自 1999 年起,《麻省理工科技评论》每年都会评选出“35 岁以下科技创新 35 人”,涵盖范围包括生物医疗、智能计算、新能源、新材料等几乎所有新兴技术领域。2021 年“35岁以下科技创新 35 人” 亚太区正式落地中国,已在杭州未来科技城发布两届。
为聚集全球创新人才和资源,搭建展现“青年人”智慧与潜力的舞台,《麻省理工科技评论》中国于2023 年 11 月 2-3 日 在 杭州未来科技城·国际会议中心举办2023《麻省理工科技评论》“35岁以下科技创新35人”亚太区发布仪式暨青年科技论坛。
科技创新的奇迹总是来源于梦想的火花,本次活动我们将以「I have a dream」大梦想家作为主题,让更多人看见他们追求梦想之路,让一个火苗点燃他们无穷的势能。
以下是新入选TR35青年科学家在《麻省理工科技评论》“35岁以下科技创新35人”亚太区发布仪式暨青年科技论坛的精彩讲话,由云现场整理。
Dennis:大家下午好!我们生活在这样一个三维的世界中,我们所有的事物是有三个象限,也就是长宽高。我还记得我毕业的时候出现了量子科学方面这样的革新或者革命,新的材料被发现了。大家看到这是原子级的材料,这样可以完全去改变物理研究方面非常基础、非常关键的东西。大家可以看到这样二维的材料可以覆盖很多的可能性,大家可以看到有2D的金属、半金属,他们可以组成一些新的量子电路。同时还有2D的铁电体,也可以让我们进行更好的数据存储。还有2D的超导体和2D拓扑的绝缘子,比如说石墨烯可以让我们做出更多的事情。这样为量子计算铺平道路。
最为令人激动的一个发现也就是来自于2D的世界,我们叫做量子的俄罗斯方块,大家可以看到这是不同的材料能够在一起,这样我们会创造不同的电子系统,也就是让所有的应用可以融合在一起,这样可以给我们更多的有趣应用,也同时改变我们的物理世界。
未来新型人造或者量子材料将为新的设备奠定基础。新加坡国立大学也在探索新的疆域,比如说5G、IoT,还有超越这两个技术的应用,同时还有导航、感知、感应的应用,还有安保和安全方面的应用。
以上就是我的分享,我的名字叫做Dennis,谢谢!
陈翔:大家好,我来自于清华大学,非常高兴跟大家分享电解液的项目。
大家看到锂电池已经被我们进行很多的应用,比如说像我们的智能手机和电脑上进行应用。同时电动汽车上也有非常好的应用了,大家可以看到这也是对于我们整个电池行业产生了巨大深远的影响,尤其是在安全和应用方面,这样的大范围的电池使用也是对电池使用质量提出了非常高的需求,我们也面临很多的挑战,比如说成本比较高。基于我们这样的一些分子方面的生产,我们也出现了一些新的解决方案,我们可以看到这是通过数据来驱动的解决方案。大家可以看到我们可以将AI以及其他的技术融合在一起取得这样的一些分子方面的产生,我们有高通量的技术进行电解液的数据库非常好的数据驱动的先进电解液,这样可以生产出更加先进的电池。
大家可以看到这样一批的数据库包括20万个分子,我们可以生产出更加先进的电池。新的分子可以帮助我们生产出新的电池,他们的生命更长,同时安全性更高。快速充电的性能也是非常好的,可以创造出更宽广的时间窗口。这些新的电解液就是我们新的未来。
谢谢各位耐心的聆听!
