“液態(tài)金屬”材料亮相，科學(xué)方法沙漠取水，這屆WE大會很賽博朋克

克雷西 2023-11-01 14:04:56 來源：量子位

克雷西 發(fā)自 北展

量子位 | 公眾號 QbitAI

2010年諾貝爾物理學(xué)獎得主、靠“撕膠帶”成為“石墨烯之父”的安德烈·海姆：

石墨烯是“原子級別的‘樂高積木’”。

2019年諾貝爾物理學(xué)獎得主迪迪埃·奎洛茲：

地球上不再有生命起源，只有生命繁衍。探索地外天體，可以為地球的生命起源尋找答案。

磁控相變金屬材料發(fā)明人、中山大學(xué)教授蔣樂倫：

是《終結(jié)者2》中的萬磁王給了我靈感。

……

這是本屆科學(xué)WE大會上國內(nèi)外學(xué)者們的精彩發(fā)言。

此次活動中共有兩位諾獎得主、兩位中科院院士和三位頂尖科研人員分享了他們的研究成果。

這些成果涵蓋了新材料、宇宙探索、生物工程等方方面面。

下面量子位就帶大家一起回顧一下嘉賓們的精彩發(fā)言。

注：以下內(nèi)容系對嘉賓發(fā)言的整理摘錄，不代表量子位觀點(diǎn)

石墨烯：“原子級別的樂高積木”

石墨烯被譽(yù)為“21世紀(jì)最重要材料”，同樣讓全球科學(xué)家和公眾產(chǎn)生應(yīng)用的無限想象。

2010年諾貝爾物理學(xué)獎得主、“石墨烯之父”安德烈·海姆現(xiàn)場講述了他和同事們?nèi)绾瓮ㄟ^“撕膠帶”的剝離技術(shù)獲得這種單原子厚度的材料，并帶觀眾窺探其神奇的特性。

他介紹，自然界本身是排斥低維的，因此像石墨烯這種材料很難制備，但一次偶然的機(jī)會，他發(fā)現(xiàn)了膠帶上粘著的石墨烯材料，之后經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)便有了這項(xiàng)成果。

除了真·諾貝爾獎之外，海姆還曾因把一只青蛙用磁懸浮技術(shù)浮起來獲得2000年的搞笑諾貝爾獎，成為全世界唯一同時(shí)獲得真諾獎和搞笑諾獎的學(xué)者。

在談及為什么會有這樣的結(jié)果時(shí)，海姆教授打趣說到，可能其他學(xué)者不像我這么幽默吧。

回到石墨烯本身，它的厚度只有一張紙的幾百萬分之一，卻擁有比鐵強(qiáng)200倍的納米級強(qiáng)度，可謂世上已知最薄、最堅(jiān)固的材料。

但同時(shí)又類似柔韌的橡膠，具備較強(qiáng)的伸縮性，對氣體和液體具有極強(qiáng)的防滲透性且擁有優(yōu)于銅的導(dǎo)熱導(dǎo)電性能。

海姆將這種材料比作“原子級別上的‘樂高積木’”，并預(yù)言“這一材料可在未來10到20年帶來諸多行業(yè)的革命”。

此外，安德烈·海姆還表示，其團(tuán)隊(duì)與來自中國深圳的研究人員合作，成功將石墨烯作為“點(diǎn)金石”，從只含有十億分之幾黃金的廢料溶液中提取出黃金。

探索地外天體：為生命起源尋找答案

“地球上不再有生命起源，只有生命繁衍?！?/p>

在大會上，2019年諾貝爾物理學(xué)獎的迪迪?！た迤澾@樣介紹。

他獲得諾貝爾獎的原因是探測到了第一顆系外行星飛馬座51b。

奎洛茲在大會上分享了團(tuán)隊(duì)持續(xù)開發(fā)天文儀器和技術(shù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)千顆行星的探測方式和研究進(jìn)展。

“我們通過測量行星體積、質(zhì)量、溫度，以及研究大氣層，尋找并探測適合遠(yuǎn)程研究生命的類地行星系統(tǒng)。”

他結(jié)合地球的重大演化，帶觀眾理解行星探測對探測生命起源的價(jià)值。

“40億年前，地球地表的化學(xué)反應(yīng)生成了能夠誘發(fā)生命起源的物質(zhì)。而當(dāng)生命出現(xiàn)時(shí)，生命體本身的化學(xué)機(jī)能和反應(yīng)就開始影響并改變地球。現(xiàn)在的地球不再具備從物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生命的條件?！?/p>

