴蝶和飞蛾。他们目前正在使用FLIR热成像仪对馆藏进行广泛的扫描,以希望了解有助于蝴蝶翅膀设计的因素。
  • 蝴蝶、蜜蜂和蛇,它们在红外世界中有哪些趣事?
    人类之所以能够和自然万物和平共处,科技的力量发挥了很大的作用!今天小菲就与大家分享一些使用FLIR热成像技术与动物和睦相处的实例!散热的蝴蝶色彩斑斓的蝴蝶是一种迷人的生物,最近一项用FLIR红外热像仪,研究揭示了关于它们的翅膀、温度和飞行能力的有趣的发现。这项由哥伦比亚工程大学和哈佛大学共同进行的研究发表在《自然》杂志上,它强调了温度调节对鳞翅目昆虫的重要性,以及身体和行为适应如何帮助它们防止翅膀过热。利用FLIR SC660红外热像仪,包括哥伦比亚大学应用物理学副教授Nanfang Yu在内的研究团队,研究了蝴蝶翅膀中复杂生物结构的热力学特性,以及对热触发的行为反应。此外,该技术还可以用于无创性研究,测量翅膀静脉、膜和气味垫之间的温差。至于这项研究的目的, Yu说,“我们想找出小型动物是如何在极端高温下生存的。”他还说,热成像蝴蝶的研究也可以为其他应用提供灵感,如耐热纳米结构和热感飞机的设计。寒冬中拯救蜜蜂寒冷的冬天,对养蜂人来说保护蜜蜂们顺利活下来是巨大的挑战!但对于养蜂大师Rusty Burlew来说就比较容易,有了FLIR ONE手机红外热像仪,就可以轻松确定蜂巢内蜜蜂群的位置,它们在热感图像上作为一个热点出现。确定位置非常重要,比如蜂巢顶部的蜂群表明蜜蜂已经成功地吃掉了它们储存的蜂蜜,需要快速补食。在使用FLIR ONE手机红外热像仪的一年里,Burlew说她挽救了两个蜂箱。“我只是给它们喂糖水,让它们吃到春天,这样就可以把它们都救活了。”说到春天,FLIR热像仪在一年中的任何时候检查蜂群都很方便。Burlew补充说,“假设你想添加一种螨虫治疗方法,而说明书告诉你需要把它放在集群的上面或里面。集群在哪里?用FLIR ONE手机红外热像仪拍照即可。”所以,正如你所看到的,FLIR在帮助养蜂人保护蜜蜂健康成长方面发挥了重要作用。被蛇咬后的疼痛反应众所周知,蛇的毒液能够诱发局部炎症和疼痛反应,临床医师在治疗被毒蛇伤害的患者时面临的挑战之一就是缺乏合适的临床工具来精确评估不同毒液引起的局部反应,以便为选择治疗方案提供精确的标准,特别是最有效的抗蛇毒药物。幸好红外成像作为一种临床工具有很大的潜力,因为它是一种无生物副作用的无创技术,不需要镇静或麻醉,并且可以根据需要重复进行测试。在一次临床医学的研究过程中,使用的设备是FLIR T650SC,研究人员利用FLIR T650SC中嵌入的利用的多边形绘图工具,参考解剖学划分出受影响区域,目的是将受影响区域的定量数据与正常或对照区域的定量数据进行比较。利用这些数据,研究人员可以定量地评估毒液影响区域和周围身体区域或身体对侧区域之间的温度不对称性(Δt值)。无论动物或是植物都能在红外世界中捕捉到想要发现它们的另一面拿起手中的红外热像仪寻找其中的奥秘吧~
  • 高考作文题目引争议 显微镜下蝴蝶到底有没有颜色?
    p   蝴蝶到底有没有颜色?随着安徽高考作文题出炉,这一话题迅速成为各界议论的焦点。当大家都在分析如何立意时,昨天下午,网上陆续出现了来自“科学界”的不同声音,“理工男”们通过分析,指出这一命题“不够严谨”。 /p p strong   作文题目回顾: /strong /p p   为了丰富中小学生的课余生活,让同学们领略科技的魅力,过一把尖端科技的瘾,中科院某研究所推出了公众开放日系列科普活动。活动期间,科研人员特地设计了一个有趣的实验,让同学们亲手操作 a href=" http://www.instrument.com.cn/zc/53.html" target=" _self" title=" " 扫描式电子显微镜 /a ,观察蝴蝶的翅膀。 /p p   通过这台可以看清纳米尺度物体三维结构的显微镜,同学们惊奇地发现:原本色彩斑斓的蝴蝶翅膀竟然失去了色彩,显现出奇妙的凹凸不平的结构。 /p p   原来,蝴蝶的翅膀本是无色的,只是因为具有特殊的微观结构,才会在光线的照射下呈现出缤纷的色彩& amp #823& amp #823 /p p   strong  “科普文”率先发声引起争论 /strong /p p   昨天下午,微信朋友圈里一篇“科普文”被疯狂转发,网友看完纷纷表示“高考作文命题不科学啊”。 /p p   “显微镜下蝴蝶没有颜色吗?”文章作者首先对“何为颜色”进行了科普。在其看来,黑色的光谱不在可见光范围内,即为没有颜色。 /p p   而作文材料中,老师让学生做实验,在显微镜下看到蝴蝶“失去了色彩”。这位作者认为,材料中所说的“没有颜色”,其实是一团漆黑,并分析了可能造成这种情况的几种可能,同时一一指出了各种“不靠谱”。 /p p   不过,也有网友留言,认为这位作者的分析并不靠谱,“ 没有颜色不应该是透明的么,怎么是黑色呢?这也不科学。” /p p   strong  瑕疵1:电子显微镜下看不到物体颜色 /strong /p p   除了这篇文章,网上陆续还有不少专家发声。昨晚,新安晚报、安徽网记者联系上了其中一位——蝴蝶研究专家、滁州学院生物与食品工程学院教授诸立新。 /p p   “是的,我已经关注到了。”听了记者的问题,诸立新笑了笑,他说试题材料中“有两个问题”。 /p p   “材料中说,学生们做实验使用的是扫描式电子显微镜。不仅是蝴蝶,任何物体在电子显微镜下都是没有颜色的。”诸立新说,材料中可能并没有弄清楚电子显微镜的成像原理,电子显微镜并不是靠可见光,而是电子束成像,通过扫描产生物体的表现结构,转换成人能看到的图形,并不存在颜色问题。 /p p   而任何物体在电子显微镜下都是没有颜色的,“ 包括蝴蝶在内。”诸立新说,而如果用光学显微镜,那么在可见光下,和肉眼一样,能看见蝴蝶翅膀的颜色。 /p p    strong 瑕疵2:只描述了物理色而忽视化学色 /strong /p p   对于研究的“老本行”,诸立新教授认为材料中还有一处不够严谨。 /p p   “蝴蝶翅膀的颜色,其实是由化学色和物理色两部分构成。”诸立新说,化学色来自蝴蝶翅膀上鳞片的颜色。假如用显微镜看蝴蝶的翅膀,可以发现成千上万的鳞片,系统地密排在翅膜上,使整个翅膀依种类而呈现一定的色彩,我们称其为化学色或色素色,比如黑色、黄色等深色都是化学色。 /p p   另一种则是物理色。这是因为翅膀细微的结构使光线产生反射、折射,表现出来有金属感、闪光的颜色,也称之为结构色。 /p p   “材料中所表述的,其实是蝴蝶翅膀颜色的物理性,并不全面。”诸立新认为,无论肉眼还是光学显微镜,在可见光下,都能看到蝴蝶翅膀的物理色与化学色,而作文材料中仅片面地描述其物理性,可能会对大众产生一定程度上的“误导”。“目前大多数种类的蝴蝶都有物理色与化学色。” /p p   显微镜下蝴蝶到底有没有颜色?对此,您有何高见? /p p   请点击论坛帖子参与讨论: span style=" color: #0000ff" strong span style=" text-decoration:underline " a href=" http://bbs.instrument.com.cn/boardlist/bbs/topic?threadid=5828544" 论坛帖子命中2015高考作文题——蝴蝶翅膀颜色 /a /span /strong /span /p
  • 科学仪器界的“蝴蝶效应”
    p & nbsp & nbsp “蝴蝶效应”一只南美洲亚马逊河流域热带雨林中的蝴蝶,偶尔扇动几下翅膀,可以在两周以后引起美国得克萨斯州的一场龙卷风。而这种现象在科学仪器界同样屡见不鲜。 /p p   近期,受中美贸易战影响,苜蓿草价格有所上涨。由于优质苜蓿干草是高产奶牛日粮必需,这势必对乳品行业有所影响,乃至波及科学仪器相关市场。因为在这种背景下,乳制品厂商必须要寻找对策以应对原料成本提升造成的影响。对于企业而言,减价促销意味着利润空间被不断挤压,绝非长久之计。此种环境下,乳品企业需要在技术创新、产品研发以及渠道拓展等方面提升增强。其中,行业领头企业伊利就走在了前列。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/6d0f2fc0-bd80-4898-8a5c-c3895988029d.jpg" title=" milk 600 450.jpg" alt=" milk 600 450.jpg" / /p p   伊利作为中国乳制品领头企业,2017年在乳制品行业占有率达到22%,旗下的“金典”“安慕希”“畅意100%”“畅轻”“Joy Day”“金领冠”“巧乐兹”“甄稀”等品牌都已经家喻户晓。这些品牌产品的推出,背后无疑有着强大的研发力量支持。根据伊利近三年披露的年报数据,研发支出同比增长15.39%,114.25%和21.63%。这其中,必然少不了相关乳品实验室的建设。乳品实验室一般需实现乳品理化检测、功能物质分离纯化、功能研究、分子生物学研究、蛋白组学分析、微生物研究、发酵工程、产品中试研发等功能。为了实现这些功能, strong 乳品实验室一般会配置液相色谱/质谱联用仪、气相色谱、实时定量PCR仪、多肽合成系统、流变仪、粒径仪、质构仪、差式热量扫描仪等仪器设备。 /strong /p p   可以想见,随着国民消费升级的影响和对乳品健康和口味越来越看重,中高档乳制品相对较高的利润率,都势必会促进乳品行业厂商进一步加强乳品实验室的软硬件建设,以研究生产新品和提升工艺。对相关仪器厂商来说,这无疑是中美贸易战阴影下,一片待发掘的新市场。 /p p   而就2017年中国乳制品市场总体形势看,情势并不十分乐观。根据国家统计局数据,2017年全国液态奶产量2691.66万吨,同比下降1.66%;2017年全国干乳制品产量243.38万吨,同比下降4.97%。综合来看,2017年乳品消费需求稳中略降。因此,未来,如何通过加大创新研发的投入力度,进一步激发市场活力,不断向市场推出适销对路的乳制产品,已成为摆在我国上千家乳制品企业面前的迫切课题。 /p p style=" line-height: 16px " img style=" vertical-align: middle margin-right: 2px " src=" /admincms/ueditor1/dialogs/attachment/fileTypeImages/icon_doc.gif" / a style=" font-size:12px color:#0066cc " href=" https://img1.17img.cn/17img/files/201811/attachment/f126030f-98f8-451e-bef7-af6310cba99a.docx" title=" 2017中国乳制品市场总体形势分析.docx" 2017中国乳制品市场总体形势分析.docx /a /p p br/ /p
  • 外资在华研发中心技术溢出 或演绎蝴蝶效应
    目前我国已经初步具备了进行国际先进科学技术研发活动的条件和水平。随着越来越多外资研发中心进入我国,这些外资研发中心或将在我国形成一种技术溢出的“蝴蝶效应”,对我国建设创新型国家具有积极意义。   打开搜索网页,输入英文关键词,浏览最新的英文资讯,时不时嘴里还冒出一两句英文单词,这是王鑫每天工作中必不可少的事情。2007年王鑫离开某外资软件开发公司后,创办了自己的手机游戏开发公司。回顾创业经历时,王鑫说:“在学校时就想创业,现在发觉还是工作一段时间后再创业更有感觉。”   一只蝴蝶在巴西雨林轻扇一下翅膀,可能导致一个月后美国德克萨斯州的一场龙卷风。在专家看来,王鑫这种情况正是外资在华研发中心的一种人才溢出现象。随着越来越多外资研发中心进入我国,这些外资研发中心或将在我国形成一种技术溢出的“蝴蝶效应”,对我国建设创新型国家具有积极意义。   外资研发中心“扎堆”落户   商务部、财政部等四部门日前联合发布通知,就办理外资研发中心进口科技开发用品免征进口税收和采购国产设备全额退还增值税的有关事项加以细化,鼓励外资在华研发中心积极开展技术创新。   商务部新闻发言人姚坚此前曾表示,近年来跨国公司在华研发投入不断加大,而且外资研发中心的基础型、创新型本地化研究占比有所上升,越来越多的跨国公司将在华研发中心作为其亚太区研发总部,有些甚至升级为全球技术研发中心。   据不完全统计,目前跨国公司在华设立的各类研发中心超过1200家。截至2009年年底,商务主管部门批准的独立法人形式外资研发中心共465家,投资总额128亿美元,注册资本74亿美元,主要集中在上海、北京、广东、江苏和浙江。外资研发中心主要集中在技术密集型行业,如电子通信、生物医药、化工、软件设计等行业。   事实上,除了北京、上海等地,越来越多的外资研发中心开始在我国西部地区“扎堆”落户。   来自美国硅谷的应用材料有限公司今年在西安召开了股东大会。该公司2006年4月在西安投资建设了其全球太阳能研发中心,这是全球首个集合薄膜和晶体硅太阳能技术的大规模研发中心。该公司执行副总裁Mark Pinto还将家搬到了北京。   “简直是春潮汹涌。”成都高新区发展策划局局长汤继强这样形容外资研发中心入驻成都高新区的态势。   据成都天府软件园有限公司总经理杜婷介绍,目前排名世界前20强的软件企业有一大半在成都天府软件园建立了分支机构或研发中心。   业内人士共同的看法是,国际金融危机后,我国成为跨国公司寻求新发展的突破口,同时我国广阔的市场、相对充足的研发人才和研发成本较低的优势对跨国公司来华设立研发中心极具吸引力。   技术溢出效应   业内人士表示,在全球兴起开放式创新的趋势下,这些外资在华研发中心的研发创新活动对推动我国建设创新型国家,实现由“制造工厂”向“制造中心”、“创新中心”转变具有积极意义。   “外资在华研发中心80%-90%的员工会从本地雇佣。”汤继强说,外资研发中心具有培养高层次技术人才与管理人才的良好环境,本土员工可以在此积累大量经验,学习先进的知识技能,成为高层次人才,这些人将来还可能自主创业,这种人才外溢对于提高当地科技创新水平意义重大。   长城企业战略研究所所长王德禄认为,跨国公司在我国布局研发中心,增加了我国参与世界前沿技术竞争的机会,并可提升研发管理水平。国内充裕的资本与丰厚的人力资源、技术“知本”相结合,能够使外资研发中心的技术快速溢出和转移,迅速、持续地拉动产业结构调整,同时还能为我国训练一支庞大的技术管理人才队伍,这对我国参与国际竞争和自主创新具有积极作用。   “事实上,很多本土技术人员在外资研发中心的发展会遭遇‘天花板’,这种情况会使一大批人才从外资研发中心流出,即使这些人只是把外资研发中心的行为习惯带出来,都会形成一种良性溢出。”长期研究这一问题的中国科学院战略研究中心研究员刘海波博士说,知识具有特殊性,只要是有心人,哪怕只是到外资研发中心参观过一次,都会对其产生影响。   刘海波认为,目前外资研发中心的一种新趋势是开放式创新,他们不再局限于必须自己研发技术并生产、销售产品,开始在全球整合外部研发资源和市场化渠道,将其纳入自身的知识体系和创新战略的新型管理模式。“哪里创新资源丰富,就到哪里去”。在这种示范效应作用下,本土企业通过学习与模仿外资在华研发中心的内部组织方式、对高层次人才的管理方法与激励制度,可以在“干中学”实现技术进步。   创新工场首席执行官李开复曾表示,跨国公司在中国设立研发中心的正面意义很大,一是很多外资研发中心的研究成果是公开的,二是这些外资研发中心在与国内大学合作设立实验室,向其传播新的思想方法。他认为,这些外资研发中心在中国每雇佣一个人才,就有可能培养10个人才,并正面影响1000个人才。如今李开复也在以天使投资人的身份培育新人和新项目。   建立良好的创新生态环境   因为看好外资研发中心的技术溢出效应,目前我国各地、各部门都在加大吸引外资研发中心落户的力度。但也有不少人士提出,建设创新型国家最终还应依靠内生力量,由于外资研发中心对其知识产权有着严格的管理,这种溢出效应究竟有多大值得怀疑。   他们认为,这些外资研发中心通过在我国密集地申请专利,对关键性技术实施严格的专利保护,会对本土企业的创新与经营造成不利影响。与外资在华研发中心相比,国内科研机构在资金、人员、体制等方面均处于劣势,制约了本土科研机构与企业的创新和竞争力。此外,跨国公司对关键技术主导权的控制,会对我国产业的发展带来极大的影响,导致我国在新一轮国际分工中重新沦为“加工厂”。   对此,有专家表示,如果中外双方的技术水平差距较小,这种技术溢出效应就比较明显且容易被国内企业学习 反之应就会变弱甚至没有。目前国内的人才储备、技术资源储备、生产能力和技术水平已经初步具备了承接国际领先技术的能力,具备了进行国际先进技术研发的条件和水平。   王德禄说,这其中典型的代表就是我国的国家高新区。国家高新区是我国科教资源、高端人才和高新技术产业最为集中的政策区域,由于注重依靠科技创新的内涵式发展,国家高新区的创新创业环境进一步优化,在有效利用国内外科技资源,实现自主创新发展方面极具优势。   “事实上,关键在于我们是否拥有良好的创新生态环境,并且能够激发出生活在其中的人的创新能力。”刘海波认为,一种良好的创新生态环境要具备各种各样的创新要素,各要素之间有合作有竞争才会使这个创新生态环境充满活力,而且在不断地演变过程中延续下去。