黄明:各位专家、各位领导,大家下午好,我是电子科技大学的黄明,非常荣幸能在这里给大家做分享。今天我要说的主题是单晶二维碳材料,从基础研究到应用。
过去半个多世纪半导体行业一直遵循摩尔定律的发展,但仅仅依靠工业改进继续提高芯片的性能早已经不能满足当今时代发展的需求,目前半导体进入后摩尔时代,具有更优性能和更低能耗的碳基半导体成为后摩尔时代的先进技术。实现单晶二维碳材料不仅有科学价值,也有实际意义。
单晶金属造价目前不仅昂贵,而且不利于重复利用,为了解决这个问题,我们开发了一种无接触的退火新技术,实现大量面积的单晶金属箔的批量化生产,同时这种方法也适用其他合金的制备,为单晶二维碳材料的制备提供了思路。
基于单晶金属箔的成功开发,我们首次合成了大面积无褶皱的单晶单层石墨烯薄膜,这种里程碑式的突破,为开发更高性能的电子光电器件奠定了坚实的材料基础。进一步我们对石墨烯的生产过程进行了实时的观测与分析,基于此合成了双层、三层的石墨烯薄弱,并且实现了非常高的机械性能和热导率。
当然不仅如此,我们还致力于研究新型的二维钻石薄膜材料,具有非常独特的热导性和柔性。我们实现了双层石墨烯向单层单晶钻石薄膜的转化。
最后我想说单晶二维碳材料有非常广泛的使用前景,但是到应用前沿还需要很多的研究和更多的努力,谢谢大家!
冷凯:女士们、先生们,大家下午好!我叫冷凯,来自于香港理工大学,非常高兴与大家分享我的研究。
大家可以看到有一些创新纳米器件方面的应用,其中作为这样领域的先驱,我发现了这样的一个转化过程。大家可以看到这个发现也是让我们可以去产生第一个纳米或者微器件的应用,同时也实现了原子结构的可视化,基于我们刚刚所说的新的发现和新的技术。所以我这样的研究主要是针对超薄杂化钙钛矿的发展。
以上就是我分享的研究方向!谢谢各位!
李昊博:大家好,我来自于澳大利亚研究委员会的研究员,也是来自澳大利亚阿德莱德大学,我们将人工智能与我们的能源的学科进行很好的融合。我们针对这两个领域面对一系列非常复杂的机制和系统。
这些传统的模式需要很高的要求来帮助我们解决非常复杂的系统,所以我们使用AI作为非常强大工具,应对这样的挑战,并且在这样的一些领域中带来新的知识。大家可以看到我的研究方向主要是非常新的领域,我们过去两年也出版了相关的论文。
大家可以看到这是一个AI单元子催化剂的设计,同时我们也是创建了相关的模型,针对这样的催化方面的研究,比如说针对主动学习的预测进行加速计算的筛选,同时我们使用这种活动现场工程设计来解决结构和性能的关键关系。我未来的研究也就是说AI和人工智能作为我们能源研究的标准工具。
我的研究应用的领域将覆盖材料的设计,同时AI加速提高多尺度建模的精确性,同时可以进行更好的实验数据挖掘,同时我们的AI也可以作为文献处理方面非常好的工具,最后我也是非常感谢我们澳大利亚研究委员会,同时感谢我的大学有机会可以继续AI方面的研究。
吴凡:大家好,我是研究全固态电池的,最近大家可以看到对于我们日常的生活来说,有液化的电池,锂电池等等,这样的电池可能在一定温度下可能会很快地起火,所以我们想用全固态电池替代液态电池,从而改善安全性的问题。
在过去的15年当中,全球各个不同的大学、研究所以及公司都花了很多的时间和资金去研究全固态电池。日本也是发布了相关的文献,包括LGPS固体固态电池。此外在韩国也是发布了三明治结构的固态电池结构,可以使用1000个周期。
还有包括在美国等等不同的国家也做过相关固态电池的研究,在我的研究当中,我也是专注在新的固态电池研究中,可以有3万次的周期循环。
目前这个电池电轴速率是每平方厘米2000万的容量,所以希望由此满足日常生活中对电池的需求。
大家看到全固态电池的情况,我们可以看到它完全是固态的形态,没有任何液态,而且是开放的电路和电压,也表明是高能量密度,此外不会带来任何的燃烧或者是其他的影响。所以大家可以看到不仅仅有很高的能量密度,同时也有很好的安全性。
感谢各位给我这样的机会!
