以中国矿业大学(北京)代世峰副教授、任德贻教授、李生盛博士为主要研究人员的课题组,最近在我国内蒙古准格尔发现了一个世界上独特的与煤伴生的超大型镓矿床,镓的储量达我国目前探明储量的8.5倍,并将全世界镓的工业储量一举提高将近一倍。
“煤中的镓、锗、钒、铀,都是有益的伴生元素。其中镓在国防科学、高性能计算机的集成电路、光电二极管等方面有着广泛应用,并被称为‘电子工业的粮食’。”代世峰介绍,目前世界上每年镓的需求量150-220吨,并正以每年12%的速度不断增长。
此次在内蒙古准格尔发现的超大型镓矿床,镓的成矿地质背景相当特殊。内蒙古准格尔矿区是华北聚煤盆地中煤层最富集的地带,该地区6号主采煤层平均厚度30米,为一巨厚煤层。该矿区泥炭聚积时的物源供给,明显有别于整个华北聚煤盆地,以聚煤区北部隆起的本溪组铝土矿为主。这里发现的镓矿床,镓主要源于物源区本溪组铝土矿,而后在泥炭沼泽的弱还原环境中进一步富集,是镓“富集一搬运一再富集”作用的结果。
不仅如此,矿床内镓的主要载体也极罕见,是煤中超常富集、镓含量均值达0.09%的一水软铝石。据悉,这也是我国科技人员首次在煤中发现超常富集的一水软铝石。代世峰说:“正是准格尔超大型镓矿床所处的特殊的古地理位置和煤中镓的特殊地质载体,决定了该矿床是目前为止全球独特的镓矿床类型。”
当然最为难得的,还是准格尔镓矿床的品位、含量及丰富的伴生资源。据了解,通常情况下,煤中镓的含量均值仅5微克/克(1微克=104克)左右。但准格尔镓矿床内这个数值达到44.8微克/克,主采分层中镓含量均值更达51.9微克/克,远超煤中镓的工业品位(30微克/克),这样的分层厚度占到整个煤层的81.9%。
据估计,准格尔镓矿床镓的保有储量85.7万吨——之前世界上镓的工业储量仅为100万吨,我国的探明储量仅为10万吨,主要分布在山西、河南、贵州和吉林,一半以上为铝土矿的副产品——这一超大型镓矿床,把全世界镓的工业储量一举提高将近一倍!同时,矿内与镓伴生的稀土元素和铝的含量也很高,是可利用的重要资源。
有关专家表示,准格尔超大型镓矿床的发现,具有重要的理论和现实意义。首先,镓本身是战略金属,该矿的发现具有重要的经济和社会意义;其次,从燃煤产物中提取镓及其伴生的铝和稀土资源,可保证煤炭的充分、合理利用,实现矿区的经济良性循环发展;最后,镓属于典型分散元素,自然界中很难形成独立矿床,镓资源的主要来源为铝土矿,因此该矿床的发现对分散元素成矿理论是一个重大贡献,对研发新型的矿床资源也具有重要的指导意义。
据介绍,课题组的相关成果,即将发表在国内期刊《科学通报》和著名国际期刊《国际煤地质学杂志》上。
科学家发现固液界面新结构特征
以色列和德国的科学家日前宣布,首次在纳米量级观察到了液态铝和固体蓝宝石界面的结构特征。他们认为,这一发现标志着从现在起,固体与液体的界面特征应该用一种完全不同的方式去理解。这一成果发表在最近一期的美国蝌学》杂志网络版上。
重新认识和研究固体和液体之间分界线的特点具有十分重要的意义,因为许多加工处理工艺都是基于对这一现象的认识为基础的。比如半导体芯片和其他微电子设备的制造、焊接材料和通过小空间的机动液体等,都需要掌握这一知识。
以色列理工学院卡帕兰教授等利用德国马克·普朗克研究所的特殊高倍电子显微镜来观察和研究液体与固体界面的动力学现象。具体做法是,使用显微镜上的一个设备,把一个单一的晶体蓝宝石薄片加热到铝的熔点之上,同时,用高伏电子束对这个细细的晶体薄片进行穿透。在加热和电子束不断击打晶体表面氧原子的情况下,晶体中的铝原子漂流到晶体表面,形成了液态铝滴。
