编译寒冰
2010年11月01日
量子力学可用于日常所见物体
据英国《自然》杂志在线报道,美国科学家首次成功地将人眼可见的物体置于量子状态,让它处于动和不动的叠加状态。实验表明,量子力学的原理不但适用于原子,还可用于日常所见物体。研究人员表示,该研究结果对物理学的发展和量子计算机的研发具有非常重要的意义。
宏观物体的量子效应可以追溯到薛定谔的“薛定谔猫”理想实验。该理论认为,量子力学不适用于由微观粒子组成的宏观体。
在实验中,美国加州大学圣巴巴拉分校的安德鲁•克莱兰领导的科研团队使用了一个约30微米长的细小的木桨(“量子鼓”),当该木桨以一定的频率运动时会震动。接着,他们给这个木桨通上了遵守量子力学法则的超导电路,随后,他们将整个系统冷却,让系统处于量子基态。
尽管如此,他仍然表示,我们需要让更大的物体进入量子状态,大物体的量子状态能够给研究人员提供更多的信息,比如量子力学和引力之间的关系等,另外,这也将为量子计算机的研发提供更多的信息。
“电子皮肤”可感知物体的硬度
据《今日美国》近日报道,美国麻省理工学院科学家成功研制出一种能使机器人产生触觉的“电子皮肤”。依靠这种“电子皮肤”,机器人不仅能感知到物体的地点和方位,还能获得物体的硬度等信息。
研究人员说,技术关键在于一种被称为QCT的量子隧道复合材料。这种材料能对微小的压力和触感进行测量并通过电阻值的变化反馈给电路,这就如同通过调光开关控制灯泡的亮度一样。QCT是一种金属活性聚合材料,由金属或非金属碎料压制而成。这种材料可将不同程度的压力感应“翻译”成大小不一的电流反应,通过其中大量的传感器能让机器人产生软硬、薄厚等“触觉”。由于QCT自身所具备的这种独特性能,它可被制作成各种形状和大小的压敏开关。通过丝网印刷后的QCT材料的厚度可薄至75微米。
研究人员说,QCT的运行功耗极低,整个系统无移动部件,可直接与物体接触而无需任何空气层,可集成到超薄电子设备中,运行寿命也很长。
新型节能石膏板推动绿色建筑
据美国《自然》杂志近日报道,美国麻省理工学院研究人员发现一种新材料,可在白天吸收热量、夜晚释放热量,从而减少空调的使用。
进行这项研究的也包括美国北卡罗来纳州的国家石膏公司(National Gypsum),该公司研制一种含有胶囊物质的新型石膏板,该物质可以通过吸热来给建筑物降温。这些胶囊物质由德国化学巨头巴斯夫(BASF)生产,可以加入很多建筑产品中。巴斯夫生产的胶囊内含有相变材料,即随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质,这使得给房屋降温的原理可以与冰块通过融化时吸收热量来帮助饮料降温的原理一样。每个聚合物胶囊里都装有会在室温条件下熔化的固体石蜡,这样它们就能让房间温度在白天基本保持恒定。石蜡在夜间温度凉爽的气候条件下发挥的效果最好,晚上降温后胶囊能重新变硬,从而释放出白天贮存的热量。
项目负责人、麻省理工学院建筑技术和机械工程学教授Leon Glicksman说,相变材料提供了一条给轻质建筑材料增加蓄热体的途径。新型石膏板是通过将熔化的蜡与热水快速搅拌来获得微胶囊的。由于蜡和水互相排斥,蜡会在水中形成很多微小的蜡滴。