  • “蝴蝶效应”下的化妆品新风潮—2024研发趋势梳理
    随着化妆品行业加速变革,研发趋势也正呈现出前所未有的多样性和深度。这犹如蝴蝶效应,很多看似微不足道的技术进步或将引发整个业界的巨大变革。基于今年四月法国巴黎in-cosmetics Global报道,并结合7月首尔in-cosmetics Korea创新区展品为例,我们对当下研发创新趋势作了梳理,看看哪些最能如蝴蝶效应般在整个行业激起涟漪、塑造未来?抗衰理念:从表面改善到细胞和分子水平调节抗衰老理念正向着更全面的长寿和整体皮肤健康的方向转变,最新研发专注于细胞自噬等过程和氧化应激的调节,同时致力于抑制细胞内垃圾蛋白的积累。这一从表面改善转向细胞和分子水平调节的趋势,反映了业界对衰老机制理解的深化。相关的活性成分创新包括:生物技术生产的重组胶原蛋白,温和的植物性视黄醇替代品,以及专注于细胞衰老和氧化应激的靶向抗老活性物。例如Hallstar的BLISS Oléoactif(INCI:向日葵(Helianthus Annuus)籽油(和)椴树(Tilia Cordata)木提取物(和)聚甘油-3二异硬脂酸酯),通过抑制单胺氧化酶A(MAO-A)来减轻压力对皮肤的影响,从而减少皮肤皱纹、暗沉和发红等。这实际上还体现了融入神经美容学的全面护理思路。先进递送技术催生精准护理先进的递送系统和靶向方法正推动着化妆品向更精准、个性化的方向发展。例如H&A Pharmachem公司的Retinal Bicelles Shot Crystal Bead,以三步法包裹视黄醛:首先将视黄醛包裹在双层脂质盘(bicelles)中,然后将其封装在尖晶石(spicules)内,最后形成微珠。这种多层传递系统不仅提高了视黄醛的稳定性,还改善了其皮肤渗透性——精准护理的思路在此体现。膜技术:成分传递的突破膜技术正在改变活性成分的传递方式,带来多重益处,包括:改善高浓度活性物的负载和释放,提供即时的紧致效果和持续的活性成分释放,以及显著提高活性成分的生物利用度、大幅增加其功效。例如Hyundai Bioland的Belikle,这种100%天然成膜剂由作为功能性保健食品而广为人知的乳香树脂制成;据报道它可以涂覆在头发上,保护头发免受包括紫外线在内的损害,同时修复头发并提高其抗拉强度;此外还具有指甲保护效果,并增加甲油的涂覆力。洗护风潮:向全方位护理靠拢洗护正不断向护肤+健康的全方位护理靠拢。当下研发新方向包括:针对压力引起的脱发和过早白发的方案;更关注保湿、油脂平衡和整体健康的头皮健康;重视质感与性能提升,减少头发「粗糙度」(孔隙度)。例如Provital的Sealrose(INCI:向日葵(Helianthus Annuus)籽油(和)玫瑰果(Rosa Canina)果提取物(和)生育酚),通过恢复毛鳞片的疏水性和孔隙度来修复头发的脂质层,模仿健康头发的自然结构为受损发质提供了深层修复。体验优先:舒适再定义消费者对产品体验日益提高的要求,推动了一系列以舒适感为中心的创新:注重在清洁效果与对皮肤友好的温和性之间取得平衡的温和配方;使用增稠剂、胶体和流变改性剂打造出增强感官体验的质地创新;加强「后续」体验,开发影响产品在皮肤上长时感觉的创新成分。例如BRB Singapore分别用于保湿和泡沫质量及感官效果的BRB 2844和Emfinity CGSA 200 B。前者是一种低熔点的烷基硅氧烷乙二醇共聚物蜡,可溶于水性体系,通过吸湿特性为皮肤提供保湿效果,并可改善洁面产品中的泡沫质量和体积;后者为植物基酯,具有多种配方优势和功能属性,提供柔软舒适的皮肤感官体验。环保可持续:易降解成分受欢迎可持续性已成为化妆品行业的核心议题,影响着从原料选择到生产工艺的每个环节。最新研发重点正转向易降解和天然降解的成分,同时采用全面的生命周期分析方法来评估环境影响。而相关创新包括:利用生物技术衍生成分如发酵和酵母基工艺创造的可持续替代品,废弃物的升级再造线等。例如大邦LS(Daebong LS )的Citron Barrier Ceramide(INCI:柑橘籽酰胺丙基油酸酯(Citrus Seedamidopropyl Oleate)(和)油酸),这种升级再利用的植物类神经酰胺源于公司韩国柚子油生产过程中通常被废弃的柚子籽。防腐替代:天然多功能业界一直在探索传统防腐的替代方案——更安全、更有效或/和多用途。当前的创新包括:维生素防腐剂(如烟酰胺),在防腐的同时提供皮肤益处;以及植物源防腐剂——安全性更高、且往往具有额外的护肤功效。例如Activon Co., Ltd.推出了Activonol Green-Hinocare,一种源自日本扁柏(Hinoki cypress)100%植物来源的替代性防腐剂;据称这种100%生物基原料可部分或完全替代石油基防腐体系,水溶性成分在低浓度(1.0-1.5%)下提供广泛的抗菌保护,并可减少配方中所需的其他防腐剂用量。其他好处包括:抗炎效果;美白效果;不影响配方的pH值或粘度;以及适用于广泛的pH范围。微生物组:健康新视角关于微生物的抑制与调节,微生态相关研究业正在重塑我们对皮肤健康的理解。最新研发强调对皮肤微生物组友好的温和性,深入探索益生元和后生元在支持健康皮的肤微生态及皮肤屏障的作用。而将微生物组作为活性物「工厂」、利用皮肤微生物组在原位产生有益化合物的方法更为创新。防晒创新:更广谱、更持久、体验更佳随着全球气温上升,防晒产品正在经历重大创新。新一代产品不仅提供更广谱、更高且更持久的防护,还在变着法提升产品体验。目前感官创新除了改善质地、减少黏腻,更拓展到赋予凉感的冷却技术,以及香味的创新添加以鼓励更频繁的使用。例如SAES Chemicals的5X6015 ZeoSAES UV增强剂,据报道是首个源自工程沸石的无机UV增强剂。它不仅可以显著提高SPF和UVA-PF,还能减少有机UV防晒剂的使用量。由于利用了沸石的独特结构,它既能有效散射和反射紫外线,又能吸附过多的油脂、提供良好的控油效果。其他前沿技术蓝色生物技术:MC Actives GmbH的OpenSee Phycoskin是一种天然维生素K1氧化物替代成分,源自一种纳米浮游生物,采用据称是首个生产海洋浮游植物共生体的生物技术,可提供360度眼部塑形效果且无副作用。其他值得一提的还包括:模拟身体运动所带来的皮肤益处的成分的生物仿生技术,以及探索「外泌体肽」以增强成分传递的植物外泌体。结语这些趋势总结及冰山一角的产品实例,生动展现了多元趋势的交织融合,凸显了化妆品研发的复杂性和多维特征。从细胞层面的抗衰老到微生物组研究,从新型传递系统到全方位的可持续发展,每一项突破都如同化妆品行业的」蝴蝶翅膀",潜藏着引发巨变的力量。
  • 地铁振动引发“蝴蝶效应” 影响北大4亿元精密仪器
    p   北京地铁4号线列车在13.5米深的地下呼啸而过,100米外北京大学信息科学技术学院大楼中,一台电子显微镜内“仿佛刮起了一阵飓风”。 /p p   用肉眼看,这台1米多高的白色金属镜筒安稳立在桌上。将它调至最高精度却会发现,显示屏上的黑白图像长了“毛刺”,原本纤毫毕现的原子图案因为振动变得模糊不清。 /p p   在北大校园内,因地铁运行受到影响的精密仪器,远不止这台价值数百万元的电镜。4号线开通时,北大有价值11亿元的精密仪器,其中4亿元的仪器受到影响。 /p p   为了减少地铁振动对这些仪器的干扰,北京市和北大都付出了巨大努力。在4号线北大东门段,地铁公司铺设了最先进的减振轨道。北大专门在较远处新修了综合科研楼,转移了部分精密仪器,但地铁振动的影响仍难以消除。一些学者只能在地铁停运后的半夜做实验。 /p p   2019年,离综合科研楼600米的地铁16号线二期全线将会开通,北大内精密仪器将面临两面夹击的窘境。北大实验室与设备管理部环境保护办公室主任张志强认为,如果不采取更多减振措施,形势不容乐观。 /p p   面临地铁振动干扰的科研单位不止北大。记者了解得知,清华大学、中国科学院、复旦大学、南京大学、首都医科大学、郑州大学医学院也曾遭遇相似困境。中国科学技术大学、浙江大学、南通大学周边即将修建地铁。 /p p   城市里越来越密集的地铁网络、科研机构中越来越灵敏的精密仪器,都是中国经济社会快速发展的标志。可当高精尖仪器遇上地铁线路,谁该避让,成了难以调和的矛盾。 /p p style=" text-align: center " img title=" 2018-04-28_131104.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201804/insimg/c8defcc7-172c-4a07-a8d5-c29e404fa5e1.jpg" / /p p style=" text-align: center " 规划后的2020年北京地铁线路网。 /p p    strong 地铁振动的蝴蝶效应 /strong /p p   一条条地铁轨道正在北京快速生长。到2020年,它们的总里程将有近千公里。高峰时期,近千辆列车将同时在轨道上飞驰。 /p p   在运载乘客的同时,这些重量超过100吨的列车,也成了一个个巨大的振动源。振动通过钢轮、钢轨、隧道和土壤,像波纹一样扩散到地表,进入建筑物内。 /p p   很少有人注意到这种振动给城市带来的影响。北京交通大学轨道减振与控制实验室是国内较早开展研究的团队。他们测试的数据显示,10多年间,北京市离地铁100米内的地层微振动提高了近10倍。 /p p   交通带来的微振动强度虽不算大,但持续时间长,影响隐蔽不易被发觉。它曾让捷克一座古教堂出现裂纹继而倒塌,曾长期影响巴士底歌剧院的演出效果,也曾干扰英特尔公司在集成板上雕刻纳米级电路。 /p p   在地铁激荡起的振动中,对精密仪器干扰最严重的是低频振动。这种振动波长很长,不易在土层中衰减。北大环境振动监测与评估实验室主任雷军,曾和学生拎着地震仪,测量过北京多条地铁线路,他们发现,在精密仪器更敏感的低频范围内,离地铁100米内地表振动强度比没有列车通过时高了30~100倍。 /p p   对北大和清华的精密仪器来说,地铁几乎意味着“灾难性打击”。 /p p   地铁开通之前,在这两所中国最著名的高校,因公交和铁路引起的环境振动,已逼近甚至超过某些仪器规定的安全值。不过,因为这些仪器在制订正常使用环境振动要求时留有富余量,绝大部分仍能正常工作。临近的地铁线一旦开通,两所大学中对振动敏感的精密仪器,很可能无法在最高精度下正常工作。 /p p   有学者认为,这造成巨大的浪费,“花100万美元买回来的仪器,只能当10万美元的用”。 /p p   许多仪器的使用者并不知晓,地铁振动会影响仪器。曾有同事找到雷军,抱怨实验室一台测量岩石年龄的精密仪器突然不正常了。这位老师叫来厂家,左调右调,愣是修不好,厂家也摸不着头脑。 /p p   雷军问:“什么时候开始不正常的?”对方说:“从2009年开始。”事实上,并非仪器坏了,而是地铁4号线开通后,振动干扰了仪器。 /p p   “国内研究地铁振动问题的专家,包括设备厂商,总共不到百来人。”北交大副教授马蒙感慨,这是一个非常小的学术圈子,其中大部分专家还在同一个微信群里。 /p p   10多年来,雷军一直在各种场合呼吁关注地铁振动问题。作为九三学社社员,他多次写建议书希望向全国人大反映这一问题。一有机会,他便向不了解的学者和学生科普地铁振动的影响。 /p p   在很长一段时间内,原本搞地震学的他,一门心思扑进这个冷门的学术领域。家人常劝他,别“不务正业”。 /p p   在雷军看来,这个领域相当重要。他敲着桌子问:“中国正经历工业化转型,可为什么这些年我们的科技成果都是大块头的?一些核心电子元件,包括芯片、光刻机、光栅薄材等许多领域零部件的加工,为什么即便我们买回了国外全套生产线,也造不出一样的东西?很大一个原因就是环境振动超标。今天我们已经能生产粗犷的工业品,我们的短板主要在精度上,一小一精就不行。” /p p   他曾为两个单位做过环境振动评估。一个是中国计量科学研究院,是国家最高计量科学研究中心,原址环境振动严重超标,后来搬迁到昌平,评估却发现新址仍有一些问题。另一个是某国防计量站,环境振动超标100多倍。 /p p   对专门研究环境振动的专家来说,地铁引起的微振动,看似蝴蝶扇动翅膀,但在对振动敏感的高精尖领域,足以酿成灾难性的风暴,从而制约一个国家的发展:光刻机需要在1毫米内画上千条线,需要外部环境保持极度稳定 导弹系统中高速旋转的陀螺仪,加工时必须保证质量中心和几何中心完全重合,否则就会指东打西。 /p p style=" text-align: center " img title=" 微信图片_20180428192304.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201804/insimg/dab9ff9c-1156-4ee7-a200-09189a4076b1.jpg" / /p p style=" text-align: center " 地图上与地铁线路相邻的北京大学校园。 /p p   strong  两败俱伤的妥协 /strong /p p   同许多外界学者一样,雷军原本也不知道地铁振动对精密仪器有影响。在中国,北大与地铁的激烈抗争,头一回让这一问题浮出水面。 /p p   2003年,北京市地铁4号线方案公布,将贴北大东门一路向北。地铁线两边紧密分布着北大几大理工科学院及众多重要实验室,北大相当一部分精密仪器集中在这些科研楼中。