【科创热榜前沿科技周报】-97期转贴

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前沿科技盘点〔97〕丨聚合物电介质的性能怎么平衡？纳秒级图像处理，感算一体全光机器视觉“御”光前行 发布时间：https://www.ncsti.gov.cn/kjdt/zt ... 0240625_169189.html
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脉冲功率电容器在电子器件、汽车、航天器、电磁弹射器等装备中作为关键基础元器件获得广泛应用。较之电池电容器，电介质电容器具备超高功率密度、超快充放电速率、低成本等优势，而偶极玻璃态聚合物因其优异的储能密度、极低的能量损耗有望成为其理想材料。近日，西安交通大学张志成团队有效解决了玻璃态聚合物优异储能与加工性能长期存在的这对矛盾。

清华大学电子工程系方璐课题组突破了非相干光场矩阵计算的难题，提出了面向自然场景的感算一体全光智能计算架构。他们研制出的并行化全光感算阵列芯片，能以“光入-光出”端到端的计算实现全光机器视觉，将非相干光场智能处理的速度提升至纳秒量级，支持每秒千亿像素规模的自然光场处理。

基于国际科技创新中心网络服务平台科创热榜每日榜单形成的一周科技记忆，我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。今天，为大家带来第九十七期。

1 《Advanced Functional Materials》丨聚合物电介质的性能怎么平衡？

脉冲功率电容器在电子器件、汽车、航天器、电磁弹射器等装备中作为关键基础元器件获得广泛应用。较之电池电容器，电介质电容器具备超高功率密度、超快充放电速率、低成本等优势，而偶极玻璃态聚合物因其优异的储能密度、极低的能量损耗有望成为其理想材料。近日，西安交通大学张志成团队有效解决了玻璃态聚合物优异储能性能与加工性能之间长期存在的矛盾。

他们基于理论模拟，设计了一种由氟原子取代的极性苯乙烯（4-氟苯乙烯, 4-FSt）与氟化长链甲基丙烯酸酯（如甲基丙烯酸三氟乙酯, 3FEMA）组成的无规共聚物材料。研究团队通过引入长链侧基增强材料加工韧性和极性，利用氟效应缓解柔性链段引起的击穿强度下降和能量损失增加，有效解决了玻璃态聚合物优异储能性能与加工性能之间长期存在的矛盾。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202406219

2 《Optica》丨纳秒级图像处理，感算一体全光机器视觉“御”光前行

随着传感和计算模块在边缘基础设施的广泛部署，自然场景的高速感知、计算和重建至关重要。现有端侧视觉智能大多为感算分离范式，即通过传感器感知和采集光信号，转换为电信号后进行智能任务的计算。光和电之间的频繁转换、后摩尔时代电子计算性能发展趋势的减缓，制约了端侧智能处理的速度和带宽。

针对上述边缘系统面临的感算瓶颈，清华大学电子工程系方璐课题组提出了面向自然场景的感算一体全光智能计算架构，研制了并行化全光感算阵列芯片（optical parallel computational arraychip,OPCAchip），突破了非相干光场矩阵计算的难题，摒弃了“光感知-电计算”的感算分离范式，以“光入-光出”端到端的计算实现全光机器视觉，将非相干光场智能处理的速度提升至纳秒量级，支持每秒千亿像素规模的自然光场处理。

以OPCA芯片为代表的感算一体全光机器视觉，标志着智能光计算技术向端侧应用领域的发展迈出了重要的一步。该芯片未来将与大规模智能光计算芯片集成，突破光电/电光转换带来的速度和功耗桎梏，实现从光感知到光处理的端到端全光智能感算。凭借其高速度、高带宽的感算特性，有望为自动驾驶、工业检测、智能机器人、VR/AR等领域带来性能的颠覆性突破，应用前景广阔。