研究人员利用成像仪和实时电影来捕捉介于蓝宝石和铝滴之间界面的动力学变化情况。他们发现,由于与晶体相连,因此,在晶体表面液体中的铝原子呈现出一个整齐的结构,而不是一个普通的液体结构特征,即液体中邻近晶体表面的原子所呈现出的特征,既不同于液体中的原子,也不同于固体中的原子。另外,由于在显微镜中存在少量氧原子,所以这些氧原子与排列整齐的铝原子能够在瞬间结合,导致晶体一层一层地生长,形成晶体生长为蓝宝石的机制。
卡帕兰认为,过去的数据分析方法已不能应用于对固体和液体界面的观察数据进行处理。如果没有更好的方法,这些数据只能是一些漂亮的图片和视频,而不能得到科学界的承认。因此,他们还将在明年1月进一步改进电子显微镜的功能,以期取得更多发现。
美开发出子宫癌疫苗
美国默克制药公司开发出一种子宫癌疫苗,这种疫苗在试验中的成功率达100%,研究人员希望,该研究成果能为全球众多的子宫癌患者带来福音。
这种称为Gardasil的子宫癌疫苗是一种生物工程疫苗,主要可防止引发子宫癌的人乳头状瘤病毒HPVl6和HPVl8的感染。这是两种最流行的HPV病
毒,全球65%的子宫癌都是它们引起的。
实验中,研究人员将1.2万名16岁至26岁未受HPV感染的女青年分成两组,其中一组每隔半年分别注射三次疫苗,另一组注射三次没有药效的安慰剂。两年后,研究人员发现了21个子宫癌病例,全部属于注射安慰剂的一组。试验期间只注射了一次疫苗的妇女中,发现了一例子宫癌病例,成功率为97%。
美国默克公司负责药品开发的爱利夫·巴尔说,获得100%的成功率是非常少见的,试验中凡按规定注射完全部疫苗的妇女没有一个患子宫癌或出现子宫损伤的迹象,这是一个令人振奋的结果。这意味着,妇女可能就此告别令人难堪的子宫颈定期切片检查。
英国剑桥大学子宫癌专家马格丽特·斯坦丽教授说,现在还不清楚这种疫苗对其它HPV病毒是否有效,如果不能,可通过增加疫苗成分来扩大其作用范围,最终这种疫苗有可能防止引起87%子宫癌的HPV病毒。
子宫癌是年轻妇女中十分普遍的癌症,全球每年死于这种病的妇女有30万。英国每年检查出的子宫癌病例达3000例,其中有1100人死亡。这种病毒可以通过性接触传播,二十岁左右的女青年感染的风险很大。
世界上最小的汽车
科学家利用分子的组成部分建造出世界上最小的汽车。它有一个底盘、车轴和枢轴支承。车轮是巴基球,即60个碳原子组成的球状结构。
不过要开着它去兜风可真不容易。
整车车长不超过4纳米,仅略宽于一条DNA链。人的头发丝大约有80000纳米粗。
研究人员今天说,此前已有人制造出纳米体积的车形物体。但是,构造出借助“垂直于车轴的4个轮子”行驶的物体,这是破天荒的首创。
研究者希望将来可以创建出能在微型工厂里装载原子和分子的微型卡车。这项研究是由赖斯大学进行的。研究负责人之一詹姆斯·图尔说:“我们希望将来有一天能进行可控的分子级物体移动和工作,而这些交通工具是很好的试验床。它们有助于我们研究其基本规则。”
即将出版的最新一期《纳米通讯》月刊将详细介绍这个结构。科研人员必须通过‘扫描隧道显微镜’才能看到这个物体并证明它的确像汽车一样行驶。
图尔的同事凯文·凯利说:“要造出纳米大小、可以在一个表面上滑行的物体并非难事。要证明我们的汽车确实是在行驶——而不是滑行——是这项研究中最困难的部分。”
全球最细的碳纳米管
一个科学家小组研制出直径只有0.4纳米的全球最细的碳纳米管。“内米相当于十亿分之一米。
该小组负责人,韩国浦项科技大学教授金光洙说,他们研制出了全球第一个亚纳米碳管。
他说:“在这之前,最细的碳纳米管的厚度也要超过1纳米。我们使用新的方法超越了这一障碍。”碳纳米管是上世纪90年代早期发现的柱状碳分子。
它们由于独特的物理和化学特性而被称为理想材料。这些特性使它们能应用于微电子和精密机械中。
它们潜在的应用领域包括新一代的场发射极、高精度机器、分子过滤器和人造肌肉等。
纳米管分为单壁纳米管和由许多单壁层壳组成的多壁纳米管两种主要类型。新开发的超细纳米管是单壁的,它是从多壁碳纳米管中分离出来的。