有学者提醒北大,得研究下地铁对精密仪器是否有影响。 /p p   雷军此前研究建筑物抗震,都是较大级别的振动,没怎么关注过微振动的影响。着手采集北京市其他地铁线的振动数据后,他才发现,“这个问题很复杂,比想象的要严峻得多”。 /p p   因为他和同事的报告,北大反对4号线经过。当时北大和地铁公司为两个方案反复争论:要么北大整个搬走,要么地铁4号线改线。 /p p   直至最后一次研讨会,双方仍僵持不下。那次会议由北京市一位副市长主持,邀请了一位院士和多位北大校外专家。 /p p   那位院士在会上表示,轨道隔振方案可行。他拿自己做过的一个方案打比方,“用手一摸,振动感觉不到了。” /p p   北大一位代表当场反问:“人的手这种传感器灵敏度有多高?”北大对振动最为敏感的那台电子显微镜,敏感度是人体的成百上千倍。 /p p   会上最终形成决议,采用一个折中的方案——4号线经过北大的789米轨道段,将采用世界上最先进的轨道减振技术,也就是在钢轨下铺设钢弹簧浮置板。这种浮置板由一家德国公司发明,上面是约50厘米厚的钢筋混凝土板,下面是支撑着的钢弹簧,能将列车的振动与道床隔离。 /p p   “对列车来说,这相当于垫了一个很软的垫子,同时弹簧将振动隔开了。”北京交通大学的马蒙副教授告诉中国青年报?中青在线记者,这种轨道减振技术目前在一定程度上已到极限,更软的话,列车运行安全性可能得不到保证。 /p p   这种浮置板在总体上能很好隔振,但它也有一个很大的缺点:由于隔振原理,它对低于自振频率的振动没什么用,甚至很可能会放大。 /p p   2009年,4号线北大东门段开通后,马蒙和同事又作了测试,验证了这一理论。在马蒙看来,这段轨道减振措施还是有用的,保证了很多要求没那么高的仪器能正常使用,但对于一些极度敏感的设备,它反而会加重干扰。 /p p   北大对这个结果并不满意。经观测发现,西南边的校医院旧址振动强度稍小。北大决定在该地盖综合科研楼,将部分受影响的仪器搬过来。但受限于场地和经费,只有约三分之一的设备能入驻。 /p p   2011年,大楼地基已经打好,低层正在施工之时,另一个消息传来:地铁16号线将绕经北大西门,离综合科研楼仅200米。 /p p   由于校内精密仪器已无处可挪,北大强烈抗议。雷军分析,之所以会出现这种尴尬局面,是因为地铁公司以为减振成功了,并不知道北大正打算搬仪器。同时,他们也没将规划方案提前告知北大。 /p p   北京市拨出上千万元专项资金,让市政总院、北交大、中国电子工程设计研究院、中国铁道科学研究院及北大联合组成攻关项目组,拿出一套综合的解决方案,除了地铁轨道减振外,还包括重新设计综合科研楼,考虑在低层装减振平台,用弹簧将上面的建筑整体悬浮起来。 /p p   雷军记得那几个月,每周有两三天要开会讨论,几方经常为具体方案争得脸红脖子粗。一位电子设计院专家告诉记者,北大的要求过于理想化,而且双方对数据的采集和分析方法不同,导致数倍的差异。 /p p   有专家听过一句玩笑话:如果这事处理得不好,会影响北大“冲击诺贝尔奖”。 /p p   正当各方吵得不可开交之时,项目戛然而止。据说北大领导和一位市领导在某个会议碰面,双方握手言好。地铁16号退后一步,往西绕开300多米,甩掉两座车站,北大也不再提要求。 /p p   中国铁道科学研究院研究员杨宜谦是项目组专家之一。在他看来,在这场博弈中,北大看似赢了,实则不然。这不是完美的解决方案,这恰恰是“两败俱伤的妥协”。 /p p    strong 缺失的环保标准 /strong /p p   杨宜谦认为,地铁退后一步,能减少对北大精密仪器的干扰,但这个距离往往不足以消除影响。另一方面,地铁改线后,失去了吸引客流的作用。 /p p   他当时建议,北大将精密仪器楼搬至郊区,从而完全排除干扰。但对许多北大教师来说,这样的建议难以接受。杨宜谦也能理解,毕竟北大建校在先,地铁在后,让谁搬谁都不乐意。 /p p   他和雷军都认同,避免这样的矛盾冲突,应当在规划时讲究先来后到。新规划的地铁线应尽可能避开对振动敏感的高新技术区域,新修建的高新区应尽可能选在没有地铁的郊区。 /p p   目前问题的症结在于,科研单位的精密仪器往往购置在先,地铁规划方案形成时却没有考虑相关影响。 /p p   杨宜谦对国外相关法律法规标准很熟悉。日本有专门的《振动法》。美国的轨道交通环境影响评价标准中涉及振动敏感设备。 /p p   这两个国家也曾有过教训。东京大学曾将一整栋楼用弹簧悬AX起,仍无法消除振动影响。美国华盛顿大学由于轻轨穿越校园,采用轨道减振措施,并降低车速,但15栋敏感建筑中仍有5栋振动超标。 /p p   “减振是世界难题,目前最好的办法就是避让。”雷军常举日本筑波科学城的例子。这个集聚了日本科研人才的城市始建于1963年,直到40多年后才通地铁,且同城区相隔2.5公里。 /p p   中国尚无环境振动污染防治法,虽然环境保护标准中有关于振动对居住建筑、办公建筑、医院、学校内的人影响的规定,却未涉及对精密仪器的干扰。这导致地铁规划方案进入环境影响评价阶段时,环保部门很少考虑这一层面。 /p p   最近,生态环境部发布了《环境影响评价技术导则 城市轨道交通(征求意见稿)》,但仍未提及振动对振动敏感仪器的影响。 /p p   杨宜谦还发现,连环保从业人员都对这一问题的态度存在分歧。有人认为,这一问题理所当然归环保部门管,也有人斩钉截铁地认为不归。 /p p   相关评价标准的缺位,导致很多途经科研机构及工业园区的地铁方案考虑欠周。有省会城市在规划地铁时,为了方便病人出行,特意在一家大学附属医院内设了地铁站,没想到让一些医疗检查设备没法正常使用。 /p p   发现潜在问题时,往往已经晚了。一旦某条具体地铁方案通过层层审批,“往外挪个100米都几乎不可能”。 /p p   这常造成高校与地铁的对抗。15号线原计划下穿清华大学,遭清华极力反对。最终,15号线只进入清华校内120米,没与4号线相连,形成换乘站。 /p p   早在1955年,清华大学就曾让铁路改过线。京张铁路位于清华校园同侧,振动曾严重干扰科研,在清华的争取下,铁路线向东迁了800米。 /p p   并非所有大学都拥有强大的谈判能力。有985高校没经太多考虑,直接在同意文件上盖了章。有的高校遭遇了损失,不愿意公开化。 /p p   等到地铁方案已成事实,只能采用其他减振措施。中国电子工程设计院有限公司曾给复旦大学、南京大学等多个受地铁影响的高校做过减振方案。 /p p   振动技术研究中心工程师左汉文告诉记者,目前效果最好的方案是综合减振,除了在轨道下铺设钢弹簧浮置板,同时在仪器楼修建之初装上靠弹簧撑起来的隔振支架。如果楼已竣工,只能在每一台仪器下加装减振台,成本将大大提升。 /p p   16号线开通后,北大只能采取第二种方案。北大实验室与设备管理部环境保护办公室主任张志强估计,一个最先进的空气弹簧减振台,大约要花费一两百万元,北大需要减振的仪器“在几十上百个这样的数量级”。 /p p   见证了高级的德国浮置板、繁琐的修楼搬迁和昂贵的地铁改线,北大最精密的电子显微镜未来身下还将装上复杂的减振台。但它能否逃脱地铁振动的干扰,谁也不敢保证。 /p p br/ /p
  • 微观世界|第5期 ‘蝶’影重重
    引子 各位看官,小编今天出一道竞猜题,请问上图欧波同LOGO是用什么材料做成的?小编声明在先,猜对没奖。前期回顾 书归正传,前两期内容我们通过显微分析技术,探索了2009版的美元防伪蓝条和我们的粮食——大米的微观结构,本期我们的题目是【‘蝶’影重重】。序言 还记得我们第三期节目中美元防伪蓝条么?那一期我们通过显微分析美元MOTION安全线解开了微透镜阵列成像技术之谜。小编觉得呢,人不能只为money活着,还要有诗和远方,春天到了,没事多出去走走,看看这美丽多彩的世间万物,比如说——蝴蝶。蝶儿为什么这样‘炫’? 先来看看小编的这只蝴蝶标本吧 剪取翅膀黄色和绿色部分,置于偏光显微镜和扫描电镜内观察,结果如下:偏光显微镜下,我们的蝴蝶翅膀上可以看到绿色翅膀部分有好多鳞片紧密排列,而鳞片上还有微细的结构,是不是还有更小的结构呢?这些细小结构对发光有没有影响呢?我们随后用ZEISS场发射扫描电镜进行超低电压观察(原因是蝴蝶翅膀不导电、怕辐照、观察原始形貌又不能喷金)。扫描电镜下图像 绿色部分 图A中可以发现蝴蝶翅膀上鳞片鳞次栉比,且有分层,上层鳞片局部放大(图B、图C)清楚可见鳞片上有很多脊脉和微小凹坑。 黄色部分 黄色部分微细结构明显与绿色的结构不同,排列紧密呈条纹状的脊脉(图B、图C)。这些结构难道就是蝶儿这么“炫”的原因?原理解析 其实呢,自然界生物的色彩原理有科学家研究过,有兴趣的朋友可以自行度娘或Google。对于蝴蝶来说,它身上斑斓的色彩来源于鳞片内含有的色素和鳞片的这些细微结构,称之为鳞片的化学色和结构色,色素色彩的变化主要来源于对不同频率光的吸收,而结构性色彩,其原理是利用周期性结构,即光子晶体,对光的反射、透射等进行调控。 所谓化学色,也叫色素色是指鳞片由于含有不同的色素而显现出不同的颜色。蝴蝶翅膀的色素一般有黑色素(melanins),黄酮类物质(flavonoids),蝶呤(pterins)和眼色素(ommochromes)等四种。比如,蝶呤可以增强光线在单个鳞片里的反射,因而蝶呤含量高的鳞片会表现艳丽的色彩;而黑色素是高分子聚合物,会同时吸收UV和可见光,一般表现为蝴蝶翅膀斑斓花纹底下默默付出的黑色和深棕色的背景。每片鳞片都是由一个表皮细胞产生的,有自己独特的颜色,各色的鳞片们像瓦片一样彼此重叠,拼凑出眼点,条纹和渐变色等等图案(见下图)。 结构色是鳞片表面的微观物理结构产生的。这些微观结构,比如鳞片内的多层片状薄膜(也叫肋状结构,肋片),使光波发生干涉、衍射和散射而产生了比化学色更加绚丽的颜色。这些色彩可以因不同视距、视角等因素而变化,泛着金属般的光泽,又称为彩虹色。几乎没有蝴蝶不具有结构色,尤其是闪蝶科和凤蝶科的蝴蝶。比如这只来自印尼的爱神凤蝶(见下图)。 这种现象原理是什么呢?我们都知道,光从一种介质进入到另一种介质,会同时发生光的反射和折射。如果一束自然光(白光)进入一个厚度为d的薄膜,会在薄膜的上表面发生一次反射,同时折射进入薄膜。由于白光是由各色光组成的,各色光的折射角不一样,第一次折射就将赤橙黄绿青蓝紫不同波长的光分离出来了。这些不同波长的光再遇到薄膜的下表面,又会发生一次反射和折射,若存在多个薄膜则依次类推。这样,各色光线的第二次反射光线,和它们的第一次反射光线,频率相同,传播方向相同,具有了干涉的基本条件。而当同样波长的光发生相长干涉时,所产生的光亮度则是色素发光没法儿比的。【上图:白光遇到薄膜时发生的折射和反射。下图:当两列相干光波相遇时,如果位相差异为波长的整数倍,那么它们的波峰会和波峰相遇,波谷会和波谷相遇,光波的振幅变大,亮度提高,这种现象叫做相长干涉(constructive interference)。图片来自HowStuffWorks】 后记总之,鳞片的化学色构成蝴蝶静态的美丽花纹,而结构色,则赋予静止花纹以生命,让它随着光线发生动态的变化。正是这两种色彩的水乳交融,让自然界造就出那么多色彩斑斓的蝴蝶。刚开始的无奖问答大家想必有答案了吧?对!是蝴蝶翅膀!下期有什么精彩内容呢?敬请期待吧!
  • OPTON的微观世界第5期 ‘蝶’影重重
    引子各位看官,小编今天出一道竞猜题,请问上图欧波同LOGO是用什么材料做成的?小编声明在先,猜对没奖。前期回顾书归正传,前两期内容我们通过显微分析技术,探索了2009版的美元防伪蓝条和我们的粮食——大米的微观结构,本期我们的题目是【‘蝶’影重重】。序言 还记得我们第三期节目中美元防伪蓝条么?那一期我们通过显微分析美元MOTION安全线解开了微透镜阵列成像技术之谜。小编觉得呢,人不能只为money活着,还要有诗和远方,春天到了,没事多出去走走,看看这美丽多彩的世间万物,比如说——蝴蝶。蝶儿为什么这样‘炫’? 先来看看小编的这只蝴蝶标本吧 剪取翅膀黄色和绿色部分,置于偏光显微镜和扫描电镜内观察,结果如下:偏光显微镜下图像偏光显微镜下,我们的蝴蝶翅膀上可以看到绿色翅膀部分有好多鳞片紧密排列,而鳞片上还有微细的结构,是不是还有更小的结构呢?这些细小结构对发光有没有影响呢?我们随后用ZEISS场发射扫描电镜进行超低电压观察(原因是蝴蝶翅膀不导电、怕辐照、观察原始形貌又不能喷金)扫描电镜下图像绿色部分图A中可以发现蝴蝶翅膀上鳞片鳞次栉比,且有分层,上层鳞片局部放大(图B、图C)清楚可见鳞片上有很多脊脉和微小凹坑。黄色部分 黄色部分微细结构明显与绿色的结构不同,排列紧密呈条纹状的脊脉(图B、图C)。这些结构难道就是蝶儿这么“炫”的原因?原理解析 其实呢,自然界生物的色彩原理有科学家研究过,有兴趣的朋友可以自行度娘或Google。对于蝴蝶来说,它身上斑斓的色彩来源于鳞片内含有的色素和鳞片的这些细微结构,称之为鳞片的化学色和结构色,色素色彩的变化主要来源于对不同频率光的吸收,而结构性色彩,其原理是利用周期性结构,即光子晶体,对光的反射、透射等进行调控。所谓化学色,也叫色素色是指鳞片由于含有不同的色素而显现出不同的颜色。蝴蝶翅膀的色素一般有黑色素(melanins),黄酮类物质(flavonoids),蝶呤(pterins)和眼色素(ommochromes)等四种。比如,蝶呤可以增强光线在单个鳞片里的反射,因而蝶呤含量高的鳞片会表现艳丽的色彩;而黑色素是高分子聚合物,会同时吸收UV和可见光,一般表现为蝴蝶翅膀斑斓花纹底下默默付出的黑色和深棕色的背景。每片鳞片都是由一个表皮细胞产生的,有自己独特的颜色,各色的鳞片们像瓦片一样彼此重叠,拼凑出眼点,条纹和渐变色等等图案(见下图)。 结构色是鳞片表面的微观物理结构产生的。这些微观结构,比如鳞片内的多层片状薄膜(也叫肋状结构,肋片),使光波发生干涉、衍射和散射而产生了比化学色更加绚丽的颜色。这些色彩可以因不同视距、视角等因素而变化,泛着金属般的光泽,又称为彩虹色。几乎没有蝴蝶不具有结构色,尤其是闪蝶科和凤蝶科的蝴蝶。比如这只来自印尼的爱神凤蝶(见下图)。 这种现象原理是什么呢?我们都知道,光从一种介质进入到另一种介质,会同时发生光的反射和折射。如果一束自然光(白光)进入一个厚度为d的薄膜,会在薄膜的上表面发生一次反射,同时折射进入薄膜。由于白光是由各色光组成的,各色光的折射角不一样,第一次折射就将赤橙黄绿青蓝紫不同波长的光分离出来了。这些不同波长的光再遇到薄膜的下表面,又会发生一次反射和折射,若存在多个薄膜则依次类推。这样,各色光线的第二次反射光线,和它们的第一次反射光线,频率相同,传播方向相同,具有了干涉的基本条件。而当同样波长的光发生相长干涉时,所产生的光亮度则是色素发光没法儿比的。【上图:白光遇到薄膜时发生的折射和反射。下图:当两列相干光波相遇时,如果位相差异为波长的整数倍,那么它们的波峰会和波峰相遇,波谷会和波谷相遇,光波的振幅变大,亮度提高,这种现象叫做相长干涉(constructive interference)。图片来自HowStuffWorks】 后记总之,鳞片的化学色构成蝴蝶静态的美丽花纹,而结构色,则赋予静止花纹以生命,让它随着光线发生动态的变化。正是这两种色彩的水乳交融,让自然界造就出那么多色彩斑斓的蝴蝶。刚开始的无奖问答大家想必有答案了吧?对!是蝴蝶翅膀!下期有什么精彩内容呢?敬请期待吧!
  • 花香自有蝴蝶来,慕尼黑上海分析生化展,上海沪析现场花絮!