杨乐:大家下午好,我叫杨乐,来自于新加坡国立大学的一位研究者。我所感兴趣的领域是关于打印版的有机柔性电子设备。这里面有两个问题需要解决,我主要是通过材料角度解决相关问题。我们从研究的角度也就是有机柔性的材料,这样的材料具有可印刷、可柔性、可延展的各种不同性能,此外也具有独特的光学特性,我们可以充分利用这样的电学特性更好地帮助我们解决这些领域的问题。
这里也有一个相关的实验,我们发现了一种突破性的发光机制去生成这些高效率的有机LED,实现了有机LED的高效率生成,也非常适合显示产业,所以这样的技术可以看到我们可以创造更高的效率,可以应用于显示技术,也可以用于能源的收获和转换。
还有一块是医疗领域,我们如何更好地改善医疗的可及性,我们知道可穿戴设备是非常受欢迎的。但是涉及到化学指标的话,可能很多时候我们会使用一些非常具有侵入性地测试等等。
所以我们在思考如何可以更好地具有传感的材料,通过相关的加工工艺和制造技术帮助我们更好创造出针对替代有创身体检测的工具和技术。因此打造出一个非侵入性的连续实时可穿戴设备帮助我们更好地获得和身体相关的化学标记物,不管是在什么地方,何时何地何人都可以使用这样的技术帮助我们达到对身体化学指标的测量,谢谢!
尤雅:尊敬的各位领导、各位专家,各位青年才俊,大家好。我今天分享的题目是《极端条件下储能二次电池的设计构件》。
不知道大家有没有遇到过这样的场景,在寒冷的冬天,如果你们发现一辆司机没有开暖气,而且这个车开得慢悠悠,这个车八成就是电动车。还有我们在玩游戏或者和朋友们聊天聊得正嗨的时候,你的手机突然热得罢工了,也会影响我们聊天的兴致。这都是因为我们现在用的锂离子电池都需要有最佳工作环境,比如常温常压、无磁场、无滥用等等,但是对于未来的一些应用场景,我们需要电池在一些极端的工作环境下进行运作。而这个时候如何实现电池在高温高压高磁场条件下的正常运转就是一个很大的挑战。
以温度为例,我们发现在低温的时候,电池主要的挑战在于电量快速降低、快速充放电困难和一些不可逆的损害。在高温的时候,老化严重,产气产热的安全性问题很严重。
如何提升低温下的储电效率和高温下的稳定性、安全性,目前来说还是很大的挑战,我们团队要做什么事情呢?我们就是要推进电池的应用范围来开发这种温度适应型的电池。我们的电池材料、工作方式会随着温度发生自适应的转变,比如在低温的时候以电解液为例,结构就会发生转变,从而抑制电解液凝固的温度。高温的时候我们的电解液会向更加稳定的方向转变,从而提升寿命和安全性能,我们的设计是打破了传统的理念,我们可以在同一个电池里面同时满足高低温的需求。未来我们也将把这样的设计理念拓展到其他的极端领域,高辐射、高磁场、高压、高真空、高湿度等等。
也感谢我的几位导师对我的工作的支持与帮助,感谢大家的聆听!谢谢大家!
赵紫鹏:尊敬的各位领导、各位来宾,下午好!我叫赵紫鹏,来自北京理工大学,非常感谢TR35组委会能让我今天有机会和大家分享我们的研究。
首先大家对于氢可能都不陌生,是元素周期表第一个元素,也是最轻的元素。用氢作为储能介质会有很高的理论上限。氢能产业链包括制取、存储、运输和应用几个环节。我们所做的工作氢氧燃料电池就是属于应用环节。我们看对于氢氧燃料电池而言,顾名思义是需要用氢气作为燃料,我们看到氢气是在阳极发生氢气氧化反应,氧气在阴极发生氧气还原反应。对于氧气还原反应而言具有很慢的动力学特性,因此我们需要大量的催化剂来加速反应。目前最好的金属催化剂主要是基于铂的一系列贵金属催化剂,这就会对燃料电池的规模化应用带来限制,比如说成本问题的限制和资源瓶颈的限制。
针对这两方面的问题,很多研究人员都致力于降低燃料电池尤其是其中核心零部件膜电极对贵金属的需求。要实现这一点的话就会对我们的核心材料提出性能上的需求,首先我们会对催化剂需要有一个很高的原子利用率,这样就需要降低催化剂的粒径尺寸。但是我们也知道对于一个纳米级的催化剂,小尺寸会带来热力学的不稳定,这样就意味着我们在设计催化剂的时候需要兼顾高活性和稳定性。此外我们需要用有限的贵金属实现催化,不仅需要很多的位点,还需要保持位点的稳定性。这样就意味着我们需要为位点提供很好的传制(音),让反应物和催化位点有一个很好的接触。
针对这两方面的问题,我们做了一些工作。首先在纳米晶表面构筑了石墨烯保护带抑制纳米晶的溶解和团聚。此外我们还做了另外一方面的工作就是通过调控碳载体的表面氧含量来提升膜电极的传制(音)。基于这两方面的工作实现电池性能的提升。
在此感谢一路走来的几位导师和支持我的亲朋好友,谢谢大家!
