科学家认为,这种纳米膜或可解决一个多年悬而未决的全球健康问题:如何将细菌从饮用水中隔离开。该研究发表在《纳米快报》杂志上。
水分子和细菌非常微小,人的裸眼无法看到,科学家一般以纳米为单位来标注其大小。但在显微镜下,水分子和细菌的大小则迥然不同。单个水分子的直径远远小于1纳米,而大多数细菌的大小则有几百纳米。
纽约州立大学水牛城分校的化学家扎维德·罗扎耶夫领导的研究小组,使用嵌段共聚物合成出一种新式纳米膜,该纳米膜含有直径约为55纳米的孔隙, 这种孔隙的大小足以让水分子成为“漏网之鱼”,但细菌却无法通过;而且,嵌段共聚物拥有的特殊属性能让孔隙平均分布于该纳米膜上。
罗扎耶夫表示,商用膜在孔隙密度或孔隙大小的一致性方面都存在局限,但新式纳米膜上的孔隙分布均匀,孔隙的大小也整齐划一,该膜可作过滤膜使 用。并且,这个直径为55纳米的孔隙是迄今为止科学家使用嵌段共聚物制造出的最大的孔隙。增大孔隙会增加水流、降低成本、节省时间。另外,直径为50纳米 到100纳米的孔隙也足够小,任何细菌都无法通过。
新纳米膜拥有的特殊属性要归功于其原始材料嵌段共聚物。嵌段共聚物由化学结构不同且较短的聚合物交替构成。这两个聚合物会相互排斥,但在另一端 会紧紧依附在一起形成一个聚合物。当许多嵌段共聚物混杂在一起时,它们之间的相互排斥力会让它们采用一种有规则的、交替的模式集合在一起。这个自我组装过 程最终得到的结果就是一个由两类不同聚合物组成的固体纳米膜。
为了让该纳米膜上的孔隙平均分布,罗扎耶夫团队移除了其中的一种聚合物。孔隙相对较大是因为组成原初嵌段共聚物的分子具有类似于试管刷状的独特结构。
英国和新加坡研究人员1日报告说,他们制造出能够观测50纳米大小物体的光学显微镜,这是迄今观测能力最强的光学显微镜,也是世界上第一个能在普通白光照明下直接观测纳米级物体的光学显微镜。
英国曼彻斯特大学研究人员和新加坡同行当天在新一期《自然·通信》杂志上报告了这项成果。由于光的衍射特性的限制,光学显微镜的观测极限通常约 为1微米。研究人员通过为光学显微镜添加一种特殊的“透明微米球透镜”,克服了上述障碍,使这一极限达到50纳米,观测能力提高了20倍。
论文第一作者王增波博士告诉新华社记者:“这是目前世界上唯一能在普通白光照明下直接观测纳米级物体的光学显微镜,是一个新的世界纪录。”
据介绍,目前一般使用电子显微镜观测极其微小的物体,但它也有一些缺陷。比如在观测细胞时,电子显微镜只能显示出细胞表面的状况,而不能用于观 测细胞内部结构。之前还有研究人员先为细胞染色,然后利用特制光学显微镜观测染色后的细胞内部结构,但这种方法对病毒无效,因为染料无法进入病毒内部。而 这种新型光学显微镜首次提供了在普通条件下观测细胞内部结构和病毒活动机理的手段。
领导该项研究的曼彻斯特大学教授李琳说,这可能会为观测细胞和病毒的方式带来革命性变化,有助于研发新的药物和疾病治疗方法。
研究人员还表示,利用类似方法可以进一步制造出观测能力更强的光学显微镜。从理论上说,这种基于“透明微米球透镜”的光学显微镜不存在观测极限。(记者 黄堃)
1995年,人们在澳大利亚西南沿海捕获了这只海马
一只海马的标本在澳大利亚博物馆展出了10多年之久,一直无人问津。日前,博物馆的工作人员拉尔夫·福斯特借助于CT扫描对标本进行了仔细分 析,最终发现它属于一个此前科学界未知的海马种群。
1995年,人们在澳大利亚西南沿海捕获了这只海马,随后它便被送到当地一家博物馆。在博物馆,它一直没有引起人们的注意。直到2006年,拉 尔夫·福斯特意识到它并不是一只普通的海马,“我们对这种怪异的小生灵知之甚少,我认为它非常与众不同,于是便开始研究。借助于CT扫描,我获得它骨骼的 3D图片。研究结果显示,这种海马不同于已知的所有海马种群”。