    慕尼黑上海分析生化展已结结束,上海沪析始终秉承工匠精神,坚持做中国好产品。经过三天的展示,上海沪析展台人流不断,宣传册发出去上千本,来了很多老朋友,也有很多新朋友。特别是来了很多国际友人。应征了中国一句老话:“花香自有蝴蝶来”,感谢大家对我们的支持和评价!上海沪析主要生产,超声波细胞破碎仪,旋涡混匀仪,顶置式电子搅拌器,(加热)磁力搅拌器,电动搅拌机,拍打式均质器,恒温金属浴,恒温混匀仪等样品前处理仪器,欢迎所有参展客户前来参观,沪析团队恭候您的光临!国外友人对我们的常规仪器很感兴趣,公司负责外贸的周经理,不仅通过口语给外国友人留下了深刻的印象,附近的展商有英文翻译也需要她帮忙,点赞点赞!!国内的很多用户和经销商,也在我们展台详细的咨询了我们的产品参数和跟同类型产品的对比,大家都获得了想要的收获,我们也以专业的服务为用户解答,现场花絮来一波!上海沪析因为您的信任而更好,您给我们一个合作的机会,我们还您一个产品和服务的价值!!!
  • 超导量子芯片演绎“庄周梦蝶”
    量子计算的前景令人期待,它在基础科学研究、新材料和药物研发、类脑人工智能技术开发等领域有潜在应用价值。  中国科学院物理研究所固态量子信息与计算实验室研究员范桁、副研究员许凯,与中国科学院物理研究所量子计算研究中心研究员郑东宁、副主任工程师相忠诚等合作,研发出超40比特的一维超导量子芯片,以战国时期思想家和哲学家庄子命名,利用其成功模拟了“侯世达蝴蝶”能谱以及各种新奇拓扑零模式。相关研究成果近日发表于《物理评论快报》。  “庄子”芯片诞生记  在科学家看来,大规模的量子计算正朝着实用化的方向发展,要想实现实用化,需要操纵精确、比特数多、相干时间长、效率足够高。在这个过程中,量子芯片的设计、制备、测控都至关重要。  相忠诚长期从事超导量子芯片制备,他告诉记者,与传统芯片相比,量子芯片对外界环境的扰动非常敏感。  “量子芯片是一种非常脆弱的系统,稳定时间非常短,在芯片上运行量子算法就好像是在夏日里堆雪人,需要足够的速度,赶在雪融化前把雪人堆出来。通常超导量子芯片的相干时间大约在几十微秒量级,这意味着量子效应维持的时间只在一瞬,要在很短的相干时间尺度内精确执行完量子算法是比较困难的。”相忠诚解释道。  借助中国科学院物理研究所位于北京怀柔的综合极端条件实验室的超导量子计算实验平台,郑东宁与相忠诚在器件设计和制备实践中反复摸索思考,不断改进和优化器件的设计方法和制备工艺,完成了43比特一维超导量子芯片的设计和制备,芯片中整体比特参数与设计值一致,总体退相干时间、制备良品率、量子状态易读性等都得到了大幅提升。部分比特退相干时间达到百微秒量级。  在最新发表的研究中,他们设计并构建了多达41个量子比特的对角AAH模型的各种实例,并应用动态光谱技术实验测量了著名的“侯世达蝴蝶”能谱。由于对角AAH模型的拓扑特性,出现了“翅膀形状”的能隙,整个能谱图看起来就像一只翩翩起舞的蝴蝶,研究人员不禁联想到庄周梦蝶的故事,这也是该量子处理器名字的由来。  因为“庄子”处理器拥有足够多的量子比特,有限尺寸效应的影响被极大地抑制,“蝴蝶”身体细节中的分形结构和能带的分裂被清晰展示了出来。  零下200多摄氏度的实验  量子芯片是第一步,利用多个超导量子比特模拟各种量子效应也是当前人们关注的前沿研究。  量子芯片只有指甲盖大小。拿到芯片后,许凯和团队成员立刻开始对芯片进行测控,并开展量子模拟实验。  许凯告诉记者:“量子模拟,就是通过调控量子芯片构建一些重要的多体模型,实现对真实物质或材料体系的各种新奇物理特性进行仿真和计算,以解决能源、材料等领域的一系列重要问题。”  超导量子计算芯片需要在极低温环境中工作,以避免热量(噪声)对量子态的干扰。  研究人员将芯片封装进盒子中,并放入稀释制冷机中降温至10mK,制冷机的温度比绝对零度(零下273.15℃)仅高了0.01℃,这种极低的温度可以使芯片转变为无损的超导态并有效抑制芯片周围的环境噪声和热噪声,从而呈现量子效应,让科研人员更好地操控量子效应。  操控芯片的过程并不轻松。在实验室,数十台仪器微波脉冲信号与“芯片”相连,研究人员在自己开发的软件平台上编写程序控制仪器,对芯片发出“指令”,从而“操控”芯片。“指令”发出的时间达到了纳秒级。  “我们要非常精细地优化每个量子比特的调控参数和它们之间的相互作用,这个过程需要准备两个月。”许凯说,通过使程序实现自动化参数搜索,进行自动化操控,未来的研究会更加高效。  由于“庄子”量子处理器超过40个量子比特,这足以让研究人员在这个重要的一维量子多体系统复杂的能带结构中捕捉到大量拓扑特征。使用由高度可控的Floquet(周期驱动)调控技术辅助的超导量子处理器,研究人员提出了一种通用混合量子模拟方法来探索含噪声中等规模量子时代的量子拓扑系统。  前景广阔 需要人才  许凯和相忠诚及其所在团队长期致力于超导量子计算、量子模拟、量子器件制备等方面的实验研究,并取得了许多领先的成果。在他们看来,量子计算前景广阔,未来还有很长的路要走。  “虽然目前量子芯片只能完成一些特定任务,而且还未达到超越经典计算的量子优势,但是通过量子模拟的实验可以积累各种操控技术、探索和展示量子计算的各种应用场景,这对未来量子计算机的实现和应用都是非常有价值的。”许凯说。  在许凯看来,我国在量子计算方面与国际上最好的团队相比还存在一定的差距。量子计算是一个交叉学科,需要各方面的人才,他们期待新鲜血液加入量子团队。  “我们虽然需要建立全方位的生态,但还要尊重科学发展的自然规律,在加快实验节奏的同时不能操之过急。”许凯说。
  • 中交一航局三公司:让仪器长出“翅膀”
    2月的长春经济圈环线高速公路的施工现场依然是寒意十足,看着测绘无人机在路基上空安全平稳地进行拍照,大国工匠、全国劳模、中交一航局三公司首席技能专家陈兆海不禁露出满意的微笑。2022年项目施工高峰期间,陈兆海作为公司首席技能专家,被公司委派到长春环线二期项目,带领测量团队开展项目全地形测量工作。长春经济圈环线高速公路项目是吉林省重点工程项目,公司承建的标段全长38.141千米,全线多处跨越河流、树林及农田,地势起伏大,高填深挖区段以及桥梁涵洞等结构物较多,实际测量难度较大。“按照传统的测量方法,需要多人手持GPS-TPK对施工现场的地形、地貌实地测量,不仅费时费力,最重要的是根本无法满足工期要求。” 面对摆在眼前的测量难题,陈兆海想到了利用无人机代替传统地形测量。“这就相当于让手持GPS-TPK长出翅膀,飞在空中,代替我们对全线进行地毯式航测。”陈兆海形象地比喻道。看到了问题解决的希望,陈兆海便着手开始查阅相关资料,前往无人机厂家及相关设备软件供应商调研,研究可行性方案。最终,功夫不负有心人,经过多方奔走后,陈兆海准备引进一套无人机航测系统。无人机航测系统由大疆经纬M300无人机搭载激光雷达、相机以及GPS-RTK定位系统和southlidar点云处理软件、ContextCapture实景三维建模软件组成集外业采集、内业数据处理为一体的系统。有了制胜“法宝”,陈兆海和团队成员信心倍增。然而新的问题接踵而来,引进这套系统是一笔不小的开销,况且能否满足测量要求也得需要进一步试验。抱着试试看的态度,陈兆海向公司申请了采购计划,经过公司反复论证,批准了该系统的引进。为加快航测系统应用,陈兆海亲自带队,前往大连学习航测系统的理论学习以及无人机的操作技巧。同时,为确保测量数据的精准度,他特意在施工现场开辟了一处试验段,“工程测量容不得半点马虎,新系统的应用必须经过多次试验论证”。陈兆海严谨地说道。经过与传统GPS-TPK测量多次比对,这套航测系统的可靠性得到大家的充分认可。“从起飞到降落,试验段2公里距离,无人机10分钟就航测完了,然而传统测量方式则需要近3个小时。”测量员张威边操作无人机边感叹道。无人机航测系统的引进不仅极大地提高了地形测量工作效率,为项目施工进度安排提供了依据和保障,也使公司成为一航局首个将无人机航测引入工程测量的项目。“从成本角度讲,也极大地减少了人员投入、测量仪器购买维护成本,并且可以长期应用到其他项目上。”陈兆海的经济账也算得十分明白。
  • Nexis视角 | 为GC插上“双擎”的翅膀
    近些年来,由于人们在环境保护和节能方面意识的增强,汽车市场的能源利用不断创新,从传统的燃油车型,到天然气能源、甲醇乙醇能源、电力能源、氢燃料能源等新型能源车型,可谓眼花缭乱。 在这些车型中,有一种类型格外引人注目,那就是混动车型,比如油电混动,插电混动… … 即这类车型具有两套动力系统——发动机和电动机,两套动力系统可以根据需要在“油”和“电”两种能源之间无缝切换,通过这种完美的配合,在大幅提升动力性能的同时,极大地降低了油耗,这就是我们常听到的“双擎”。 这是兼顾融合传统与未来的技术,是将节能减排落到实处的技术。那您有没有想过,是否有一天我们实验室的气相色谱仪也能实现类似“双擎”的效果?图1. 油电混动车型“双擎”(图片来源:新浪网) 对气相色谱仪来说,载气是贯穿整个仪器分析过程,其作用主要是将样品载入仪器系统,运送所分析的样品通过气相色谱仪各部位,从进样口,经色谱柱,最后到达检测器,载气的另一个重要作用是保护仪器。常用的载气类型主要有:He、N2、H2、Ar等,载气种类不同,会导致分析结果也不同。载气对柱效的影响主要表现在组分在载气中的扩散系数上,而组分在载气中的扩散系数又影响分子的纵向扩散项系数和气相传质项系数,从而影响柱效和分析时间。如果我们能够根据分析的需要让气相色谱仪在不同载气类型中自动进行无缝切换,这就像GC实现了类似“混动”或“双擎”的效果。 根据这一思路,岛津专为旗舰级气相色谱仪Nexis GC-2030开发了“气体智选阀”选件(PN: S221-84916-41),可以让GC的进样单元同时连接两路气体,分析时可根据工作需要实现在这两种载气间进行自动无缝切换,从而实现分析的精细化和智能化。其流路示意图如下: 图2. 气体智选阀及其流路示意图 气体智选阀优点 1 可节省氦气氦气相比氢气和氮气,具有比较适宜的粘度,扩散性能和良好的惰性,常常被认为是理想载气的第一选择,唯一的缺点是成本高。配置气体智选阀后,常规样品分析时,正常使用氦气,分析结束待机时可自动切换到其他备用气体(氮气或氢气),最大化降低氦气的消耗量,节省实验室气体运行成本。据测算:结合气体智选阀和载气节省功能,氦气的使用量将减少约90%。图3. GC运行时的气体使用图示 图4. 氦气的使用量对比 2 可灵活使用不同载气的方法 根据方法需要,简便设置,即可在批处理中灵活使用不同载气进行分析的方法,系统自动切换载气。以FID的切换为例,10-15min即可自动完成切换。图5. LabSolutions GC工作站载气切换界面 切换控制功能无缝嵌入到LabSolutions GC工作站中,操作简单直观。可根据仪器的运行情况灵活选择气体切换方法(切换按钮、批处理切换、开关机时切换… … ),即使在夜间,也可实现自动分析和切换载气类型。同时所选择的气体和切换设置也会保存在LabSolutions GC方法文件和采集的数据文件中,确保符合数据完整性的要求。图6. LabSolutions GC工作站批处理设置界面 3 可提高GC系统的安全性 配备的气体智选阀可实现当一个气源的气体供应出现问题时(气压突然降低或气体耗尽等),系统自动切换到其他备用气源上。最大化减少气源耗尽对仪器和色谱柱的损伤,提高系统的安全性。图7. 气体智选阀将载气自动切换到其他备用气源上图示 4 极大的灵活性 除了前3点功能外,该配置还具有极大的灵活性,比如可实现检测器的尾吹气以及其他辅助气体的自动切换控制,对连接的两种气体的类型基本没有限制,一个气体智选阀可以同时连接多条流路等多种功能,气体随您掌控! 总 结 通过搭载“气体智选阀”,Nexis GC-2030可以实现节省氦气、不同类型载气无缝切换和系统安全性提升等效果。随着科技发展的日新月异,研发和检测手段的不断升级,实验室也面临着诸多的挑战,其中,“节流增效”和“精益管理”是非常重要的考量方向,而“气体智选阀” 就是为这个需求而生,是兼顾传统与未来的技术,是将节省成本和提高产出这一理念落实到实处的技术,是给实验室中的气相色谱仪插上了“双擎”的翅膀。
  • 低场核磁为煤炭开采与安全生产插上翅膀
    低场核磁为煤炭开采与安全生产插上翅膀[导读] 核磁共振作为一种先进的科学仪器,在煤矿开采和煤层气治理中发挥了怎样的作用?未来将如何发展?仪器信息网近日采访了中国矿业大学阚甲广副教授,以及翟成教授团队的孙勇博士。煤炭是重要的基础能源和工业原料,为保障我国经济社会快速健康发展做出了重要贡献。虽然当前新能源、可再生能源得到快速的发展,但相当长一段时间内煤炭仍是我国的主体能源。近年来随着淘汰落后产能工作的推进,大力推行煤炭资源的绿色开采、智能开采、深地开发和未来采矿成为发展的重要方向。核磁共振作为一种先进的科学仪器,在煤矿开采和煤层气治理中发挥了怎样的作用?未来将如何发展?仪器信息网近日采访了中国矿业大学阚甲广副教授,以及翟成教授团队的孙勇博士。低场核磁推动煤岩裂隙分布及浆液流动机理研究 阚甲广,中国矿业大学矿业工程学院副教授,自参加工作以来,一直专注于巷道围岩控制理论与技术研究工作,先后参与或负责完成了包括国家重点基础研究发展计划(973)项目、中国工程院重大咨询项目、“十一五”科技支撑计划项目、国家自然科学基金项目在内的40余项纵向与横向研究课题。研究成果获得教育部科学技术进步奖二等奖、中国煤炭工业科学技术奖二等奖等省部级奖励8项,发表sci/ei检索论文31篇,获得国家发明专利授权16项、实用新型专利授权9项,副主编出版教材2部。中国矿业大学阚甲广副教授采矿领域,裂隙分析、注浆加固一直以来是研究的热点和难点。为推动矿业工程科学裂隙分布及浆液流动细观机理性研究,凸显中国矿业大学矿业工程研究的特色与优势,中国矿业大学矿业工程学院于2018年12月引进了产自苏州纽迈分析仪器股份有限公司(简称:纽迈)的大口径核磁共振成像分析仪macromr12-150h-i,进行煤岩注浆的过程分析、浆料凝结过程等方面的研究。大口径核磁共振成像分析仪macromr12-150h-i 采访当天,第二届纽迈“服务万里行”活动正在中国矿业大学南湖校区火热开展。仪器信息网编辑来到阚甲广副教授的实验室,他正与纽迈的技术人员就仪器应用进行交流。之所以选择纽迈的核磁共振仪器,阚甲广副教授表示:“采矿行业许多研究方向都与岩体中流体的渗流过程密切相关,我们想利用核磁共振成像分析仪器搭配在线注浆设备,对岩石试样中流体的渗透规律进行实时在线监测。通过国内广泛调研,了解到纽迈仪器能够具备相关功能与实力,这是促使双方达成合作的主要原因。”据悉,中国矿业大学矿业工程学科入选了国家“双一流建设”名单。他表示:“深地开采、流态化开采是一流学科建设的重点任务,学院计划以一流学科建设为契机,建立一个设备齐全、技术先进、前景广阔的研究平台,核磁共振系统将为上述研究系统而服务。”作为国产分析仪器的一名新晋用户,阚甲广副教授希望国产分析仪器能加快核磁仪器装备的开发,进一步加大软件分析能力建设,为核磁共振设备在能源地矿领域的应用提供更为可靠的支持。低场核磁助力煤体孔裂隙分布评价方法建立 另一位受访者孙勇博士师从翟成教授,课题组近年来专注于煤层致裂增透方法的研究,方向主要包括脉动水力压裂、液氮循环低温冲击致裂、液态二氧化碳致裂以及煤体孔隙结构的表征。孙勇博士介绍,为提高低透气性煤层瓦斯抽采效率,课题组在水力压裂技术的基础上提出了脉动水力压裂增透技术,通过脉动水压力作用,在煤体裂隙尖端产生交变应力,使煤体产生疲劳损伤,以较低的压力形成较为丰富的裂隙网络,相对静压压裂,起裂压力降低35%以上,裂隙数量增加20%以上。