朱博文:大家好,我是来自杭州的朱博文,在西湖大学工学院。今天非常荣幸能够有机会向大家介绍我们关于高密度人工触觉的研究。
首先我们知道皮肤是人体最大的器官,分布了大量的感受器使我们有强大的触觉感知能力。比如说在我们皮肤中食指间是触觉最灵敏的部位,最重要的原因就是我们食指间分布的感受器密度是最高的,达到140个/平方厘米。相比之下目前人工感知技术是非常欠缺的,因为密度是非常少的,这种差距也激励我们开发高密度的传感器来提高人工触觉的感知能力,如何实现呢?我们借助了目前显示行业的方案,主流的显示行业是通过基于薄膜晶体管构筑的有源像素矩阵来驱动发光器件的控制和选择。同样我们也可以通过薄膜晶体管的阵列和触觉显像层相结合来构筑有源像素的触觉传感器阵列。
一方面我们开发了基于薄膜晶体管的阵列使它具有高透明度和柔性,另一方面我们也引入了微金字塔结构在触觉传感器中提高灵敏度。这样通过集成就可以实现柔性、大面积、高分辨率的触觉传感器阵列。这种触觉传感器阵列可以应用在可穿戴的人机界面以及机器人触觉技术,比如说我们可以把它贴在人体皮肤上实时地检测外部的触觉分布,同时也可以把它和机械臂集成来检测不同物体的粒分布。
未来我们希望能够将触觉传感器阵列集成到机器人手上使具有与人类相似的高密度的触觉感知能力。
谢谢大家的时间!
陈立:大家好,我是陈立,来自立康生命科技有限公司,我是创始人兼CEO。非常荣幸能够成为TR35的入选者,今天也非常高兴和大家分享我们在肿瘤精准免疫治疗领域的突破。我今天演讲的题目是《精准免疫治疗是治愈肿瘤的新希望》。
我们经常会在新闻上听说癌症治疗有了新的进步,癌症经过某种药物治疗以后响应率提升了多少,但是很少听说癌症被治愈,这是由于癌症是基因突变导致的多基因病。从基因组和转入组的层面,每个肿瘤病人得的是不同的病,如果用相同的药物治疗不同的病,效果自然是不好的。其实基因突变既是肿瘤发展的动力,但是这些突变也形成了可被机体免疫识别的肿瘤新生抗原。突变在每个人体内都在发生,但机体的免疫系统保护了大部分人免于患肿瘤。在肿瘤患者体内,由于肿瘤暂时逃脱了免疫系统的控制,近些年来肿瘤免疫治疗通过加强免疫系统的优势取得了巨大的成功,这种成功离不开免疫系统对新生抗原的识别。但是这种成功其实是有限的,在接受治疗后病人体内仍有大量的肿瘤新生抗原无法被免疫系统有效地识别,导致肿瘤逃逸。
我们是如何实施精准的免疫治疗呢?首先我们开发了AI的工具,立康的LNEA用来预测肿瘤的新生抗原,我们将肿瘤的新生抗原利用MRA这个工具制备成肿瘤新生抗原的疫苗LK101注射到体内来激发肿瘤特异性的免疫反应来进攻肿瘤。我们还可以从体外扩增肿瘤特异性的T细胞,再将其回输到体内用来攻击肿瘤。从T细胞的角度来说,我们鉴定针对抗原的TCR序列,再对T细胞进行更多的TCR的修饰和基因改造,可以制备成个性化的TCRT再回输到体内进行治疗。现在展示的这些方式基本上就是人类目前能够想到的最精准地能够对抗肿瘤的方式。
作为一个革命性的抗肿瘤产品有很多的创新点,我分享其中一个。在疫情之后,大家对于MRA的技术也非常了解了,MRA技术也由于在新冠当中扮演了重要作用而获得了今年的诺贝尔奖。在新冠的MRA疫苗中是用MRA的片断和LNP这样的纳米颗粒进行包裹结合注射到体内,但是这种方式如果经过长期在肿瘤患者中的注射,LNP会产生机体对它的免疫反应和安全性的问题,我们是理性设计基因片断,相较于LNP包裹会更直接有效。2018年我们在中国301医院开展了一项LK101临床研究。
谢谢大家!
