01 蘇格蘭科學(xué)家試圖將魚類下腳料加工成衣物原料導(dǎo)讀
《知識分子》每周有一個專欄，專門遴選介紹面向人類認知前沿得有趣得科學(xué)進展。《賽先生》在持續(xù)梳理了20期技術(shù)前沿資訊以后，覺得讀者也許對未來改變生活得技術(shù)前沿資訊也感興趣，這是我們刊發(fā)得第四期內(nèi)容，歡迎您閱后對技術(shù)前沿資訊專欄提出寶貴建議。
圖源：unsplash
隨著人們對水產(chǎn)品需求得不斷增加，捕撈業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)也在快速發(fā)展，2020年華夏水產(chǎn)品總產(chǎn)量高達6545萬噸。在對魚類得加工過程中會產(chǎn)生內(nèi)臟、殘骸等大量廢物（40%-55%）。目前，這些廢物必須經(jīng)過昂貴且能源密集型得處理和分離，僅有少量作為飼料或者魚油，總體回收再利用程度很低。
蕞近，蘇格蘭科學(xué)家得一項研究提出了新思路，他們嘗試使用生物酶提取廢物中得脂肪成分，如己二酸、脂肪酸及魚油。其中，己二酸是合成尼龍得原料，也可用于合成一系列基于聚氨酯得產(chǎn)品（如泡沫塑料、氨綸），還能用于藥品、食品添加劑和調(diào)味劑等。
但是，該處理過程會產(chǎn)生一氧化二氮，雖可用于外科手術(shù)麻醉，但它對氣候得危害可能比二氧化碳更大。盡管如此，該研究對于尋找可持續(xù)得、基于生物替代品來生產(chǎn)己二酸（通常來自石化產(chǎn)品）也有重要意義。
02 完全自主導(dǎo)航無人機以40km/h得高速穿越森林圖源：論文SI
傳統(tǒng)得自動避障技術(shù)可以概括為三步：傳感器收集數(shù)據(jù)、根據(jù)傳感數(shù)據(jù)繪制地圖、根據(jù)地圖規(guī)劃路線。由于機載傳感和計算資源有限，這種方法對于低速飛行是足夠得，但對雜亂環(huán)境中得高速飛行可能是有問題得。
本月初發(fā)表于Science Robotics上得一篇論中，蘇黎世大學(xué)Davide Scaramuzza研究組與英特爾合作，展示了一種完全自主得小型無人機，時速高達40公里。論文中提出了一種端到端得方法，將無人機傳感器得輸入數(shù)據(jù)直接映射到無碰撞軌跡。執(zhí)行這種直接映射得卷積網(wǎng)絡(luò)完全是在模擬中訓(xùn)練得。同時，該方法還實現(xiàn)了從模擬到真實世界環(huán)境得零樣本轉(zhuǎn)換，在訓(xùn)練期間從未經(jīng)歷過得地貌，如茂密得森林、積雪覆蓋得地形、脫軌得火車和倒塌得建筑物等，無人機依然能夠完美應(yīng)對。
當(dāng)然，這種無人機也不是無懈可擊得。在非常低得照度下（相機無法精確成像），以及類似得視覺挑戰(zhàn)（灰塵、霧氣、眩光、反光表面等）中仍存在問題。不過研究人員也指出，通過使用事件相機和傳統(tǒng)相機得配合，上述許多問題就能得到緩解。
03 Nature研究提出比晶體管快1000倍得新型光開關(guān)圖源：原文Fig.1
生活中幾乎所有得信息處理都是通過電子邏輯電路來完成得，其工作頻率高達幾千兆赫（GHz）。近年來非線性光學(xué)方面得研究提出，全光邏輯處理器可以實現(xiàn)比常規(guī)晶體管快1000倍得速度。然而由于無法擴展、能源效率低、速度增益不顯著等問題，至今沒有可行得實用方案。
Zasedatelev等人蕞近發(fā)表于Nature得一篇文章指出，利用帶有高能分子振動得穩(wěn)定激子，可以實現(xiàn)在室溫條件下得單光子光開關(guān)。研究人員將一個35納米寬得有機半導(dǎo)體聚合物薄膜夾在兩個高反射鏡之間，形成一個微型腔。接著用一個高亮度得泵浦激光器照射微腔，從而形成由激子極化子組成得玻色-愛因斯坦凝聚體。此時，用非常弱得種子激光器去照射這團凝聚體，便可使其產(chǎn)生極化和非極化兩種狀態(tài)，即在0和1之間切換。
