用石墨烯等離子體量子計算;納米金剛石摻雜技術

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研究人員用石墨烯等離子體進行量子計算

維也納大學的Philip Walther教授領導的科學家團隊用石墨烯製造等離子體,構建量子邏輯門。他們已經證明,在由石墨烯製成的納米帶中產生單一的等離子體,不同納米帶中的等離子體可以通過等離子體的電場相互作用,石墨烯強烈的非線性相互作用使得位於兩個不同納米帶中的等離子體不可能跳入同一條納米帶。這種特性滿足製作成量子計算所需的等離子體邏輯門的要求。相關文獻已發表在Nature上。

在等離子體中,光與材料表面上的電子結合,電子可以幫助光子更強烈地相互作用。然而,常規材料中的等離子體衰減速度快,不能達到發生量子效應所需的時間。該項研究發現石墨烯等離子體能夠穩定保持自身的單一性,適合製作成量子邏輯門,構建量子計算機。

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基於石墨烯的雙光子門的示意圖(來源:University of Vienna)


Titania致力於研究新技術,降低無人機零件生產成本

位於西班牙卡迪茲的Titania通過低成本熱固性塑料製造和自動化項目(MALTA 2020)為無人機(UAV)結構開發一種新的非高壓釜(OOA)複合材料製造工藝。該工藝以液態樹脂灌注為基礎,通過消除高壓釜固化的需要,降低了設備成本。據稱,Titania可以將樹脂和高成本的航空級增強材料在環境溫度下進行固化,降低了能源成本,同時保持了材料的性能。Titania與空客工廠合作,利用這項技術生產可以使用在汽車、鐵路、海運項目和風能上的產品。與傳統制造方法相比,該工藝將生產無人機零件的成本降低15%。


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新型納米金剛石“摻雜”技術

華盛頓大學,美國海軍研究實驗室和太平洋西北國家實驗室的研究人員利用高溫高壓納米金剛石摻雜技術將硅與其摻雜,使金剛石發出深紅色的光,這種特性在細胞和組織成像中有望得到應用。該發現發表於2019年5月3日《科學進展》的一篇論文中。研究小組還將該技術用於納米金剛石與氬的摻雜。其摻雜原理是將分子元素摻雜到他們想要添加的元素中來生產納米金剛石,然後使用高溫和高壓來生產含有引入元素的納米金剛石。

接下來,科學家們希望將納米金剛石與另一種稀有氣體氙刻意混合,用於量子傳感和量子通信等領域。該技術還有助於揭開宇宙的奧秘。

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研究人員Abbie Ganas和Matthew Crane(圖片來源:Mark Stone/華盛頓大


一種基於機器人的大型3D打印技術

芬歐匯川集團UPM與ABB和Prenta合作,通過運用生物複合材料開發了UPM Formi 3D打印技術。UPM Formi 3D運用了先進的纖維素纖維和生物聚合物技術,這種生物技術能為3D打印市場提供新的木質材料。UPM Formi 3D以顆粒形式直接生產和銷售,用於熔融顆粒製造(FGF)或3D細絲生產商。顆粒基的印刷與ABB工業機器人以及UPM生物複合材料已經開始被瑞典3D製造商The Wood Region使用。基於機器人的顆粒印刷能夠在較短的交付週期實現大規模3D零件的製造,能夠節省大量的時間和成本。這項技術為設計師和製造商帶來了新的可能性,在傢俱設計、模塑或船舶工業等行業存在潛在的前景。


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在整個電化學過程中觀察單個納米粒子的新方法

一個由波鴻魯爾大學、杜伊斯堡-埃森大學和慕尼黑工業大學組成的團隊發明了一種新方法,可以觀測單個粒子在整個電化學過程中的變化。其成果發表在期刊《德國應用化學》上。該方法首先需製備碳納米電極,用於附著被測粒子,然後將電極一端浸入前驅體溶液,讓前驅體自動吸附到電極上,最終得到組分(金屬鈷和有機碳元素)均勻分佈的對稱粒子。下一步,通過加熱以降解有機化合物,並生成摻雜細小鈷納米顆粒的碳基底,即催化活性材料。這些粒子可以催化水產生氧氣,研究人員通過多次的透射電子顯微鏡和X射線光譜分析,監測粒子的形狀和化學組成,即可知道單個粒子在整個電化學反應中的變化。


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碳納米電極的一端固定有極小的催化粒子(來源:© RUB, Marquard)


磁性斯格明子可成為新型概率計算機的新力量

古登堡大學(JGU)的研究人員成功開發了一種用於概率計算概念的關鍵元件,該元件的結構類似於磁性斯格明子的拓撲結構。

概率計算是電子數據處理的一種新概念,其中信息以概率的形式傳輸,而不是傳統的二進制形式。目前概率計算的難點在於缺少功能位重組器,即不改變序列中數字總數而重新排列數字序列的裝置。而斯格明子具有這樣的功能。研究人員製作出了一個磁性金屬薄膜,並將該薄膜在垂直平面方向進行磁化,這使得其具有磁性斯格明子的特性。研究人員將數據數列傳輸到該薄膜上,發現其上的數據數列排列方式完全不可預測,正是這種不可預測性使得數據的隨機重新排列成為可能,同時又不會丟失任何數據。這項研究結果已發表在《自然納米技術》雜誌上。

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輸入一個特定的初始序列,輸出結構是重新洗牌過的隨機序列(圖源:Andreas Donges)


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