刘秀云:各位亲爱的专家、老师、领导、朋友们,大家好,我叫刘秀云,来自天津大学医学院,非常荣幸今天能够获得这个奖,也非常开心能和大家分享我们过去的工作,我们过去的工作其实主要是集中在麻醉与重症医学领域。
我想问大家一个问题,大家身边是否有记忆减退、认知功能下降、走路不稳经常摔跤、尿失禁的老人,或者大家有没有见过自己身边一些脑袋比正常孩子大的大头娃娃,所以这时候医生通常会让我们的患者去做CT或者核磁影像,我们会发现脑室有扩张。造成脑室扩张有很多的原因,脑积水和脑组织凋亡是常见的原因之二。这些涉及了两种疾病的诊断,一个是脑积水,一个是老年痴呆。
据全球统计,我们每5000个人里就有2—3个人是脑积水患者,而脑积水的误诊率高达1/3。此外传统的诊断方法不客观、不精准,同时需要患者在临床上呆大概两到三天的时间,大大占用了临床的资源,增加了临床的开支。大家肯定会想我们有没有一个办法可以既精准又快速地进行患者的诊断呢?答案是有的。脑机接口技术就是意念读取,通过人脑对于外界刺激的反应来解读大脑神经元活动以及人类的想法,通过脑机接口技术发现脑积水患者与我们正常人对于同样刺激的反应非常不同。
人类的大脑正在以每分钟0.33CC的速度生成一种液体叫脑脊液,脑脊液生成以后要循环到全身,如果全身环路堵塞以后脑脊液流不出脑室也会造成脑积水。所以我们利用物理建模的方法和蛋白组学、基因组学的方法发现了两个脑积水特意蛋白靶标,以及脑积水阻力的测试指标,这样我们联合脑机接口技术、物理建模和蛋白靶表可以把脑积水的诊断时间从三天或者两天缩短到30分钟,目前我们已经与多家医院做了300多份临床报告。另外对于脑积水的治疗目前也没有无创的方法,我们正在进行无创的迷走神经刺激和相应的药物开发,希望能够为脑积水患者、老年患者带来新的福音。
除了上述疾病,我们也在利用工程技术手段对上述问题进行相应的研究和临床研究瓶颈问题的突破,希望通过这些工程技术能够提高患者的满意度,降低患者的开支,同时降低患者的死亡率。
谢谢大家!