目前已知的海洋生物共有大约23万种,科学家认为这一数字还不到全部种类的30%。福斯特表示,之所以选择“似非而是”这个单词命名这种海马, 原因在于这种海马较为怪异,与预想中的海马相矛盾。现在,科学家正在搜寻这个海马家族的其他成员。发现这只海马的区域被称之为“中光度区”,但戴水肺的潜 水者很难进入这一区域。科学家猜测,在它们最喜欢的栖息地,这种海马可能非常普遍,但这种普遍需要满足特定的条件。除非你能够发现这样的栖息地,否则的 话,你很难发现这种海马。
海马专家、韦茅斯海洋生物公园的克里斯·布朗表示:“不幸的是,由于海洋容易受人类活动影响,很多物种可能在我们发现前就已经灭绝。海马尤为容易受污染和栖息地丧失影响,此次发现的新种海马可能已经在野外灭绝。”(木易)
在NGC 2359中的宇宙泡泡
NGC 2359又被称作“托尔头盔”,是位于大犬座的发射星云,离地球大约有15000光年的距离。据估计,这个星云的直径约有30光年。与之相较,整个银河系的直径约为100000光年。
在这一宇宙结构中,天文学家已经发现了许多宇宙泡泡和宇宙弧线,但是对于它们的存在,一直没有一个合理的解释。在这项新的科学研究中,天文学家最终在这个方面取得了一些进展。
专家表示,主要的原因在于一颗巨大的沃尔夫-拉叶星,它处于泡泡的中心,这一点在图像中可以得到证实。这类恒星含有许多宇宙流星,这些流星不仅 非常巨大而且亮度极高。沃尔夫-拉叶星(通常也被称WR恒星)是相对较老并用质量很大的天体。它们的质量约是太阳质量了20倍,或者更大,它们的主要特性 是其质量以非常高的速率流失。
产生这一现象的主要机制是高速太阳风以每秒2000公里的速度将物质吹离恒星。沃尔夫-拉叶星的平均表面温度非常高,在25000到 50000K(K表示绝对温标)。据每日星系媒体报道,相较而言,太阳的表面温度大约仅有5800K,但是日冕的温度更高,可达到数百万摄氏度。
这项新的科学研究显示,在NGC 2359星云及其它类似的星云中,由于太阳风从沃尔夫-拉叶星中吹出大量的宇宙物质,导致这些宇宙泡泡的产生。然而,该项研究数据同时显示NGC 2359内部运行的其它机制并不在其它类似的位置出现。根据研究,这些观测上的差异可以说明一个推断,那就是位于星云中的沃尔夫-拉叶星可能以超音速的速 度移动。
这仅是一个推测,研究人员计划利用更高级的太空望远镜获取效果更好的全景观测,或许可以证实这颗恒星是否在移动,或者是保持不动。
据国外媒体报道,这项数字海报发明使人们想起汤姆-克鲁斯主演《少数派报告》中的科幻情节,剧中克鲁斯饰演的角色路过一排数字标识牌,这些标识 牌对他的视网膜进行了扫描,并呈现出他感兴趣物品的数字全息图像。同时,当他进入到一家商店时标识牌显示一位美丽女性向他推荐衣物的图像广告。现实中的数 字海报也同样能通过摄像机扫描路过的人是否对海报关注,并适时地改变海报内容。
儿童可以虚拟“试穿衣服”
电影中的数字海报
目前,这项最先进的数字海报通过叠加数字图像,使购物者能够看到衣物穿在自己身上的效果。交互广告商R/GA公司现已向美国鹰牌服饰公司推出系 列童装海报广告,并希望能够进一步拓宽合作领域。野蛮人集团(The Barbarian Group)广告公司执行总裁本杰明-帕尔默(Benjamin Palmer)说:“我们试着揭示人们大脑所思考的事物,如果人们的眼睛是心灵的窗口,那么我们将尽可能地捕捉他们最感兴趣的事物。”
据科学网(kexue.com)了解,面部识别技术已应用多年,但直到目前才应用至商店,这是因为该技术已发展至成熟阶段,并且商业领域能够承 担相关费用。这种最新的数字海报能够探测到人们皱眉和点头的动作,以及更个性化的特征,从而让人们担忧该技术是否会涉及个人隐私问题。
该广告公司有望在今年夏季推广这种新式数字海报,而公司的其它负责人表示,这项技术能真实地识别人们的面孔,一旦你睁开你的眼睛,该系统便会跟踪你。不过,这项新型广告技术距离成熟推广仍有一定的距离,未来它或许可以作为商店的缩影连接至顾客家中电视。