中国矿业大学孙勇博士将液氮周期性的注入煤体:液氮常压下可达-196℃,与高温煤体间的巨大温差产生温度应力;孔裂隙水结冰产生高达200mpa的压力和9%的体积膨胀,形成冰楔作用使裂隙尖端扩展;周期性注入的造成的冻融作用也会使煤体产生疲劳损伤。这是翟成教授课题组开展的另一项研究——液氮循环低温冲击致裂。孙勇博士介绍:“液氮循环低温冲击致裂增透方法是一种新型的无水化致裂增透方法,适用于我国煤炭资源丰富但极度缺水的西北地区。该方法通过冷冲击作用、冰楔作用和冻融作用这三重作用,可使煤层内部形成交织贯通的孔裂隙渗流网络,显著提高煤层气抽采效率。”课题组第三个研究方向是液态二氧化碳致裂,即以液态二氧化碳作为压裂液,通过循环注入方式,使煤体在水-冰相变冻胀力、液态二氧化碳的气化膨胀力和化学酸化作用下,产生疲劳损伤,原始孔裂隙发育和衍生,形成相互交织贯通的立体裂隙网络,提高煤体的透气性。据介绍,该方法既可实现温室气体的有效封存,又能通过二氧化碳的高竞争吸附作用实现煤层瓦斯的驱替效果。此外,课题组还开展了静态破碎剂和传统封孔材料的研究。在翟成教授课题组所关注的研究方向里,核磁共振技术在液氮循环致裂和液态二氧化碳致裂中的应用较为成熟,主要用于煤体孔隙结构特征演化规律分析,课题组基于此也形成了一套煤体孔隙结构测试分析的科学方法,评价不同致裂方法对煤体孔渗特性的影响。中尺寸核磁共振成像分析仪mesomr23-060h-i 孙勇博士表示:“相比压汞、气体吸附等常规测孔技术,核磁共振能够实现对样品的无损分析,样品尺寸可达50mm×50mm,测量孔径范围覆盖2nm~1 mm,能在几分钟内给出孔隙度、孔径分布、束缚流体与自由流体的分布情况以及渗透率等丰富信息,便于研究的开展及论文的写作。”从研究生阶段起,孙勇就用核磁共振设备开展了煤体孔隙结构的分析测试。使用低场核磁设备5年有余,孙勇平时也会利用各类线上手段与纽迈的工程师进行有效沟通。他表示:“核磁共振测孔的理论已经非常成熟,纽迈给我们提供了稳定的设备,基本不需要维护,用起来非常的方便。另外我们还保持了良好的沟通,比如发现测的数据不对,纽迈工程师会远程协助我们解决问题,有新的成果或软件升级也会及时分享给我们。如此双向沟通使得产品在我们这用得更好,也让我们作为使用者的专业技有更快的提升。”2013年,课题组还与纽迈合作,作为任务负责人承担了科技部国家重大科学仪器设备开发专项-“高性能核磁共振弛豫分析仪的开发和应用”项目中的“基于核磁共振弛豫分析技术的煤岩体裂隙分布评价方法开发”子任务。该任务对比了核磁共振相比压汞和扫描电镜在煤岩体裂隙分布评价中的应用,项目验收时得出结果,核磁共振在煤样测试方面相比两种传统方法的确有优势。下一步,课题组还希望将核磁共振与ct等方法进行结合,进一步深化和拓展煤体孔隙结构分析的应用范围。[来源:仪器信息网]
  • 从高考命题看科普科学仪器知识的重要性
    p   了解一定的科学仪器知识很是重要,否则像高考作文命题都可能闹出乌龙事件。例如2015年,安徽高考作文命题因为对电子显微镜不甚了解,因而引发争议(本网当时也对这一事件的新闻进行过转载)。以下为2015年安徽省的高考作文命题。 br/ /p p   “为了丰富中小学生的课余生活,让同学们领略科技的魅力,过一把尖端科技的瘾,中科院某研究所推出了公众开放日系列科普活动。活动期间,科研人员特地设计了一个有趣的实验,让同学们亲手操作扫描式电子显微镜,观察蝴蝶的翅膀。 /p p   通过这台可以看清纳米尺度物体三维结构的显微镜,同学们惊奇地发现:原本色彩斑斓的蝴蝶翅膀竟然失去了色彩,显现出奇妙的凹凸不平的结构。原来,蝴蝶的翅膀本是无色的,只是因为具有特殊的微观结构,才会在光线的照射下呈现出缤纷的色彩?? /p p   要求自选角度,确定立意,明确文体(诗歌除外),自拟标题 不要脱离材料内容及含意的范围作文 不要套作,不得抄袭,不得透露个人相关信息 书写规范,正确使用标点符号。” br/ /p p   高考结束后,很快,网上陆续出现了来自“科学界”的不同声音,“理工男”们通过分析,指出这一命题“不够严谨”。 /p p   而有关专家也指出,这个命题确实存在瑕疵。 br/ /p p   电子显微镜的原理是利用高能电子束打到样品表面,使表层(大概是微米量级)的原子激发,然后释放出带有各种原子信号的背散射电子、二次电子、俄歇电子、特征X射线等。通过接收器接收电子处理这些信号得到图像,所以是不能表示出物体颜色的,包括蝴蝶在内。换句话说,不管蝴蝶翅膀本身是否真有颜色,电镜照片是显现不出来的。 br/ /p p   而我们能够看到的所谓彩色电子显微镜照片(例如下面这幅电镜图),是后期通过计算机软件进行上色处理,是伪彩色,本质上还是灰度图,只是不同灰度值被定义成了不同的颜色。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/insimg/625ccd6e-7836-441d-b8b0-90b954769bc2.jpg" title=" 810165_1353467777_934.jpg" / /p p   而如果用共聚焦光学显微镜,由于其光源是氙光源,即白光。其实际成像过程是在白光照明的条件下,对物体形貌(包括颜色)进行综合的成像,那么,是能够看见蝴蝶翅膀的颜色的。 br/ /p
  • OPTON微观世界|第34期 从荷叶效应到超疏水表面——从自然到人工合成
    前 言在盛夏时节安静的池塘边,正是观赏荷花的好时候。在红花绿叶的点缀下,夏日仿佛多了一丝清凉舒缓。每当提到荷花(莲花),总能想起周敦颐在《爱莲说》中 “予独爱莲之出淤泥而不染,濯清涟而不妖”的诗句。荷花历来被佛教尊为神圣净洁之花,并且极力宣传并倡导学习荷花这种清白、圣洁的精神。另外,李白的诗句“清水出芙蓉,天然去雕饰”,也表明荷花具有天然之美。荷花即青莲,青莲与“清廉”谐音,因此荷花也被用以比喻为官清正,不与人同流合污,这主要是指在仕途中。比如,有一幅由青莲和白鹭组成的名为“一路清廉”的图画,就被很多文人置于自己的书房中。可是,莲为什么可以出淤泥而不染呢?这就要讲到莲花的“自清洁”和“不沾湿”特性了。荷叶效应如果留心观察莲花的叶子,你就会发现荷叶上总是干干净净的,好似不留一点灰尘。这是因为荷叶表面的特殊结构有自我清洁的功能,即荷叶的“自清洁”特性。此外,我们经常会看到这样的场景:当水滴在荷叶上时,水并没有完全铺展开,而是以水珠的形式停留在荷叶上,而且只要叶面稍微倾斜,水珠就会滚离叶面。这就是荷叶的“不沾湿”特性。荷叶的“自清洁”和“不沾湿”特性被统称为“荷叶效应”。这一概念最早是由德国波恩大学的植物学家巴特洛特提出的。图1荷叶效应超疏水特性其实,荷叶的“不沾湿”特性也被称为“超疏水”特性。那么,如何界定“超疏水”这一概念呢?在明确“超疏水”这一概念前,我们要先了解表面化学中的一个概念——接触角。如下图所示,接触角指的是“液-固”界面的水平线与“气-液”界面切线之间通过液体内部的夹角θ。有了这一概念,我们可以很方便地表示液体对固体的润湿情况。当夹角θ小于90°时,我们称该液体可以湿润固体。当θ大于90°时,该液体不能湿润固体。当θ大于150°时,该固体表面具有超疏水特性。通俗地讲,我们可以认为这种固体表面有很强的排斥水的能力。图2 浸润与不浸润的特征在自然界中,奇异的性质往往是其独特的结构决定的。那么,你肯定会问:“荷叶的特性是否与它的结构有关呢?”答案是肯定的。扫描电子显微镜的发展给我们的科学研究带来了更多的可能,也使得我们能够观察到荷叶的微观结构。通过电子显微镜的成像结果,我们可以清晰地看到荷叶表面有许多突起的“小山包”(这类结构被称为“乳突”如图3(a))。这些乳突的尺寸通常在6微米左右,这些乳突的平均间距在12微米左右。而这些乳突是由许多直径在100纳米左右的纳米蜡质晶体组成。由此可见,荷叶表面存在复杂的“微米-纳米”双重结构,正是这些结构使得荷叶产生了“超疏水”和“自清洁”的双重特性。图3 荷花叶片的sem图像 (a)低倍图像(b) “乳突”高倍图像(c)叶片底部高倍图像(d)“乳突”尺寸对应的接触角曲线分布由荷叶到仿生技术自然界的生物都经历了漫长的演化过程,在物竞天择下,生物自身的结构和功能都经过了长期的筛选、发展和优化,具有极高的效能。荷叶的“自清洁”性能,并不是简单的美观功效,清洁程度直接影响叶片的光合作用效率。那么不仅仅是荷叶,在自然界中具有自清洁功能的生物还有很多种,比如蝴蝶的翅膀具有的超疏水结构,保证蝴蝶翅膀不会粘连露水影响飞行。水黾的脚具有绒毛结构,确保了水黾在水面上能以每秒钟滑行100倍于自身长度的距离,这都由于水黾腿部上有数千根按同一方向排列的多层微米尺寸的刚毛。而这些像针一样的微米刚毛的直径不足3微米,表面上形成螺旋状纳米结构的构槽,吸附在构槽中的气泡形成气垫,从而让水黾能够在水面上自由地穿梭滑行,却不会将腿弄湿。还有蚊子的复眼,它是由许多尺寸均一的微米半球组成,其表面还覆盖有无数精细的纳米乳突结构,这种纳米乳突结构的尖端与雾滴接触的面积无限小,具有理想的超疏水特性,从而确保了蚊子的复眼具有理想的超疏水防雾性能。图4 蝴蝶翅膀,水黾足,蚊子复眼的超疏水结构对自然界演化生成的超疏水结构,科学家们也做了进一步的研究,其超疏水表面的制备方法有多种:溶胶-凝胶法、相分离法、模板法、蚀刻法、化学气相沉积法、自组装法等等,下图为具有独特形状的表面微米阵列(如图5)纳米阵列(如图6),使得它们具有很好的疏水特性。图5不同形态的人工合成的超疏水结构图6 超疏水结构碳纳米管阵列经过先进结构材料的表面改性,我们常见的水也可以变得很有趣,比如我们可以用手切割水珠(图7),利用涂有超疏水材料的刀片对水滴进行切割(图8)。日常生活上,通过先进疏水材料的应用我们可以使得衣物不再被水或者油污污染,减少洗涤衣物的麻烦。在军事上,由于疏水材料的使用使得水的阻力明显下降,有效地提升了舰载的行驶速度。
  • 插上AI翅膀 光谱仪器产业向“新”而行 ——ACCSI 2024之人工智能赋能光谱仪器新产业论坛亮点提前看
    2024年政府工作报告提出,“制定支持数字经济高质量发展政策,积极推进数字产业化、产业数字化,促进数字技术和实体经济深度融合”的政策规划,并进一步指出,“深化大数据、人工智能等研发应用,开展‘人工智能+’行动,打造具有国际竞争力的数字产业集群”;不仅如此,国务院印发的《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》中,也指出要坚持鼓励先进、淘汰落后。建立激励和约束相结合的长效机制,加快淘汰落后产品设备,提升安全可靠水平,促进产业高端化、智能化、绿色化发展;生态环境部印发的《关于加快建立现代化生态环境监测体系的实施意见》中指出,未来五年,生态环境监测数智化转型加速推进。文件要求,充分应用人工智能、区块链、物联网等符合新质生产力发展要求的新技术,环境质量监测网络智能化改造基本完成,与数字化相适应的新一代监测技术体系基本建立,监测数据采集、传输、处理、分析及应用支撑基本实现全链条流程化、智能化,智慧监测全面推进……2024年注定是“AI”爆发的一年,也是向“新”而行的一年!新质生产力,特点是创新,关键在质优,本质是先进生产力。从2023年9月首次被提出,短短半年间,“新质生产力”这一概念已成为各地谋求高质量发展的重要抓手,成为火遍大江南北的新闻热词。而作为引领未来的战略性技术,人工智能是新一轮科技革命和产业变革的核心驱动力,被认为是发展新质生产力的主要阵地之一。当科学仪器插上AI的翅膀,能给新质生产力带来什么样的助力?拿光谱为例,光谱是超越人眼限制,让大家感受更高维度世界的一种重要方式。光谱技术的新发展改变大家对传统技术认知的同时,也在改变着大家的生活。特别值得一提的是,随着信息技术的迅速发展,科技进入了数据爆发的阶段,光谱数据也日益呈现出大数据的特点,传统的数据处理方法已经难以满足人们对光谱数据的处理和分析需求。近年来,人工智能和机器学习技术的快速发展为光谱大数据的挖掘和分析提供了新的解决方案,人工智能赋能的光谱仪器新产业迎来了新的发展时代。同时,光谱技术与人工智能的结合也将成为推动各行各业发展的强大引擎,开启一个全新的智能光谱时代!为了展现光谱产业化的最新成果,探讨人工智能对光谱新产业的影响,第十七届科学仪器发展年会(ACCSI2024,苏州,2024年4月17-19日)特别开设“人工智能赋能光谱仪器新产业”专题论坛。本次论坛将邀请行业知名专家及企业代表现场分享,欢迎各位领导、专家学者、用户、仪器企业管理及研发负责人、投融资机构代表等共聚一堂,为产业发展献计献策。本次论坛由中国仪器仪表学会近红外光谱分会、仪器信息网共同主办;会议时间:2024年4月19日 ;会议地点:苏州狮山国际会议中心。详细信息请查看ACCSI2024会议官网:https://www.instrument.com.cn/accsi/2024/index 本次会议由中石化石油化工科学研究院教授级高工褚小立老师主持,各位报告嘉宾将就光谱仪器硬件、软件、算法、实际应用场景等多层面进行分享,就AI赋能的光谱产业新态势展开探讨。高光谱成像技术2021年被欧盟列入“面向未来的100项重大创新突破”。上海技物所学术委副主任、南通智能感知研究院院长/首席科学家刘银年研究员将分享高光谱技术及其突破发展,并与大家探讨当前人工智能技术兴起的大背景下,光谱和人工智能如何更好地结合,如何相互促进发展,如何正确认识人工智能的作用等,力争为高光谱领域人工智能的发展提供有益的建议和参考。浙江大学信息与电子工程学院杨宗银研究员曾入选中国区《麻省理工科技评论》35岁以下科技创新35人,2023年还获得阿里巴巴达摩院“青橙奖”。 在剑桥读博士期间他开创性地将带隙渐变纳米材料应用于光谱探测,开发出世界上最小的光谱仪。该微型光谱仪器件尺寸仅几十微米,是目前市面上最小光谱仪的千分之一。由于极小的尺寸,该光谱仪可用于单细胞高光谱成像、光谱监测和筛选。相关研究成果发表在Science杂志上。通过进一步开发该微型光谱仪可内嵌到手机、无人机以及可穿戴设备中,使得光谱检测技术有望走进大众日常生活中。本次会议中,杨宗银研究员将分享光谱仪小型化研究方面的思路和成果。除了仪器开发之外,本次会议还选择了不同的角度及应用场景给大家展现人工智能赋能的光谱仪器及应用新产业。其中,中石化石油化工科学研究院褚小立教授级高工将带来《微小型光谱仪器与深度学习算法的结合应用》为主题的报告;江南大学物联网工程学院院长栾小丽教授将介绍基于近红外分析技术的化工过程智能感知与监控;国家农业智能装备工程技术研究中心智能检测部主任黄文倩研究员将分享基于人工智能算法的水果品质在线无损检测方法研究;中国科学院微生物研究所傅钰研究员分享人工智能赋能拉曼光谱鉴定和表征微生物;上海交通大学生物医学工程学院陈舟助理研究员将介绍人工智能在表面增强拉曼光谱中的应用和挑战;云南中烟工业有限责任公司技术中心高级工程师张翼鹏将分享基于近红外技术的原料配方智能替换研究......报告嘉宾一览(持续更新中): 中石化石油化工科学研究院 褚小立 教授级高工(左);上海技物所学术委副主任、南通智能感知研究院院长/首席科学家 刘银年研究员(中);浙江大学信息与电子工程学院 杨宗银 研究员(右)江南大学物联网工程学院院长 栾小丽 教授(左);国家农业智能装备工程技术研究中心智能检测部主任 黄文倩 研究员(中);中国科学院微生物研究所 傅钰 研究员(右)上海交通大学生物医学工程学院 陈舟 助理研究员(左);云南中烟工业有限责任公司技术中心 张翼鹏 高级工程师(右)论坛联系人:叶女士,18211196128,yej@instrument.com.cnACCSI2024参会联系方式:报告及参会报名:17600646530 黄女士赞助及媒体合作:13552834693 魏先生微信添加:accsi2006或发邮件至accsi@instrument.com.cn(注明单位、姓名、手机)咨询报名ACCSI2024官网:https://accsi.instrument.com.cn