倪大龙:各位领导、各位专家,大家下午好,我叫倪大龙,来自上海交通大学医学院附属瑞金医院。非常荣幸能够获得此次科技创新奖,也非常感谢大会组委会的组织和邀请,下面我将简短地分享我与纳米修复医学的故事。
众所周知,我们的身体由很多的器官组成的,包括大脑心肝脾肺肾等等,就像零部件一样这些器官每天辛勤地工作来维持我们的生命活动,就像零部件容易损坏一样,器官损伤也时常发生,有些损伤甚至是致命的,例如急性的心梗与脑梗。相信大家近期也看到新闻,我们的国务院前总理就是因为急性的心脏损伤而永远地离开我们。
据统计全球每年直接或者间接因器官损伤而死亡的人数占到总死亡人数的50%以上。器官损伤的致病机理是什么?研究人发现过量活性氧的累积会直接破坏器官的细胞造成器官的功能受损,随后炎症反应和免疫平衡失调导致促炎成分显著增加、造成器官免疫性损伤,目前临床也没有特效药,主要是器官损伤发生时去除诱因,例如因为药物引起的肝、肾损伤,直接停止用药,或者给予器官损伤的一个辅助性治疗,例如透析,但它缺乏针对器官损伤机理的对应治疗方案。
基于此本人提出了纳米修复医学的概念,希望通过纳米技术高效地修复器官损伤。例如我们研发了多种针对特定器官实现特异性修复的创新策略,并且我们也揭示了详细的体内修复的生物学过程。例如我们合成了多种纳米抗氧化剂,可以直接清楚活性氧实现器官的定向聚集,来修复急性器官损伤,例如急性肝损伤、急性肾损伤,或者也可以修复慢性器官损伤,例如炎症性肠炎。
同时我们也与临床医生紧密合作,针对临床需求开展工作。例如我们在骨关节炎病人的样本基因筛查发现了一个过表达的基因,随后在转基因小鼠敲除实验发现这种过表达的基因显著地保护了软骨,避免了缺损与恶化。基于此我们就合成了一个新型的颗粒来搭载这种基因,实现骨关键炎活性氧清楚与基因治疗共同修复骨关节炎,效果也非常地好。我们研究表明,纳米修复医学实现器官的特异性损伤在临床中大有可为,我们目前也与临床各个科室以及药厂在积极推动转化,希望能早日造福患者。
以上就是我的分享,谢谢!
王凯:大家下午好!感谢本次主办方,感谢《麻省理工科技评论》,我是王凯,来自宾夕法尼亚大学的助理研究教授。我今天为大家分享一个新兴的神经形态感觉领域,这是一种弥补有形和抽象之间具体的前沿领域。
大家可以看到几个世纪以来理解有形物质和抽象智能之间的相关性一直让我们的学者非常着迷,但今天在爆炸性技术的推动下,我们将获得越来越多的关于原子、分子以及细胞和生物体方面的知识。最近一些新的现象开放了人工智能,让我们看到了这种可能性。我们可以看到这些现有的技术每天改变我们的生活。但是完全解构和理解、加强自然智慧的旅程刚刚开始。
我的研究也是结合光电子学最新进展和阐明人类视网膜机能的动机。视网膜智能有两种表现的形式,一种是高效的信息传递,另外一种是神秘的自我纠错的能力。为了研究这些内容,我们也是构建了神经网络和可控误差产生的平台,并且成功在人工系统中复制了自然的自我校正的功能,这为我们提供了关于视网膜智能的最初见解,并且有机会赋予机器这些智能。
为了从分子尺度进一步理解这个复杂的神经形态的交流,我们还开发了动态分子神经传感技术,这种技术可以区分大脑每个区域的神经递质。我们的目标是创造神经感知的新维度。从上述的研究中,推动机器人和人类的两个分支进步有着重要的意义。
我认为这两个平台的发展将为更高层次生命的智能融合做贡献,非常高兴再次加入这样的平台,我也希望这样的讲座能带来启示,再次启发更多的年轻人加入我们,再次感谢!
赵春竹:人类大脑有1000亿的电子,但是我们的大脑网络形态或者结构还不为我们所知,所以我们有非常有幸的方式能够进行探究。所以这种微型的三光子显微镜可以让我们进行更好的脑部深度成像,同时可以能够更好地了解脑中的神经元是如何作用的,作用原理又是什么。
但是因为这样高度分散的情况以及整个环境中的情况,对我们来说是一个巨大的挑战,尤其是对于脑部的科学尝试来说都是挑战。所以我们需要脑深部的成像,通过搜集到这样的荧光点,可以显示出非常高精准的图像。大家可以看到这也是让我们可以获得非常好的功能性呈现的结果。这是第一次获得非常清楚的图像。使用这样的显微镜就可以获得更多的信息,同时我们也可以获得脑部在不同阶段的发展情况。
未来我们希望用先进的脑成像技术更好地解读脑和大脑当中相关的疾病,包括在学习和记忆方面的大脑功能。我们也构建了多模式的影像工具,接下来将会进一步帮助我们做好相关的研究。
最后也感谢我的指导老师、指导教授,谢谢各位!