金光洙说:“这就好像剥洋葱。我们除去多壁碳纳米管外面的多层管壁,只获取最里面的一层,这就是超细的单壁碳纳米管。”
另外,金的研究小组研制出的这种极细的纳米管达到了1毫米的长度。这比以前的1微米的长度长了很多。
会“走路”的分子
科学家已经研制出一种会走路的分子。一旦遇热或在显微镜末端扫描光束的“诱惑’下,这种分子就会迈开步子走路。
这种名为DTA的分子一遇热,其身子就会向前蠕动,一条腿向上摆,一条腿落地,任何时候都有一条腿支撑着。在不改变方向或跌倒的情况下,它可以直线前行。
如果把显微镜末端的扫描光束当做一根胡萝卜,这种分子还会受它的诱惑。在标准的铜平面上,它能在不摔倒的情况下走出1万步。
这种两足行走的方式是人自然运动的最佳模式,但很难做到,即使仿真机器人都做不到这一点。
加利福尼亚大学主持这一项目的研究员路德维格·巴特尔斯说,有朝一日这种会走路的分子将被用来引导基于分子的信息储存甚至计算。
两足分子将被列入最近制造出来的分子级怪物的名单。已经列入这个名单的有世界上最小的轿车、世界上最小的汽车、世界上最小的机器人、世界上最小的冰箱和世界上最小的钢笔。
法国发明万能“地毯”
法国研究人员日前开发出一种特殊的材料,能够在沙地、泥地、雪地等各种复杂的地面上使用。
这种材料性能稳定、耐磨,重量也非常轻,只要两个人便可以迅速完成装置工作。这种名为MOBI—MATTOPX的材料是由三维的防滑聚酯结构材料构成,能够确保行人、单车使用者、坐轮椅的残疾人士以及婴儿车上的幼儿等的安全及舒适。这种材料不会出现裂痕或破洞,安全可靠,使用者甚至可以赤脚在上面行走。
这种材料的机械强度高,只要略加准备就可以铺设在各种地面上:能够完全配合地面的高低凹凸,铺设时不需要装修场地。使用后只需把覆面材料存放,保存时不需要任何特殊的条件。技术人员利用这种材料还制成了一种“拖船垫”,可用于帆船俱乐部、海航学校及救生员站。其表面为三维结构,有足够的硬度,防止陷入沙中,故此可以轻松地把船拖上岸边,也可供车辆驶过沙地。只要对地面略加准备,这种材料便可以铺在各种地面上,既轻便又耐用。
意推出欧洲首列太阳能列车
据意大利媒体报道,意大利全国铁路公司日前在罗马推出了其研制的太阳能列车,这在欧洲国家尚属首例。
据介绍,这家铁路公司在最近3年里投资生产出了太阳能列车的样车,包括5节旅客列车车厢、2节火车机头、3节载货车厢。太阳能列车的运行原理是,利用安装在每节车厢顶部的太阳能电池板,向列车的空调、照明及安全设施系统提供能量,但它目前还无法代替列车机头发电机提供动力。意环境部长马泰奥利认为,这一创新技术为未来列车“朝着节能、清洁、无污染的方向发展”扫清了道路。意政府将继续支持该公司在新能源方面进行探索。意全国铁路公司总裁泰斯托雷在太阳能列车的介绍会上说,公司将继续在更换环保列车车型、加强列车安全性以及提供更优质服务上下功夫。
据专家介绍,太阳能列车有诸多优点,其中最重要的是可以大大减少空气中温室气体排放量。
能按照人的体型开启的智能门
日本Tanaka公司开发出一种智能自动门,它能够准确判断进出者的体型并根据不同人的不同体型特征决定门需要开多大。
这种全新的智能门上装配有大量红外传感器,并由计算机控制着数十条水平放置的精巧门条——整扇门就是由这些水平门条并列组成的。
当人们需要穿过这扇门的时候,构成门扇的水平条便根据人的头、肩、身躯、脚、手及随身携带的箱包等参数再加上5至15厘米的盈余活动空间准确打开。当然,进出这扇门的人如果是乘坐轮椅或者是带着庞物猫的话也不会遇到任何困难。
据该智能门的研发者称,开发这样的智能门真是好处多多:阻止过多灰尘、蚊虫或花粉等进入室内,还可以极大地减少冷热空气的进入或流失,这非常有利于节约用于取暖或制冷设备的开支。
此外,这道智能门还能够识别出经常进入者的身份并阻止其他人随便进入,这也大大增加了办公场所或家庭的安全。