摘要：近日一个研究团队首次利用原子阵列实现了负折射，这项突破性的发现可能彻底改变光学，让超级透镜和光学隐形装备等革命性的技术成为可能。研究成果已于2月12号发表在了《自然通讯》杂志上。
近日一个研究团队首次利用原子阵列实现了负折射，这项突破性的发现可能彻底改变光学，让超级透镜和光学隐形装备等革命性的技术成为可能。研究成果已于2月12号发表在了《自然通讯》杂志上。
负折射是一种特殊的光学现象，正常情况下光线在两种介质之间发生折射时，入射光和折射光是位于法线两侧的，而当光从一种折射率为正的物质转播到一种折射率为负的物质时，它就会偏转到法线的同一侧。这种现象非常的反直觉。负折射材料的这种特性不仅能引导光线绕过目标物体，使其在观测者的视野中“消失”，实现真正的光学隐身。还能够突破衍射极限制造超透镜，将分辨率提升至纳米级，以后的相机和望远镜可能无需机械的位移就能实现连续的变焦，并且还能通过调节材料的相关参数，实时补偿温度或震动引起的像差。除此之外，从全息技术到微观的医学生物成像，从光刻机，雷达天线，隐形战机等军事装备，到光存储、光通信、分子传感、量子器件，光伏太阳能等等，一切与光学有关的场景都可能有它的用武之地。
负折射的实现需要同时满足两个条件，介电常数和磁导率都小于0，这显然是自然界中没有的材料。2001年科学家通过人工设计的超材料在微波频段观测到负折射现象，验证了其可行性，但其光学频率下的实际应用仍受制于制造缺陷和非辐射损耗。而在此次新研究中，他们利用一种利用精心排列的原子阵列，在极高的精度上控制原子与光之间相互作用，从根本上消除了对超材料的需求。利用原子阵列实现负折射的关键在于原子的集体行为。周期性光学晶格就像一个用光制成的“盒子”，把原子困在了里面，它们会通过光场相互作用，作为一个集体做出反应。这和之前说的量子点是不是有点像，都是通过人工设计的微观受限环境，打破自然物质的对称性，从而操控波动在极端尺度下的行为。
这种光学晶格中的原子集体行为和与人工制造的超材料不同，原子系统提供了一种没有缺陷的，原始且纯净的介质。在这样的系统中，光以受控且精确的方式与原子相互作用，而且几乎没有热损耗。随着精密制备技术与动态调控手段的突破，负折射材料有望在未来10-20年内从实验室研究向实际应用过渡。
如果一个物体具有“开”和“关”两种状态，那么它就可以用来存储信息。近日芝加哥大学的研究人员探索出了一种新的存储技术，利用晶体内的原子缺陷来表示二进制中的1和0，一毫米大小的立方体材料就能存储数 TB 的数据。其规模在传统计算中是前所未见的。他们的研究成果已经发表在了最新一期的《纳米光子学》杂志上。
他们创造的是一种新型微电子设备，这是一种受量子启发的技术。为了创造这种新的存储器，研究团队将“稀土”离子（又称镧系元素）添加到晶体中。具体来说，他们使用了一种名为镨的稀土元素和氧化钇晶体，这些晶体中存在固有缺陷，比如晶格中缺少单个氧原子，留下了空隙。晶体缺陷在量子研究中通常用于创建“量子比特”。
稀土元素表现出特定的电子跃迁，可选择精确的激发波长进行光学控制，范围从紫外线到近红外区域。激光激发镧系元素，使其释放电子，这些电子被晶体中的缺陷捕获。研究人员可以控制缺陷何时带电，何时不带电，通过将带电间隙指定为“1”，将不带电间隙指定为“0”，晶体就转变为了一种高效的存储设备，而且它与通常由X射线或伽马射线激活的剂量计不同，这种晶体可由简单的紫外线激光触发。这项技术突破了传统限制，实现了极高的数据存储密度。为传统计算机带来了新的、超紧凑、大容量的存储解决方案。
近期麻省理工学院的研究团队展示了一款完全采用3D打印制造的电喷雾发动机，用市场上能买到的材料就能实现，这款发动机不仅生产快，可定制，而且成本也远低于传统推进器。相关研究已经发表在新一期的《先进科学》杂志上。
电喷雾发动机通过将电场施加到导电液体上，产生高速喷射的微小液滴，从而推动航天器运行。这些微型发动机非常适合用于学术研究的小型立方体卫星。
电喷雾发动机有一个推进剂储存器，推进剂通过微流体通道流向一系列发射器。每个发射器的尖端都会施加静电场，从而引发电流体动力学效应，发射器尖端需要尽可能的锋利，以便在低电压下产生推力。该装置还需要一个复杂的液压系统来储存和调节液体流量，从而有效地将推进剂输送到微流体通道中。
通过调节电压等数值即可控制液滴流量，实现更大范围的推力输出。这种简化的系统设计减少了对各种复杂设施和信号网络的需求，让推进器更轻便、更便宜、更高效。
脊髓性肌萎缩是一种毁灭性的神经遗传疾病，简称SMA（spinal muscular atrophy），主要表现为肌萎缩和肌无力。这种病很容易让人联想到渐冻症，二者都是神经元疾病，都有不可逆的肌肉功能恶化。脊髓性肌萎缩多是1型，大约10000个新生儿中就有一个，它也是婴幼儿死亡的主要遗传原因，部分病例发病于子宫内，一般最多只能存活2年。但是这个患有严重的 1 型脊髓性肌萎缩症（SMA-1）的小女孩，现在已经快3岁了，到目前为止都没有表现出任何的运动神经元疾病的痕迹。
这是因为她在出生之前，就接受了一种小分子基因靶向药物的治疗，分娩时羊水和脐带血的检测表明药物已到达胎儿。与其他患有相同疾病的婴儿相比，该婴儿血液中的 SMN 蛋白水平较高，神经损伤程度较低。出生后她也一直服用药物，到目前为止没有出现任何SMA相关的症状。现在她已经30个月大了，在此之前，脊髓性肌萎缩症的治疗都是在出生后进行的。这也让她成为了第一个在子宫内接受运动神经元疾病治疗的人。详细的研究已于2月19号发表在了国际顶尖医学期刊《新英格兰医学杂志》上。
其实在子宫内给药的想法并非来自医生，而是来自父母，他们已经因这种可怕的疾病失去了一个孩子，尽管这项研究只涉及一名患者，但它凸显了早期治疗的重要性。并且增加了在子宫内治疗其他遗传疾病的可能性。不过尚不知道这种治疗效果是否可以复现。
这是欧洲南方天文台2月18号发布的一张插图，上面显示的是一颗系外行星的大气层。这是天文学家首次绘制系外行星的大气层三维结构。研究结果已经发表在了《自然》杂志上。这颗系外行星名为 WASP-121b（又名 Tylos）位于船尾座，距离地球约 900 光年。它是一颗超热木星，围绕其主星运行的距离非常近，转一圈仅需30 个小时。因为它被锁定始终面向主星，所以一侧非常热，而另一侧的温度就低很多。
为了揭示这颗系外行星大气层的三维结构，研究小组将四个大型望远镜单元的光线合并成一个。这种组合模式收集的光线是单个望远镜的四倍，可以揭示更微弱的细节。通过观察行星在其主星前方的一次完整凌日，检测到了铁、钠和氢的运动，这让他们能够分别追踪行星大气深层、中层和浅层的风。有趣的是，他们还在下方发现了钛元素，这是比较惊喜的，因为之前的观测表明这种元素是不存在的，可能是因为它藏的太深了。
来源：科学透镜