  • 比鸡蛋还轻的器官,竟能“拿捏”我们的全身?|甲状腺系列科普(五)
    小李:“妈,最近感觉咋样啊?”母亲:“老样子,浑身没劲,最近还着凉感冒了。”小李:“按时吃药了吗?医生说您一定得按时吃药。”母亲:“吃了呀,每天都吃了。甲状腺切除手术都半年了,怎么还是好不了?”小李:“唉……明天带您去复查一下吧。”做了甲状腺切除手术,怎么会影响到全身?这个比鸡蛋还小的器官,对于我们的健康而言究竟有多重要?甲状腺示意图,图片来自mayoclinic.org你是否也有和小李的母亲一样的疑惑?半年前,小李的母亲因为甲状腺肿大的病情加重,不得不做甲状腺切除术。原本小李以为手术之后只要按时吃药就行,对母亲的身体不会有什么影响。但没想到,如今手术半年了,母亲依然感觉浑身不适、体力不支,且免疫力低下、经常感冒发烧。究竟是什么原因导致切除了甲状腺的患者免疫低下、浑身不适,甚至吃药也不能缓解?要寻求这些问题的答案,我们先来弄清楚甲状腺切除术是怎么回事。甲状腺切除术是个啥甲状腺是我们脖子上的一个小器官,形状像蝴蝶,大小如鸡蛋。甲状腺虽小,但它的功能可不容小觑,它分泌的激素叫做“甲状腺激素”,这个激素对我们身体的很多生理活动都有调节作用。然而,当甲状腺生病了,就有可能需要做切除手术。甲状腺切除术的手术方式,要根据具体情况来分析,可以根据“切多少”来进行分类。中国科学院院士赵玉沛医师在他主编的《内分泌外科学》对此做出了具体的介绍,他告诉大家,常用的手术方式有结节切除术(甲状腺部分切除)、腺叶切除术(或腺叶加峡部切除术)、甲状腺近全切除术、和甲状腺全切除术4种。最轻的一种是结节切除术,这种手术可以用于良性甲状腺结节,它最大的优点在于能够减少甲状旁腺受伤的概率。其次是腺叶切除术,当有些患者的结节较大,几乎占据了整个腺叶(腺叶可以理解为“蝴蝶状”甲状腺的一侧翅膀),此时可以考虑进行腺叶切除术。当然,如果结节已经发展成了分化型甲状腺癌,那最小的手术范围就是要切掉一侧翅膀了。第三种是甲状腺近全切除术。对于一些甲亢患者来说,他们通常需要进行甲状腺近全切除术,手术时切除几乎所有的甲状腺组织,只保留少量正常的甲状腺组织,这样既可以防止术后甲亢复发,也有利于保护甲状旁腺和喉返神经。最后就是甲状腺全切除术。顾名思义,这种方式就是切除所有甲状腺组织,这种方法往往适用甲状腺癌。是不是有点复杂了?实际上,除了这种分类方式,甲状腺手术还有一种相对简单的分类原则:(1)结节性甲状腺肿的患者一般仅进行甲状腺部分切除,如结节太大,可进行一侧腺叶切除术;(2)甲亢的患者一般进行甲状腺近全切除术;(3)分化型甲状腺癌一般进行单侧腺叶及峡部切除或甲状腺近全/全切除术。(4)甲状腺髓样癌的患者一般进行双侧甲状腺切除及双侧淋巴结清扫术。了解了甲状腺切除术之后,接下来我们要探索的问题是:为什么小李的母亲在切除甲状腺之后总是感觉浑身乏力,免疫力也大不如前?切除甲状腺对身体的影响 别看甲状腺只是一个鸡蛋大小的器官,它能“牵一发而动全身”。甲状腺所分泌的甲状腺激素和我们身体的健康调节息息相关,几乎对所有的器官和组织都有影响,关系到生长、发育、代谢、生殖和组织分化等各种生理功能。甲状腺激素的调节作用,图片来自网络1. 对身体产热的影响作为恒温动物,我们身体需要随时随地产热和散热。身体的产热包括“必然产热”(正常生命活动时所产生的热量)和“随意产热”(为了适应环境变化而进行产热,又叫适应性产热)两种。而甲状腺激素对这两种产热都有促进作用,因此,甲状腺不仅和正常的身体代谢有关,还关系到我们是否能适应环境温度的变化。2. 对物质代谢的影响物质代谢是我们人体吸收营养物质、在身体中分解利用、并最终将代谢产物排出的过程。如果不能进行物质代谢,那我们就无法正常摄入和排出,不就成机器人了吗?需要我们的甲状腺进行调控的代谢过程有糖代谢、脂代谢、蛋白代谢和水钠代谢四种。3. 对生长发育的影响大脑中枢神经系统正常发育的过程,离不开甲状腺激素。甲状腺激素是神经细胞分化、增殖、生长、发育的必要激素之一。骨骼的正常生长和发育也离不开甲状腺激素,它既能促进骨形成,又能促进骨吸收,总体效应是使骨转换增快。4. 对心血管系统的影响甲状腺激素可以增加心肌收缩强度和频率,使血管收缩时力度更大、舒张时压力更小,使心输出量增加。另外,它还能使血管舒张,降低血流阻力,增加血流量。因此,甲状腺激素对于心血管系统的健康同样十分重要。可以说,甲状腺是我们人体中一个小而美、小而精的重要器官,缺了它,身体许多功能就无法正常运行。因此,小李的妈妈在做甲状腺切除术之后,尽管每天都吃药,但吃药的时间点并不规律,导致免疫力和体力都大不如前了。那么,那些和小李妈妈有着同样困惑的患者应该怎么办?切除甲状腺后如何调养在日常生活中,切除甲状腺的患者除了需要遵医嘱按时吃药、定期复查外,还需要结合饮食和适当的运动,进行全方位的调养。在饮食方面,可以多吃高维生素食品、高蛋白食品,避免辛辣刺激性食物,根据自身情况和医生的建议,控制碘的摄入量。在生活方式方面,可以保持乐观向上的心态,适当地休息与运动。另外,如果是因为甲状腺癌而进行了甲状腺切除术,患者还需要定期复查甲状腺彩超、甲状腺功能和甲状腺肿瘤标记物等,以监测甲状腺癌是否复发。到这里,我们清楚了什么是甲状腺切除术,也了解了甲状腺是如何调节身体机能的,相信小李的妈妈也知道该怎么进行调养了。甲宝玉(西湖欧米) | 撰文参考资料1. 《实用甲状腺癌诊疗》江学庆/主编.人民卫生出版社2. 《甲状腺疾病临床诊断与治疗》王洁/主编.化学工业出版社3. 《甲状腺疾病怎么办?》魏华/主编. 广东科技出版社4. 《甲状腺疾病必读》黄仰模/主编. 中国中医药出版社5. 《内分泌外科学》赵玉沛/主编.人民卫生出版社
  • 科研团队突破滴血验癌难关:12项检测结果立等可取
    p   尽管看起来还很稚嫩,但1995年出生的东南大学生物科学与医学工程学院博士常宁,已率领着一支十多人的科研团队MxHealth突破癌症早期检测难关。他们的专利技术通过一滴血就可筛检12项早期癌症,像查血常规、血压血糖一样方便快捷。25日,记者采访了这支“90后”大学生科研队伍。 br/ /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201710/noimg/9acfa3fc-2fd3-4077-9ee8-f6e96efadc6a.jpg" title=" 1.jpg" width=" 519" height=" 409" style=" width: 519px height: 409px " / /p p style=" text-align: center " 常宁在实验室向记者展示通过仪器“滴血验癌”全过程。 /p p   “你看过蝴蝶的翅膀吗?”当常宁像个小姑娘一样跟别人聊起这个话题时,她想说的其实是一个世界级生物原理,“蝴蝶翅膀的绚丽颜色来自于‘结构性色彩’,这种色彩通过周期性结构材料(即光子晶体)对光的反射、透射等进行高效的调控,相较于色素性色彩,拥有极高的稳定性。” /p p   “滴血验癌”一直是医学界研究的重难点。就在刚结束的第三届中国“互联网+”大学生创新创业大赛中,东南大学MxHealth团队的癌症早期精准检测系统正是运用了光子晶体微球技术,设计出一款自动化检测仪,通过一滴血,就可完成12项癌症的早期筛检,摘得大赛“银奖”,引起了业界关注。 /p p   MxHealth的技术领头人常宁告诉记者,传统的癌症检测往往采用单一指标,针对的是某种癌症的一种标志物。“而MxHealth团队的自动化检测仪则采用多指标联合进行检测,通过多种肿瘤的标志物大数据关系建立和分析,从而降低假阳性和假阴性的概率,大大提高了检测的准确性。” /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201710/noimg/c8d4eb45-2e70-458c-b666-779190df6149.jpg" title=" 2.jpg" width=" 456" height=" 330" style=" width: 456px height: 330px " / /p p style=" text-align: center " 年轻的MxHealth团队全员均为“90后”。 /p p   该检测系统的核心、“光子晶体微球”就成了最精准的“癌症尺子”。 /p p   据东南大学生物电子学国家重点实验室副主任、常宁博士的导师赵祥伟介绍,实际上该实验室已经研究光子晶体微球多年,“检测的原理是:利用不同排列方式的光子晶体组成不同颜色的微球,并连接相应的肿瘤抗体,再将它们嵌在芯片的网格上 当血液流过时,血液中的肿瘤标志物就会被相应的抗体抓获 随后和荧光标记的第二抗体结合,形成了一种‘三明治’结构,通过图像分析和数据处理能获取癌症检测结果。” /p p   “在一个微小的芯片上,存在着很多不同的‘三明治’,用于检测不同的肿瘤标志物物,这也同时大大提高了早期癌症筛查的精确度。”据悉,这项检测系统对单份标定血样进行单一指标检测的误差在± 2%以内。 /p p   临床实验表明,使用该套检测系统,消化系统、妇科肿瘤的检出率由原来单指标检测的30%-80%,提高到了75%-90% 且自动化检测仪的准确度和重复性均与国际标准科研精度的ECLIA检测结果等同。 /p p   在这台光子晶体微球自动化检测仪的屏幕上,检测结果全程可视化。 /p p   据介绍,目前,MxHealth团队已经成功升级制造出集血液样品的处理、反应、洗涤、检测、图像处理、数据分析、和屏幕显示等功能为一体的一款家用打印机大小的自动化检测仪器。只需要50微升的血液,一键式完成对12种常见癌症标志物的检测,包括肝癌、肺癌、胰腺癌、前列腺癌等。整个检测过程仅需5-10分钟,费用不到100元。 /p p   常宁告诉记者,由于这项癌症早期检测仪器属于三类医疗器械,必须向国家食品药品监督管理总局(CFDA)提出申请,在经过审批后才能进入市场推广。而预计正式投入市场还需要近千万元的资金支持,以及2-3年甚至更久的筹备过程。 /p p   尽管如此,常宁依然对自己的团队信心满满,“相信随着癌症早期筛查的技术越来越成熟,做一次癌症早期检测将像查血常规、血压血糖一样方便快捷。” /p p br/ /p
  • 95后女博士发明癌症检测仪:少量血液即可测癌症
    p style=" text-align: center " img width=" 300" height=" 326" title=" 6f6539137717b90dac270a34ee873f87.jpg" style=" width: 300px height: 326px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/noimg/1875e495-13d3-4966-9b42-7277e88d8edd.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p   “双12”要来了,常宁会像许多女孩一样忙着整理购物车 她在手机里下载了许多歌,有一首《Look At Me Now》她百听不厌......眼前这位22岁的东南大学生物学女博士,看上去像位邻家女孩。 /p p   她恬静的外表下却有颗强悍的“小宇宙”,这位“邻家女孩”刚率领MxHealth大学生创新团队,在第三届中国“互联网+”大学生创新创业大赛摘得“银奖”。他们获奖的成果是“肿瘤标志物自动化检测仪”。 /p p   利用这台仪器,只需少量血液样本,便可检测12项肿瘤标志物,整个检测过程只需5到10分钟。 /p p strong   “人小心大”的“女汉子” /strong /p p   出生于山东省菏泽市,常宁是个地道的北方女孩。她从小胆子比一般女孩大,动手能力也很强,上学起便就对物理、化学、生物实验产生了浓厚的兴趣。 /p p   常宁的父母也很特别。别人家女孩都是学琴棋书画,而他们对这个爱“捣鼓”的女儿则“听之任之”。正是这种开明的家庭环境促使她从小就养成了独立思考的习惯,也为她今后的科研之路奠定了基础。 /p p   高考填报志愿时,亲朋好友建议她报考临床医学专业,将来可以做个受人尊敬的医生。但常宁最终因为对工程的喜好,选择了生物医学专业。“真的特别感谢父母,不管大事小事,他们都把最终决定权交给我。”她说。 /p p   从参加课外研学项目,到去实验室参与科研,再到主动请缨担任MxHealth团队负责人,常宁都是自己拿主意。 /p p   如今常宁回想起过往的一次次选择,她坦言从未后悔过。“相比当医生,我还是更喜欢现在的科研工作。”常宁笑称,在科研过程中遇到“拦路虎”时,导师一般只提供一个方向,点到为止,剩下的具体内容和实施过程需要她自己思考规划,“这种模式更符合我的个性”。 /p p strong   受蝴蝶翅膀启发 /strong /p p   穿上白大褂、戴上手套,将处理好的血清注射到生物芯片中,通过流体控制和图像处理等模块对肿瘤标志物进行检测。短短几分钟后,数据和图像便出现在显示器上。 /p p   眼前这个像打印机似的“箱子”就是他们的获奖设备。常宁告诉科技日报记者,只需约50微升样品就可一次性完成3到4种肿瘤标志物的检测。 /p p   常宁说,这项科研成果的基础是利用蝴蝶翅膀折射出不同色彩的原理,而每一种颜色就代表一种肿瘤标志物。当血液流过时,血液中的肿瘤标志物就会被相应的抗体抓获。通过图像分析和数据处理,就能获取肿瘤标志物检测结果。 /p p strong   科研和创业是两码事 /strong /p p   MxHealth团队获奖后,常宁成了各大媒体争相采访的对象,“‘95后’女博士”“滴血验癌”成了热搜词。“一个月我就收到了20多个投资合作意向。”常宁说。 /p p   面对媒体的追捧,常宁显得十分淡定,仍自称“科研狗”。她说:“科研和创业是两码事。将科研成果转化为商业应用,需要考察很多问题,面临重重困难,光有一个只会做科研的脑瓜是不够的。你必须要有对行业的全面认识,包括对成立公司、运营和发展的全局把控。” /p p   10月30日,MxHealth团队带着他们的自动化检测仪项目入驻东南大学国家科技园,开启创业新征程。 /p p   常宁告诉科技日报记者,学校安排了经管学院的教授对他们进行辅导,入驻后她会与团队成员一同编写商业企划书。 /p p   但此时,常宁却萌生“退意”,想辞去团队负责人职务。 /p p   “创业应该让更有才能的人去做。比起做团队负责人,我更偏爱科研一点。原本我只是埋头做科研,没想到有了这么大的影响力,这让我更有动力了。”常宁说。 /p p   “目前,一次只能检测3到4种肿瘤标志物,仪器的稳定性和灵敏度还有待提升,它只能作为一种筛查方法,最终确诊还要依靠医院病理诊断结果。”常宁客观分析道,“目前全球癌症发病率高,而且发病呈现年轻化趋势。我们的项目为医院和医生提供了一种全新的筛查方法,我们对项目的前景充满信心。” /p
  • 飞纳电镜 6 月在浙江师范大学装机验收