研究宇宙天體，探測其他行星上的生命起源事件，可以幫我們找到地球生命起源的答案。

網(wǎng)狀材料：沙漠中的“捕水者”

“沙漠中的人們可以在家里使用太陽能驅(qū)動的水收集器，從空氣中提取出足夠一家日常所需的用水量，擺脫對自來水管網(wǎng)的依賴?！?/p>

2018年沃爾夫化學(xué)獎得主、“網(wǎng)狀化學(xué)”領(lǐng)域開拓者奧馬爾·亞基演講的主題是，利用框架化學(xué)解決全球氣候挑戰(zhàn)。

他從自己兒時(shí)的親身經(jīng)歷講起，出生在約旦的他自幼年起便一直目睹著缺水的現(xiàn)狀——他所生活的環(huán)境中沒有自來水供應(yīng)，只能靠每段時(shí)間水車來送水。

接著，奧馬爾介紹，缺水的不只是他的家鄉(xiāng)，世界上的許多地方同樣面臨著水資源短缺問題。

奧馬爾分享了他自發(fā)明金屬有機(jī)框架（MOF）（1995年）、共價(jià)有機(jī)框架（COF）（2005年）等目前已知多孔性最強(qiáng)的新材料后，持續(xù)推進(jìn)從空氣中獲取飲用水資源等技術(shù)的創(chuàng)新和落地。

他和團(tuán)隊(duì)基于MOF設(shè)計(jì)了人類歷史上首個(gè)能從低濕度環(huán)境中捕捉、在低溫下釋放并輸送飲用水的裝置。

在莫哈韋沙漠進(jìn)行的實(shí)地測試中，每公斤MOF每天能產(chǎn)出1升水。

目前，一噸MOF材料每個(gè)循環(huán)可產(chǎn)出750升水。

這一裝置已落地應(yīng)用，并用于緩解全球的水資源壓力。

除了捕水之外，奧馬爾發(fā)明的網(wǎng)狀材料還有捕捉空氣中二氧化碳等溫室氣體的功效。

可控固液相變材料：“終結(jié)者2”帶來的靈感

中山大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院蔣樂倫教授展示了團(tuán)隊(duì)開發(fā)的磁控固液相變材料。

這種材料融合了固態(tài)與液態(tài)金屬的優(yōu)勢——

固態(tài)時(shí)具備較高剛度和高負(fù)載能力，液態(tài)時(shí)則可以像水一樣自如形變。

蔣樂倫介紹，這項(xiàng)成果是科幻電影《終結(jié)者2》中萬磁王角色帶來的靈感。

而至于制造的過程，則是受到了海參的啟發(fā)。

該材料不僅能通過合金化調(diào)節(jié)溫度控制形態(tài)相變，也可以通過外磁場來控制其運(yùn)動、變形、分裂、愈合等形態(tài)變動。

“我們已經(jīng)證明了磁控固液相變材料和機(jī)器人在生物醫(yī)療、工業(yè)制造等領(lǐng)域的應(yīng)用可能?！?/p>

比如，它可以以液態(tài)形式在電路板上移動，然后在指定位置凝結(jié)成固體，起到電路修補(bǔ)的作用。

在醫(yī)療方面，蔣樂倫還舉例：“微型磁控固液相變機(jī)器人可以在無線磁場控制下進(jìn)入人體，完成靶向藥物運(yùn)送、異物清除等醫(yī)療任務(wù)?！?/p>

此外，還有中國高溫超導(dǎo)研究奠基人趙忠賢院士，國家作物種質(zhì)庫主任錢前院士，英國皇家科學(xué)院副會長、世界衰老生物學(xué)權(quán)威琳達(dá)·帕特里奇教授分別做了關(guān)于超導(dǎo)材料、雜交水稻和延緩衰老方式的報(bào)告。

其中，錢前院士還宣布了中國農(nóng)科院將聯(lián)合騰訊推出“數(shù)字種質(zhì)庫”的消息。

種質(zhì)庫中將展示包括太空水稻“小薇”在內(nèi)的10種作物從萌發(fā)到結(jié)實(shí)的全程動態(tài)三維影像，讓人們隨時(shí)隨地觀察種子的整個(gè)生命周期。

總之，這些成果將會以不同的形式，走進(jìn)我們的生活。

那么，看了這些研究，你對哪項(xiàng)最感興趣呢？