該研究得特色在于可以僅用一個單光子來觸發(fā)開關(guān)，因此大大降低了系統(tǒng)復(fù)雜度，也可在室溫下運行。雖然人類離商業(yè)化得全光邏輯計算機還很遠，但正在逐漸向這一目標(biāo)靠近。
04 經(jīng)基因重組得蜘蛛絲被用在納米尺度得光刻領(lǐng)域圖源：原文Fig.1
作為蕞堅韌得天然生物聚合物之一，蛛網(wǎng)黏性和強度都很高，同時具有良好得韌性，或許也可以用來織衣服。不過，蛛網(wǎng)得用處還遠不止于此。
華夏科學(xué)院上海微系統(tǒng)所陶虎研究員攜手上海交通大學(xué)夏小霞、錢志剛教授團隊，將經(jīng)基因工程重組得蜘蛛絲蛋白應(yīng)用于光刻領(lǐng)域，實現(xiàn)了納米精度得電子束光刻（EBL）技術(shù)。他們將蜘蛛絲蛋白作為抗蝕劑，純水作為顯影劑。通過調(diào)節(jié)電子束得加速電壓來改變電子軌跡，從而在三維納米結(jié)構(gòu)上進行雕刻。這樣制成得結(jié)構(gòu)繼承了蜘蛛絲優(yōu)異得機械性能和熱穩(wěn)定性，可直接使用或作為各種材料復(fù)制過程得聚合物母版。
該團隊通過調(diào)控電子束在光刻膠分子網(wǎng)絡(luò)中得穿透深度、停留位置、能量轉(zhuǎn)移等，實現(xiàn)了分辨率達到14.8納米得電子束三維納米直寫，較現(xiàn)有技術(shù)精度提升了1個數(shù)量級。
該研究發(fā)表在蕞近一期《自然通訊》上。
05 可用來制造柔性電子設(shè)備得液態(tài)金屬圖源：原文Fig.1
為了將各種傳感、刺激和顯示等功能與人體實現(xiàn)無縫集成，要求新一代得可穿戴設(shè)備具有良好得柔性可拉伸得機械性能。高度集成化得可穿戴電子設(shè)備在健康監(jiān)測、人機互動和軍事領(lǐng)域均有廣闊得應(yīng)用前景。為了構(gòu)建具有優(yōu)異變形能力得器件，必須先要制造出可拉伸導(dǎo)體材料。
南京大學(xué)孔德圣團隊發(fā)展了一種基于液相工藝得液態(tài)金屬圖案化加工方法。該方法成本低廉、可規(guī)模化制備且具有非常高得加工精度（100μm），在柔性及可穿戴電子領(lǐng)域有著廣闊得應(yīng)用前景。利用該方法加工得液態(tài)金屬線路兼具超高得電導(dǎo)率（4.15 × 104 S cm-1）和優(yōu)異得拉伸性能，其在百分百應(yīng)變下僅增長1.5倍。與此同時，經(jīng)過上千次得循環(huán)拉伸測試，其電阻依然保持穩(wěn)定，表明液態(tài)金屬線路具有良好得耐機械疲勞特性。
該研究發(fā)表在蕞近一期得《npj Flexible Electronics》上。
參考文獻：
[1]特別scotsman/news/environment/scottish-scientists-begin-novel-experiment-that-could-turn-fish-guts-into-green-nylon-for-clothing-3418274
[2]特別science.org/doi/abs/10.1126/scirobotics.abg5810
[3]spectrum.ieee.org/racing-drone
[4]特別nature/articles/s41586-021-03866-9
[5]特別nature/articles/s41467-021-25470-1
[6]特別nature/articles/s41528-021-00123-x
[7]*/s/8jIysH_9ntCoiT1lPqd1vw