    浙江师范大学化学与生命科学学院主要研究昆虫等生物样品的表面结构和组织形貌,他们希望借助扫描电镜实现对样品微观形貌的观察。该课题小组立志于通过采集标本,使用扫描电镜制作出各种昆虫的表面形貌。在没有购买飞纳电镜之前,整个学院所有课题组的学生公用分析测试中心的电镜,排队需要花费大量时间,无法对自己的样品进行第一时间的观测。并且测样过程时间短,无法自己操作,往往拍出的照片不是自己感兴趣的位置。使用飞纳台式扫描电镜给用户测试样品,带来了极大的方便,用户不再需要排队等候测试中心电镜。飞纳电镜操作简单,便捷,学生可以自己上手操作,既保证了研究效率,也保证了分析质量。学生可以对自己的样品充分观测,了解自己想要的细节,获得最有用的信息。飞纳台式扫描电镜在低加速电压 5kV 下有优异的表现性能,因为飞纳电镜采用 CeB6 灯丝,亮度是钨灯丝的 10 倍,灯丝信号充足,保证即使在低加速电压下,也有足够的信号成像。同时低加速电压可以保护样品表面不受损伤,非常适合观察对电子束较敏感的生物样品。此外,CeB6 灯丝结合低真空技术,可以不喷金直接观察不导电的生物样品。蝴蝶翅膀用户顺利拿到培训合格证书
  • 为石墨烯发展插上翅膀 多家仪器设备名企亮相2018石墨烯博览会
    p style=" text-indent: 2em text-align: left " 2018年9月19-21日,由中国石墨烯产业技术创新战略联盟(CGIA)、西安市科学技术局和西安市高新技术产业开发区管委会联合主办的2018中国国际石墨烯创新大会在西安召开。与大会同期举行的石墨烯材料应用博览会于9月19日上午正式开幕,吸引了近70家石墨烯材料与应用相关企业参与。赛默飞世尔科技、美国麦克仪器、苏州飞时曼、琅菱机械、安徽贝意克等仪器及石墨烯制备及前处理设备相关名企也在展览会上亮相。 br/ strong /strong /p p style=" text-align:center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/45073926-0968-4577-957c-c6826f0dafce.jpg" title=" IMG_4669.JPG" alt=" IMG_4669.JPG" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 石墨烯材料应用博览会开幕剪彩仪式 /strong br/ /p p style=" text-indent: 2em " 展出的仪器和设备包括拉曼光谱仪、比表面仪、原子力显微镜、荧光显微镜、基因导入仪、试验机、面板激光TEG Prber、探针台、砂磨机、研磨机、分散机、乳化机、搅拌机、均质机、CVD系统、碳纳米线生长设备、超声喷涂系统、马弗炉等。作为研发、制备、检测的工具和手段,仪器设备无疑是石墨烯行业发展的重要翅膀,在博览会现场,展商们与参会领导、专家、用户单位积极交流,互动气氛热烈。 /p p style=" text-indent: 2em " 部分仪器和设备厂商参展情况一览:(排名不分先后) /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/a1c21c3d-18b9-44e8-bcec-2bc863fda6ea.jpg" style=" " title=" IMG_5185.JPG" / br/ 赛默飞世尔科技 /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/b7ab3ccf-2296-498d-b128-9746a0cc5bf2.jpg" style=" " title=" IMG_5143.JPG" / br/ 美国麦克仪器 br/ /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/dfe7a714-485c-4663-80d9-d8c82318e5ac.jpg" style=" " title=" IMG_4684.JPG" / br/ 安徽贝意克 /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/61f7ff13-081f-4778-93f6-252cb1696604.jpg" style=" " title=" IMG_4694.JPG" / br/ 琅菱机械 /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/641b2133-53ef-4878-8fd2-34b61e6b247a.jpg" style=" " title=" IMG_5131.JPG" / br/ 苏州飞时曼 /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/58d1a050-1187-4ac1-9188-1bd9e6682d87.jpg" style=" " title=" IMG_5195.JPG" / br/ 咸阳鸿峰 /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/495f6258-c6e5-4caa-8492-699835f96d17.jpg" style=" " title=" IMG_5200.JPG" / br/ 奎特(上海)机电科技 br/ /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/a3c8844a-8ed8-4f38-8a11-90ea5718b9df.jpg" style=" " title=" IMG_5201.JPG" / br/ ATS安托司纳米技术(苏州) br/ /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/eb771296-569d-4d85-94c0-a897512ca985.jpg" style=" " title=" IMG_5204.JPG" / br/ 广东派乐智能纳米科技 br/ /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/2a745e78-106f-48b7-8cfe-32b5c3f423ff.jpg" style=" " title=" IMG_5205.JPG" / br/ 杭州国彪超声设备 br/ /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/758b4743-6ec2-47b8-bfb1-ea569961639c.jpg" style=" " title=" IMG_5206.JPG" / br/ 上海东华高压 br/ /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/5bbae437-5c8b-49a4-9831-f9a44558ed39.jpg" style=" " title=" IMG_5198.JPG" / /strong /p p style=" text-align: center " strong 上海申鹿 /strong /p
  • 英媒展示电子显微镜下微小物体的“惊人”照片
    英国科学家近日用电子显微镜获得了木蚁、人体组织、生锈铁钉等多种微小物体的电子显微照相图。这些图片把微小的物体放大了很多倍,让人们真真切切地感受到了微小物体的“惊人模样”。   他们把微小的木蚁放在微型芯片上,用彩色电子显微镜扫描出了放大22倍后的小木蚁的“惊人”图片。据悉,木蚁是一种“社会性”生物,在它们的物种群中扮演着血红林蚁(Formica sanguinea)“仆人”的角色。科学家们用先进的科技设备给这些微小物体留下了很多“特写镜头”,其中有些物体甚至被放大了2200万倍,这些图片不仅能让人们亲自目睹“神秘的”微观世界,也给人们带来了不少“惊人的意外”。   据悉,伦敦《科学》杂志的作者布兰登布罗(Brandon Broll)收集了多种微小物体,包括动物、人体、草本等物体的电子显微照相图,并将其编撰成了一本书。这本书凝聚了超过30多名显微镜工作者的成果,他们用功能强大的电子放大器和电脑给我们“呈现”出了极其微小而令人难以置信的“真实世界”。布兰登.布罗表示:“这本书将使读者看到仅用裸眼所无法看到的微小物体的真实世界,里面包含了203张电子显微照相图,而这也正是这本书值得一看的原因所在。”据悉,这本书将由Firefly Books出版社于本月底出版。   下面的图片包括了女性的紧身衣、人类舌头的表面、蝴蝶翅膀的美丽条纹、生锈的钉子、用剃须刀片切下的一截人类头发等“惊人”的图片。下面就让我们来看看这些微小物体的“惊人”照片。 受精后的雌性血红林蚁侵占了木蚁的巢,“偷窃”了木蚁的蛹,而蛹的“木蚁妈妈”则不得不为这个新的“王后”服务 微小的房屋尘埃被放大了115倍之后的图片,我们可以从图中看出,房屋尘埃中包含了猫的毛、一些合成羊毛纤维、花粉粒以及一些植物和昆虫 尼龙交错相连而形成了维可牢(Velcro,一种尼龙搭扣的商标名称) 硅芯片的电子显微照相图 卷烟纸的电子显微照相图 人类精子的电子显微照相图 人类皮肤表面的“惊人的”眼睫毛,被放大了50倍 “坐立在”木莓上的蝴蝶的卵 被放大了160倍之后的一只苍蝇的头 一株花椰菜的“头部” 一只头虱正抓住人类的一根头发 被放大了600倍之后的生锈的铁钉
  • 科学仪器变身家用玩具:可拍照的便携式显微镜
    只要拥有一款“魔镜”,手机也能秒变显微镜!27日,一款由兼具极客、创客双重身份的资深互联网高手彭仁诚率领团队研发出的“可拍照的便携式显微镜”正式开始网络众筹,众筹首日即破5万元大关。这款“魔镜”可轻松将手机变成200倍以上的显微镜,简单、便携,各种微生物形态清晰可见,能让孩子轻松享受科学乐趣,激发孩子对科学的好奇心和探索欲,因此而广受关注。  科学仪器变身“家用玩具”  彭仁诚所率领的一支集结大陆和台湾科技人才的研发团队研发出的“可拍照的便携式显微镜”,完全颠覆了大家对于显微镜的既定印象,使得“高大上”的科学仪器变成了随手可用的“家用玩具”。  彭仁诚告诉记者,首日网络众筹反响热烈出乎他的意料,他之所以选择开发“魔镜”展开自主创业之路,“为的是给孩子增加一双发现的眼睛,去发现从未见过的微观世界的奇妙,在趣味中获得知识,增长好奇心,让科学家的梦有机会成真”。  彭仁诚昨天在报社现场给记者展示了“魔镜”的用法,只需把魔镜夹在手机镜头上,把玻片放在载台上,并用附带的磁性夹具夹上,手机“秒变”高精度显微镜。  蚊子嘴巴竟然是细细长长可以90度弯曲的“长矛”,蝴蝶翅膀放大来看简直美呆了,苍蝇腿的腿毛竟然像钢针一样,水稻杆子里面竟然藏着一个个奥特曼……透过“魔镜”,记者立马看到一个新奇、全新的微观世界。  为小朋友打造微观“捷径”  除了网络众筹,从前天开始,珠海朋友圈里就被这只神奇的“魔镜”不断刷屏。网友“夏娃妈”告诉记者,爱科学的女儿看到这款“魔镜”肯定会高兴得尖叫,“我早就想在适当的时候给女儿买一个显微镜,但一想到显微镜的笨重和不易操作,就不免打退堂鼓,‘魔镜’了却了我的纠结,它即时为热爱科学的小朋友提供了一个窥视微观世界的‘捷径’。”  彭仁诚的朋友圈也被家长们的留言“挤爆”了。“没想到家长的反应这么热烈,我真担心需求太大,我们的团队一时供应不及。”彭仁诚告诉记者,“魔镜”的放大真实达到200倍以上,可以看到比头发丝细90倍的物体,这样的精度对镜头的生产工艺要求非常非常高,为了保证质量,由合作伙伴在台湾生产。  玻片是展现显微世界的关键部分。“魔镜”精心设计了昆虫翅膀、动物触角、植物茎、昆虫口器等9个种类,每张玻片边缘都进行了八面倒角处理,细心考虑到了小朋友的安全。  父爱满满,极客变身创客  熟悉彭仁诚的网友都知道,如此低调的极客却有着辉煌的履历——1999年进入亚洲仿真的核心技术团队的彭仁诚曾获得过珠海市科学技术进步奖,并曾担任过金山网络副总监、猎豹移动技术总监,是小有名气的互联网高手。  “虽然在企业里干得如鱼得水,但30多岁时,突然‘情怀’上身,希望能开创一番自己的事业。”据彭仁诚透露,他的此次创业之举是受6岁女儿的一个好奇发问激发,是饱含父爱的任性之举。  有一天,女儿被蚊子咬了,问他:“爸爸,蚊子嘴巴是怎么咬到我的呢?”他心中一动,女儿的求知是纯真和最直接的,他如何鼓励她的求知呢?“一个趣味性知识性的玩具,可能是一个非常好的向导,女儿的好奇发问激发了我研发‘魔镜’的创想。魔镜,是我们送给孩子的最好礼物,给孩子增加一双发现的眼睛。”  彭仁诚透露,从上周开始,他的团队已经开始在珠海市科技馆开设科技班,每周四至周六,结合魔镜的使用,对珠海的孩子进行微观世界的科普。他还专门开设了微信公众号“显微世界”,希望让更多的孩子爱上科学,受惠于科学。
  • 化妆品行业或被彻底改变:纤维素制成闪光材料无毒可降解
    生活中有很多闪闪发光的包装,化妆瓶、水果盘等等,但它们很多是由有毒和不可持续的材料制成的,会造成塑料污染。最近,英国剑桥大学的研究人员找到了一种方法,可以从纤维素(植物、水果和蔬菜的细胞壁的主要组成部分)中制造出可持续、无毒、且可生物降解的闪光剂。相关论文发表在11日的《自然材料》杂志上。  这种闪光剂由纤维素纳米晶体制成,是通过结构色来改变光线,从而焕发出鲜艳的颜色。在自然界中,譬如蝴蝶翅膀和孔雀羽毛的闪光,都是结构色的杰作,这种色彩经历一个世纪也不会褪色。  研究人员称,利用自组装技术,纤维素可以产生色彩鲜艳的薄膜。通过优化纤维素溶液和涂层参数,研究小组能够完全控制自组装过程,从而使材料可以成卷地大规模制造。他们的工艺与现有的工业规模机器兼容。使用商业上可获得的纤维素材料,只需几个步骤就能转化为含有这种闪光剂的悬浮液。  在大规模地生产出纤维素薄膜后,研究人员将它们研磨成用于制造闪光或效果颜料的大小的颗粒。这种颗粒可生物降解,不含塑料,无毒。此外,与传统方法相比,该过程的能源密集度要低得多。  他们的材料可用来替代化妆品中广泛使用的塑料闪光颗粒和微小的矿物颜料。传统颜料,如日常使用的闪光粉,属于不可持续材料,而且会污染土壤和海洋。一般的颜料矿物必须在800℃的高温下加热才能形成颜料颗粒,这也不利于自然环境。  该团队制备的纤维素纳米晶体薄膜可以用“卷到卷”工艺大规模制造,就像用木浆造纸一样,首次将这种材料工业化制造。  在欧洲,化妆品行业每年使用约5500吨微塑料。该论文资深作者、剑桥大学优素福哈米德化学系的西尔维亚维格诺里尼教授表示,他们相信这种产品可以彻底改变化妆品行业。  将来,研究人员还将进一步优化生产过程,并使该种闪光剂商业化。
  • OPTON的微观世界|第4期 食物中的力学知识 不同品质大米的微观力学分析