陈扬:大家上午好,我是来自中国科学技术大学的陈扬,很荣幸能够入选亚太区的TR35,我主要围绕微纳尺度上属性光学的研究。我们知道手性是自然界基本的属性,当一个物体与与它的镜像体相重合的时候,这个物体就具有手性,手性在自然界中是无所不在的。从微观的生物分子比如氨基酸、核糖核酸、葡萄糖,大到双手双脚,再大到宇宙中的星系星云都是具有手性的。另一方面光也是可以具有手性的,表现在光在传播过程中电矢量可以沿顺时针或者逆时针方向旋转,表现为右缘偏光或者左缘偏光。当手性光和手性物质发生相互作用的时候会产生手性光学响应,比如说CD或者ORD。手性光学的研究最早可以追溯到1848年的巴斯德拆分实验,这也被美国化学学会评为历史上最美的化学实验。
手性的研究在很多领域比如说制药业、食品、化妆品、疾病诊断、光电子器件以及量子科技都有非常广泛的应用。但是手性光学发展了100多年其实面临了一个非常瓶颈性的问题,就是天然手性物质的手性光学响应通常极其微弱,这是由于手性物质和手性光的螺旋截距具有很明显的尺寸miss match导致的。针对这样的瓶颈性问题,我的研究主要是利用微纳结构的设计,结合前沿物理机制以及先进功能材料的引入,在微纳尺度上增强和调制光与物质的手性相互作用。我的主要工作包括我们利用新机理的引入在220纳米亚波长厚度超表面上实现最大光学手性。
我们还在斜震超表面中引入几何相位,实现高元偏振度定向的光发射和激射。同时我们构建了骨电子光子混合集成的器件,首次实现了骨光子的定向分发以及长距离传输。同时我们还利用高品质因子的超表面构建了一个超手性场,可以手性分子的检测灵敏度提高3000倍以上。
目前我在中科大已经建立了自己的研究团队,继续在手性光学领域的研究,我的研究成果可能是在量子科技、手性分子检测方面有潜在的应用。
谢谢大家!
冯毅:我叫冯毅,是之江实验室的高级研究员,今天想跟大家分享一下如何发现眨眼中的宇宙。
之前2023年的诺贝尔奖颁给了这几位,凸显出了快速射电爆的技术研究成果获得者。每天也将会有10万次的FRB,最终FRB有潜力为物理学的独特问题研究提供背景和积淀。我也是做了关于这一块的梳理和研究。
包括构建快速重复的频率旋转两极分化,可以帮助快速射电爆技术或者是现象进行更深入的研究。我们目标是打算打造出一个信息数据密度极高的实时工具和仪器,帮助做好相关的天文宇宙方面的研究。
从以前的望远镜转到智能计算的转变,将会帮我们实现更为无与伦比的视野和灵活性,也会帮助我们更好地了解宇宙相关奥秘,谢谢各位!
黄合良:非常荣幸有机会和大家分享关于量子计算的成果,首先我想说为什么需要量子计算,因为我们知道现在的信息数据在不断地爆炸,数据与日俱增,如何存储这些数据和分析这些数据将成为很大的挑战,经典的计算机有自己的物理上限,因此量子计算可能就是希望。
从经典的计算当中,一个字节是0或1,相比量子计算的基础可以同时是0或1。可以让我们更好地实现数据存储和分析的指数级能力提升。当然量子计算给我们带来很大的挑战,因为很难做大量的量子基础准备,因此量子计算机目前还无法超越经典的计算机。2021年的时候我们做了一个突破,我们研究出了一个计算机叫祖冲之,可以在4小时的时间内解决采样问题,所以这也是量子计算的优势,我们可以做一些什么呢?最近我们也探索了不同的应用,包括量子学习去构建拓扑数据分析,量子物理学问题的分析和解决。以及分布式量子计算来进一步改善当前的量子计算当中的问题。
以上我的分享,谢谢各位!