原文链接：

https://doi.org/10.1364/OPTICA.516241

3 《Nature Communications》丨直接出导线，液态金属3D打印进入next level

随着3D打印技术在柔性电子器件的设计和制造领域中的不断应用与发展，液态金属的3D打印技术，尤其是挤出型的3D打印技术，引起了极大的关注。液态金属高表面张力、低粘度属性导致了这类材料难于通过挤出型3D打印获得，因此需要对其流变特性进行调控。目前的解决办法是将液态金属分散进聚合物基体内形成复合导电油墨，尽管这些墨水具备剪切变稀的特性，能够顺利从打印针头挤出，但仅能实现在平面基底上的图案打印，打印线条极易蠕变，无法进行高度上堆叠。此外，液态金属油墨的可打印性与导电激活之间也存在矛盾。

对此，厦门大学材料学院白华与胡晓兰两位科学家把液态金属与Carbopol凝胶复合，制备出高内相乳液凝胶，以此作为3D打印的墨水。该材料具有出色的弹性行为和剪切变稀的流变特性。团队提出了凝胶层在微粒受剪切时产生润滑作用的概念，润滑作用保证了高内相乳液凝胶内部紧密堆积的结构在受到剪切力时不会破坏。利用该材料，团队实现了高分辨率的立体结构打印。利用液态金属在电解质凝胶连续相中的电毛细行为，他们还首次实现了施加电场激活油墨导电。

团队完成了液态金属导电线路在柔性基底的3D打印，并首次实现了在非平面结构(0° ~ 90°)上3D打印液态金属导线，这将扩大液态金属在复杂结构器件上的应用，如柔性电子设备、可伸缩天线等。该材料可作为一种直接墨水书写型3D打印的通用导电油墨，通过实现液态金属导电油墨与其他材料交替打印，展现了一体化打印柔性电子器件的潜力。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-48906-w

4 《Analytical Chemistry》丨为了捕捉更多的光，LED诱导荧光探测器被设计成“风车型”

中国科学院大连化学物理研究所耿旭辉、关亚风团队研制出一种小型“风车型”三通道 LED 诱导荧光探测器（LED-IF），并将其应用于多种真菌毒素的高灵敏检测中。该工作拓宽了深紫外LED荧光检测器的研制思路和应用方向，也为紫外/深紫外波段荧光分析检测提供了新路线。

具体看，研究团队通过三维光路设计并结合光学模拟实现了检测池附近空间的高光效利用，提出一种新型多通道LED-IF光路结构。相较于典型的共线式荧光光路结构，新光路结构各通道收集到的荧光强度均大幅提高。

他们发现，该结构辅以大功率紫外LED、大感光面积光电二极管、球面反光镜，能进一步提高仪器的检测信噪比。最终，检测器对AFB2、OTA和ZEN的检测限（LOD、3倍峰峰值噪音）为0.33ng/L、1.80ng/L和28.2ng/L。此外，团队将检测器与高效液相色谱仪联用，同时分析了6种真菌毒素。结果表明，检测器的检测限优于基于氙灯和PMT探测的高性能商品化荧光检测器。此外，该检测器的体积、功耗、重量与商品化荧光检测器相比，均降低了一个数量级以上，可与便携式液相色谱仪或流动注射系统联用，有望实现水质、空气、食品污染中真菌毒素的现场分析检测，具有广阔的应用前景。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c00311

5 《Nature Communications》丨植物基因组编辑工具箱再添“神器”

TadDE双碱基编辑系统在工程化改造水稻除草剂抗性中的应用

电子科技大学生命科学与技术学院真菌与植物功能基因组学研究团队在水稻和番茄中对一系列TadA-8e来源的工程化胞嘧啶和双碱基编辑系统进行比较，筛选出具有高编辑活性和较窄编辑窗口的TadCBEa、TadCBEd和TadCBEd_V106W作为高效的CBE，以及一个单一脱氨酶结构域同时实现C-to-T和A-to-G的双碱基编辑系统TadDE。研究展示了TadCBEa和TadDE在水稻中进行多位点碱基编辑时具有高编辑活性和高编辑特异性，并列举了TadDE在作物功能获得性的工程化改造中的应用，极大地丰富了植物基因组编辑工具箱。（专栏作者 李潇潇）

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-49473-w

jiangnaner

谢谢

warewise6836

好資料。