(凹凸曼)
多年来,神经科学家一直在分析大脑在何时何地会活跃
大脑接受外界信息的刺激,如视听信号以物理、化学形式存在,而神经系统只能以神经脉冲的形式传递信息,因此必须把各种物理、化学信号转变为频 率、节奏、波长等神经脉冲来表示不同的信息,这一过程称为编码。就像人们调节收音机的频率,科学家目前已在利用一种脑皮层电流描记的方法,精确描记大脑活 动时的频率、波长等神经脉冲并对其进行分析,以获得有关大脑意识的更多详情,帮助人们从一个全新角度理解大脑的工作机制。
脑生理学的三种工具
多年来,神经科学家一直在分析大脑在何时何地会活跃。最近,华盛顿大学医学院研究人员使用了脑皮层电流描记法,这是一种用临时放置于大脑皮层表面的电极阵列来监测大脑的技术。“分析大脑功能,通常集中于大脑的哪个部位、什么时候产生活跃。”医学院的埃里克·里奥萨德说,而分析大脑活动的频率、波 长为研究脑生理学提供了除脑电图(EEG)、功能性核磁共振成像(fMRI)以外的第三种主要手段。
功能性核磁共振成像技术主要是利用磁振造影来测量神经元活动所引发的血液动力的改变,在大脑中定位某个功能区。脑电图则是将电极放在头皮上,许 多神经元同时放电就产生了脑电波,经脑电图机放大后记录在专门的纸上,得出一定波形、波幅、频率和位相的曲线即为脑电图。放电频率决定了大脑活跃频率或波 长,这是可以用赫兹或秒周期来计量的。脑电图对癫痫诊断价值最大,用脑电图监控外伤或癫痫病人的意识,可以帮助确定诊断和分型,对诊断脑肿瘤或损伤有一定 帮助,也可用来研究睡眠。
相比于脑电图,脑皮层电流描记法能直接记录来自大脑皮层的脑波数据。在临床上,里奥萨德和其他神经外科医生用这种方法来鉴别抗癫痫药物作用源 区,绘制出这些区域以便通过外科手术清除病灶。得到病人允许后,他们将电极阵列放在癫痫病人颅骨以下的大脑皮层表面,监控大脑活动波谱,以找到抗癫痫药物 在大脑中的作用源区,与传统的脑电波监控手段相比,这种方法获得的结果要更加详细。
精细解码脑电波
利用电极阵列收集大脑活跃性频率的数据,可以获得更多重要的内部观察资料。里奥萨德既是神经外科教授,也是神经生物学与生物医学工程教授。他 说:“EEG只能监控40赫兹及以下的频率,但是脑皮层电流描记让我们能对500赫兹以下频率的脑电波活动进行监控,从而能完整地研究大脑活动的生理机 制,得到更好的信号,并能更准确地定位信号的来源去向。”
里奥萨德和同事通过电极阵列来观察外科麻醉后的意识减弱和恢复过程,研究结果发表在去年12月出版的美国《国家科学院院刊》上。他们发现,每个频率都产生了不同的信息,这显示出不同的神经回路会如何随着意识的减弱而变化。
在失去意识过程中,按某种顺序发生了一系列变化,在恢复意识的过程中以相反的顺序重复。某个频率区的活动性称为伽玛带,被认为是神经元与其附近神经元之间交流传输信息的表现,随着伽玛带频率的下降或回归,病人失去或恢复意识。
“不管病人麻醉得有多深,某个大脑网络总是以很低的频率保持活跃性不变,”里奥萨德说,“大脑活跃性频率高低频之间有着某种关联,这种关联也不会变,我们推测这可能与某些记忆回路有关。”
在另一篇发表于2月9日《神经科学杂志》上的研究论文中,里奥萨德和同事证明了,大脑特定区域的波长可以用来测定该区域在当时执行的功能。他们 将一个电极放在多个不同的脑区,包括语言中枢测量脑活性数据,集中分析这些数据显示,病人的许多信息可通过脑区中的活性高频带获得。比如:是否听到了一个 单词?是否准备说出一个他听到或看到的单词?是否正在说一个他听到或看到的单词?
“一直以来,我们把大脑活动频率作为一个整体,用来研究一个现象,但我们发现这些频率并非毫无差别,而是非常多样。”里奥萨德说,“我们用脑皮 层电流描记法分析这些频率,可解码更多的体现大脑活动和认知意向的电流脉冲,因此可更多地从大脑无线电台中获得信息。”(常丽君)