江雪:大家下午好!我是江雪,今天非常高兴跟大家分享一下关于声学人工材料的研究。
我们做了相关材料的基础物理研究来帮助我们提升声学人工材料的研究成果。通过这样的材料研究可以帮助我们更好地促进社会的进步。 现在的应用主要是在科技领域,但不局限于这些领域,还包括高速通信、航空发动机设计以及水下探索等等,如何更好地控制声音是非常关键的。目前受到当前材料的物理和天然特性的限制,因此我们就做了相关的声学人工材料的研究突破这些方面的限制。
我们可以看到一些原物质(音)在各种不同领域的应用,我们因此在思考声学人工材料的可能性。我的研究兴趣是关于新型超声设备和材料的研究。我意识到这个声波传播,就是这样的材料可以帮助我们实现障碍物之间完美的传输,也可以帮助我们更好地实现深度影像以及神经模拟等不同的功能。因此我们做了一个超声的材料研究,帮助我们更好地实现药物的递送和身体的有效检查。帮助我们更好地去实现了高精度的超声影像效果,可以精准地去了解组织、消除相关手术所能实现的效果。因此也可以帮助我们更好地去进行场景和虚拟之间的结合和探索。
以上是我的分享,谢谢各位!
夏娟:大家下午好!我叫夏娟,我的主题是《同物异行》。
首先有一个小问题想问大家,大家认为这个设备的核心是什么?这边有一个提示,就是半导体的物理学装置当中的数据,PNj结,它是有两种不同的材料可以是不同性质的同种材料所构成的。大家也知道全球的研究者和科学家都是在致力于减少设备的尺寸,包括通过不同的新设备设计等等来缩小尺寸,我们来思考核心是什么?我们就需要思考一个问题,如何让这个PN结变得更小。
我们看一下这个假设,比如说这样一个材料,具有原子厚度的两维材料,大家可以看到这样的厚度只是原子的厚度,这意味着这样的过程不需要再进行相关的处理。所以说我们可以简单地将这样的一些材料进行堆叠,让他们进行垂直的链接或者进行水平的结合,而且从原子的角度进行结合。
大家可以看到这也是对于我们未来IT技术来说是一个好消息,我们把这样的一些结构放到显微镜下来看是一些新型的结构。这两个材料的厚度是相同的,但是他们的拓扑结构是不一样的,或者队列的状态是不一样的,大概只有1纳米的厚度。大家可以想象一下,我们如何可以进一步地降低这样的厚度。如何可以替换所有的部分,尤其是对于这样的一些半导体来说,我们可以做到这样的结果,所以我们也希望研究一下设备的表现和性能。
以上是我的演讲,谢谢!
钟有鹏:女士们、先生们,大家下午好,我叫钟有鹏,来自于南方科技大学,非常高兴能够来到这边有机会和大家分享有关于最新的研究,量子芯片的互联。
所以我们都知道去年的诺贝尔奖也是被授予了三个量子物理学家,其中量子纠缠是非常重要的方面。通过量子纠缠可以在很多的应用中得以发展,在过去几年间找到一些新的潜力或者潜在使用领域。比如说像谷歌、IBM或者其他的一些大公司,他们在这个量子计算方面也是投入的巨资,希望能够进一步推动这个领域的发展。比如说Google最近也是花了巨资在量子计算方面发展。
我们可以看到量子计算是可以扩展的过程,与我们传统的计算机相比,像Summit有9216个中央处理器,使用量子芯片比如说IBM开发出来的量子芯片大概只有很小的尺寸,计算能力又是相同的,大家可以看到只有433个量子比特。所以说如果我们可以将不同的量子芯片联合在一起的话,我们可以进行进一步的扩展,当然这个过程相对比较复杂或者困难,因为我们知道量子的芯片他们是非常易碎的或者非常脆弱的。
我们可以使用这样的一些超导态的金属材料来将量子芯片进行很好地连接。大家可以看到我们可以将量子纠缠的状态变成量子芯片。所以最近我们也是开发出了一些新的超导线缆,大家可以看到它也是达到了99%的芯片间的转移或者纠缠的保真度。
大家可以看到最近的一篇论文也是被自然或者Nature杂志收录,谢谢!以上我的演讲,有关于量子芯片的互联,谢谢!