    一、前期回顾 上期我们发现纸币防伪条之所以呈现不同色彩和形貌是因为特殊的微观结构所导致(详细情形见第三期文章),材料的微观结构对宏观的光学性能巨大的改变。由于大部分读者在上期投票中选择【B选项:1元/斤的大米和10元/斤的大米在显微镜下有何区别。】 那么今天笔者带领大家来一起探索优质大米(吃起来劲道的新米)和劣质大米(口感较差的陈米)在显微结构上有什么不一样。二、序 言金属的强度、韧性、脆性与它的微观组织结构有很大的联系:韧性强的金属材料会发生韧性断裂,在断口的断面会观察到有典型“韧窝”特征的韧性断裂区;脆性大的金属会发生脆性断裂,在断口的断面会观察到有典型“台阶”特征的解理断裂区。这些不同的断口形貌是由微小的热处理工艺或材料成分的微小差别所引起的,不同的微观组织形貌代表了不同的金属材料生产工艺。那么我们猜想:是否可以通过显微形貌分析来判断生长周期不一样、或者营养成分/化学物质不一样的农作物呢?三、大米断面显微形貌分析,大米淀粉形貌及淀粉复粒形貌本期选择同种大米的两个不同时期(新米10元/斤、存放半年的陈米6元/斤)的样本进行微观形貌的拍摄,来研究放置时间长的大米除了靠气味和口感上的差异来区分外,是否可以通过材料显微分析的手段来进行辨别。 1. 大米断口分析大米断口显微形貌图 如上图A所示,我们把大米粒掰断后可以看到大米粒断口是有形貌特征的。放大到100倍下如图B我们可以看到有类似金属沿晶断口及窝韧形貌特征的存在。图C是窝韧特征的细节放大图,可以发现是由10μm左右的一粒粒大米淀粉微粒组成的、断口高低起伏且小一点的淀粉微粒棱角分明。图D是大米内部淀粉复粒组成的,大米复粒表面比较光滑,复粒淀粉之间的交界面都很平滑,且复粒内不光有淀粉微粒,微粒之间还会有蛋白质存在(表面黑色条纹部位)。 从上图我们可以看出大米颗粒是由一粒粒淀粉微粒所组成的复粒淀粉粒所组成,当断裂部位是沿复粒淀粉截面扩展时,断口呈现平滑的沿晶裂纹特征;当断裂部位穿过复粒淀粉而扩展时,断口呈现穿晶断裂。 不同大米由于生长周期及成分都有差别,导致了淀粉微粒、淀粉复粒的形貌及它们之间的结合力各不相同,因此不同大米的断口形貌也完全不一样。 2. 复粒淀粉沿晶/穿晶断口形貌分析复粒淀粉穿晶断裂(左)和沿晶断裂(右)形貌差异对比 上图左是复粒淀粉断裂时的断口形貌,可以发现中间的淀粉微粒周围暗色的部分是大米内部的蛋白质,一个个淀粉微粒是由蛋白质连接起来的,其中画红圈的部分是大米内部的脂质颗粒,该颗粒在新大米断口处几乎没有,而在陈旧大米内部有很多,推测该脂质的析出导致了连接淀粉微粒的蛋白质发生了变化,导致大米复粒内部黏合力发生改变。上图右是大米淀粉复粒表明断口图,可以看出断口处非常平滑,正常情况下淀粉复粒间的结合能是远低于淀粉粒间内部结合能的,所以断裂一般都发生在淀粉复粒平滑处。 3. 新米与陈米断口微观形貌结构对比陈米(左)与新米(右)断口显微形貌差别 在显微镜下我们可以看到陈米断口(上图左)相较于新米断口(上图右)呈现更多的“窝韧”形貌特征,断裂面穿过了大米复粒淀粉。而新米大部分断口为“沿晶”解理,断裂面沿淀粉复粒扩展。拍摄结果表明正常新米内部的结合是复粒淀粉内部大于复粒淀粉边界的。随着大米放置时间的增长,米粒内部的化学物质发生了变化,导致复粒淀粉内部的微粒间键合减弱结合力变差,断裂裂纹面主要由从复粒淀粉边界扩展变为从复粒淀粉穿过后断裂。 四、后 记 “天空没有翅膀的痕迹,但是鸟儿却飞过”。不同于鸟儿在天空飞过没留下痕迹,任何材料的生产和合成所经过的工艺都会在材料内部留下显微痕迹,通过显微技术来辨别材料的显微形貌/结构的特征,可以轻易的判断出材料的生产工艺及历程。例如现阶段人们已经开始利用显微镜来鉴别区分不同植物、动物的品种,从而为原材料把控、溯源、生产过程质控提供了重要指导依据。 下期主题(动物)三选一: A、蝴蝶翅膀在阳光下产生绚丽颜色的原因。B、年轻人及老年人头发表面及断面的形貌差异。C、过期变质食物中的细菌。
  • 微观世界|第4期 食物中的力学知识 不同品质大米的微观力学分析
    一、前期回顾 上期我们发现纸币防伪条之所以呈现不同色彩和形貌是因为特殊的微观结构所导致(详细情形见第三期文章),材料的微观结构对宏观的光学性能巨大的改变。由于大部分读者在上期投票中选择【B选项:1元/斤的大米和10元/斤的大米在显微镜下有何区别。】 那么今天笔者带领大家来一起探索优质大米(吃起来劲道的新米)和劣质大米(口感较差的陈米)在显微结构上有什么不一样。二、序 言金属的强度、韧性、脆性与它的微观组织结构有很大的联系:韧性强的金属材料会发生韧性断裂,在断口的断面会观察到有典型“韧窝”特征的韧性断裂区;脆性大的金属会发生脆性断裂,在断口的断面会观察到有典型“台阶”特征的解理断裂区。这些不同的断口形貌是由微小的热处理工艺或材料成分的微小差别所引起的,不同的微观组织形貌代表了不同的金属材料生产工艺。那么我们猜想:是否可以通过显微形貌分析来判断生长周期不一样、或者营养成分/化学物质不一样的农作物呢?三、大米断面显微形貌分析,大米淀粉形貌及淀粉复粒形貌本期选择同种大米的两个不同时期(新米10元/斤、存放半年的陈米6元/斤)的样本进行微观形貌的拍摄,来研究放置时间长的大米除了靠气味和口感上的差异来区分外,是否可以通过材料显微分析的手段来进行辨别。 1. 大米断口分析 大米断口显微形貌图 如上图A所示,我们把大米粒掰断后可以看到大米粒断口是有形貌特征的。放大到100倍下如图B我们可以看到有类似金属沿晶断口及窝韧形貌特征的存在。图C是窝韧特征的细节放大图,可以发现是由10μm左右的一粒粒大米淀粉微粒组成的、断口高低起伏且小一点的淀粉微粒棱角分明。图D是大米内部淀粉复粒组成的,大米复粒表面比较光滑,复粒淀粉之间的交界面都很平滑,且复粒内不光有淀粉微粒,微粒之间还会有蛋白质存在(表面黑色条纹部位)。 从上图我们可以看出大米颗粒是由一粒粒淀粉微粒所组成的复粒淀粉粒所组成,当断裂部位是沿复粒淀粉截面扩展时,断口呈现平滑的沿晶裂纹特征;当断裂部位穿过复粒淀粉而扩展时,断口呈现穿晶断裂。 不同大米由于生长周期及成分都有差别,导致了淀粉微粒、淀粉复粒的形貌及它们之间的结合力各不相同,因此不同大米的断口形貌也完全不一样。 2. 复粒淀粉沿晶/穿晶断口形貌分析 复粒淀粉穿晶断裂(左)和沿晶断裂(右)形貌差异对比 上图左是复粒淀粉断裂时的断口形貌,可以发现中间的淀粉微粒周围暗色的部分是大米内部的蛋白质,一个个淀粉微粒是由蛋白质连接起来的,其中画红圈的部分是大米内部的脂质颗粒,该颗粒在新大米断口处几乎没有,而在陈旧大米内部有很多,推测该脂质的析出导致了连接淀粉微粒的蛋白质发生了变化,导致大米复粒内部黏合力发生改变。上图右是大米淀粉复粒表明断口图,可以看出断口处非常平滑,正常情况下淀粉复粒间的结合能是远低于淀粉粒间内部结合能的,所以断裂一般都发生在淀粉复粒平滑处。 3. 新米与陈米断口微观形貌结构对比陈米(左)与新米(右)断口显微形貌差别 在显微镜下我们可以看到陈米断口(上图左)相较于新米断口(上图右)呈现更多的“窝韧”形貌特征,断裂面穿过了大米复粒淀粉。而新米大部分断口为“沿晶”解理,断裂面沿淀粉复粒扩展。拍摄结果表明正常新米内部的结合是复粒淀粉内部大于复粒淀粉边界的。随着大米放置时间的增长,米粒内部的化学物质发生了变化,导致复粒淀粉内部的微粒间键合减弱结合力变差,断裂裂纹面主要由从复粒淀粉边界扩展变为从复粒淀粉穿过后断裂。 四、后 记 “天空没有翅膀的痕迹,但是鸟儿却飞过”。不同于鸟儿在天空飞过没留下痕迹,任何材料的生产和合成所经过的工艺都会在材料内部留下显微痕迹,通过显微技术来辨别材料的显微形貌/结构的特征,可以轻易的判断出材料的生产工艺及历程。例如现阶段人们已经开始利用显微镜来鉴别区分不同植物、动物的品种,从而为原材料把控、溯源、生产过程质控提供了重要指导依据。 下期主题(动物)三选一: A、蝴蝶翅膀在阳光下产生绚丽颜色的原因。B、年轻人及老年人头发表面及断面的形貌差异。C、过期变质食物中的细菌。
  • 致敬科技工作者!EVIDENT多重好礼等您来领取!
    大千世界,日新月异,各行各业的科技工作者,始终在守护人类健康、安全的道路上默默奉献、奋楫前行。入华五十余载,Evident秉承“帮助世界变得更安全、更健康”的使命,致力于为各行各业的科技工作者提供更先进的解决方案。值此佳节,Evident向所有健康、安全守护者致以节日的祝贺和诚挚的问候!为了向显微镜专家及爱好者表示感谢、表彰全球科学成像领域的佼佼者,2024年,EVIDENT第五届全球显微图像大赛如期举办,以鼓励人们用全新的方式看待科学图像,追寻与分享微观世界的魅力,将微观之美传至世界各地。即日起至2024年5月31日,查找Evident官方链接,上传您使用任意品牌显微镜拍摄的图像或视频,即有机会获得SZ61体视显微镜等奖品。同时,为了鼓励广大中国用户参与到本次活动中,Evident中国区特别为每位参赛用户准备了参与奖奖品——折叠插头双线快充一个!参赛即有奖,Evident在收到您的参赛信息后,会尽快为您递送礼品。同时,最先提交显微图像作品的前十名中国用户,以及最先提交显微视频作品的前十名中国用户,均有机会获得EVIDENT显微图像大赛书签一套!(数据以后台显示提交时间为准。)往期获奖作品赏析Justin Zoll(美国),从乙醇溶液中结晶出来的氨基酸L谷氨酰胺和β-丙氨酸制剂,使用偏振滤光片在50X下拍摄。Nathan Renfro(美国),本图像展示了绿色的宝石材料(绿蛋白石),通过显微镜放大后,呈现出类似海岸线鸟瞰的图案,引人注目。Matt Inman(澳大利亚),β-丙氨酸(一种广受欢迎的训练补剂)和l-谷氨酰胺(一种必需氨基酸)水溶液中水分快速蒸发形成的晶体偏振光显微图像。自制可调谐波板。Shyam Rathod(印度),图像显示的是一种名为ABE的治疗疣的外用药物结晶(这种药在波兰有售)。露水被吸管吹到显微镜载玻片上,并被拍摄成单幅图像。使用了延迟器和双交叉偏振滤光片来突出色彩。Javier Ruperez(西班牙),图像显示的是Urania rhipheus蝴蝶翅膀上的鳞片。在20X倍率下拍摄。
  • 美联储4年来首次降息,对国产仪器是福是祸?
    美国联邦储备委员会当地时间18日宣布,将联邦基金利率目标区间下调50个基点,降至4.75%至5.00%之间的水平。这也是2020年来,美联储首次降息。此前,美联储利率从2020年3月16日的0.25%,经过超过10轮加息,一直加到2023年7月27日的5.50%。如今,美联储终于开始降息,以应对经济增长放缓、通胀压力缓解以及就业市场不确定性等方面的挑战。从历史来看,当美联储降息开启后,各国央行一般会跟进降息,全球货币政策由紧缩周期转向宽松周期。  大洋彼岸的“蝴蝶”扇动翅膀,将给全球的资本市场、金融机构产生怎样剧烈的反应?  一般而言,降息意味着资金放在银行的收益变少了,会致使大量资金从银行流出,存款转变为投资或消费。降息同时还意味着贷款利率下降,企业有更多的信心贷款扩大再生产,消费者也敢于贷款购买大件商品,从结果来看,消费与投资增加了,经济逐渐又热闹起来。由于美元是全球贸易结算的主要货币,因此美联储降息也通常被视为经济宽松的信号,有助于提升市场情绪和风险偏好。  对于远在中国的科学仪器市场而言,此次美联储降息,又意味着什么?  首先谈利好的一面,美联储降息会降低美元的吸引力,可能促使部分国际资金从美元资产流向其他市场,包括中国股市。科学仪器这类具有较高成长潜力和盈利能力的产业,在发展过程中需要大量资金支持研发创新,推动技术迭代和产品升级。降息有望降低国内企业的融资成本,具有创新成果的科学仪器研发企业可能更容易获得银行贷款或吸引投资,为企业发展引来一笔“泼天富贵”,提升产品的竞争力。  再往科学仪器产业链的下游看,在A股市场中,新能源板块有望受益于降息带来的政策支持和市场需求增长,出现上涨行情。资本市场也有讨论称,此次美国降息对医药板块具有多方面的利好影响,包括降低企业融资成本、提振市场情绪和风险偏好、推动医药研发和创新、提升医药板块估值以及刺激医疗健康需求等。下半年医药板块展现回暖迹象,随着医疗反腐等影响淡化,资金持续回流,中长期投资价值彰显,科学仪器市场有望感受医药板块的“久旱逢甘霖”。  美联储降息是把“双刃剑”,也给国产仪器带来更大挑战。  同样是美联储降息导致的美元贬值问题,美元贬值后,美国生产的科学仪器产品在国际市场上的价格更具竞争力,出口价格相对降低,在国际市场上更能吸引用户购买。尤其像质谱、核磁、电镜等美国具有强势垄断地位的仪器品类,如果客户原先还因价格或汇率等因素迟疑不定,那么随着美联储降息和美元汇率的低走,许多用户会在这个周期内果断下单采购进口仪器。  眼下国产仪器正经历一波出海热潮,纷纷赶赴欧洲、东南亚、中东、南美等地区“掘金”。但美联储降息导致的美元贬值,也会导致人民币相对升值,国产仪器在国际市场上的价格竞争力下降。原本凭借价格优势在国际市场上占据一定份额的国产仪器,在人民币升值后,价格优势可能减弱,可能面临订单减少的情况。  科学仪器始终是欧美品牌主导的竞争格局。美联储降息背景下,国产仪器在海外的价格优势可能减弱,在本土可能面临进口品牌更有攻势的价格策略。关注美联储降息带来的影响,以及背后折射出的全球经济走向,值得广大科学仪器企业谋定而后动。  关于此次美联储降息,您认为对科学仪器行业最大的影响是什么?欢迎评论区留言。
  • 中科院电镜技术联盟大会首次在元宇宙成功举办
    2022年12月21-24日,中国科学院电镜技术联盟2022年度技术交流大会首次在线上元宇宙空间成功举行。本次会议由中科院电镜技术联盟、中国生物物理学会主办,中科院生物物理研究所承办,国仪量子(合肥)技术有限公司协办,国内外300余位电镜技术与生命科学相关领域的专家学者参会,大会在元宇宙平台、腾讯会议等流媒体平台累计观看量达2560人次。中国科学院电镜技术联盟理事长白雪冬研究员致开幕辞中国科学院电镜技术联盟是由中科院条财局倡议发起,是为合作开展电镜技术交流、培养电镜技术队伍而组成的科研院所合作组织,现有10家发展电镜技术的成员单位,旨在促进和推动电镜技术的交流和发展。联盟每年举办一次技术交流大会,本届大会在国仪量子协办下,创新采用元宇宙形式举行,别开生面,取得圆满成功。生命科学是一门研究生命现象、特征和规律的学科,对提升人类生活质量,推动社会发展具有重大意义。各类先进的科学仪器则是生命科学研究得以有序推进的基础,从给新冠病毒照相到解析生物蛋白结构,从病理学研究到抗癌靶向药的设计,生命科学前进的每一步都离不开电镜技术的发展。元宇宙大会现场为了向大众科普传播电子显微技术在生命科学研究中的应用,大会举行了媒体开放日活动。本届大会主席、中科院生物物理研究所孙飞研究员带来了《给你一把打开微观生命世界的钥匙》主题报告,在报告中,孙飞研究员从我们在宇宙中的坐标切入,引人思考“生命为何如此精彩”;从生命系统的构造,深入细胞这一生命基本组成单元,巧妙引出电镜技术对生命科学领域的重要价值,带领观众领略了电子显微镜下奇妙的微观生命世界;国仪量子教育事业部王丁俐老师从科普教育角度出发,进行了《电镜里的奇妙物语——看到看不到的世界》专题分享,通过“玫瑰花瓣效应”、鲨鱼皮盾鳞结构、北极熊保温之谜等生动案例,介绍了国仪量子以扫描电子显微镜等高端科研级仪器设备为主要载体的微观探究创新实验室,学生在揭秘蝴蝶翅膀色彩之谜、医用敷料研发任务、校园花粉刑侦之旅、光催化之光等趣味课程中,强化实验动手能力,激发科学探索热情。中国科学院生物物理研究所孙飞作科普报告国仪量子教育事业部王丁俐作科普报告在为期四天的学术会议中,一个别开生面的元宇宙大会完美呈现。以“电镜技术与生命科学”为主题,本届大会涵盖了冷冻电镜技术和应用、电镜样品制备技术和创新、电镜设备功能开发等多个子主题。300位专家济济一堂,共同探讨电镜技术与生命科学领域的前沿进展,分享和交流了40多场精彩纷呈的学术报告,一场大咖云集的元宇宙学术盛宴震撼上演。近年来,以国仪量子为代表的电镜新势力快速崛起,引领了中国电镜产业蓬勃发展的全新局面。本次交流会不仅促进了国内电镜领域(特别是生命科学方向)同行之间的研究、技术、方法与管理经验的交流与学习,而且成功探索了一种新型学术会议交流形式,也成为中科院电镜技术联盟在产学研联动方面的有益探索,会为将来的学术交流注入新的活力。
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