掺杂稀土让热电材料转换率提高25%
据美国物理学家组织网2月16日(北京时间)报道,美国能源部阿姆斯国家实验室的科学家发现,只需在一种热电材料中掺杂1%的稀土元素铈或镱,就可将这种热电材料的转换效率提高25%。该项目负责人伊维根·列文表示:“这是科学家首次如此大幅度地提高热电转换效率。”
阿姆斯实验室的科学家去年就观察到,在TAGS材料中增加1%稀土元素铈或镱能显著提高其转换效率。为了弄清楚为何组成成分如此小的改变会对性能产生如此大的影响,该实验室的科学家施密特·罗尔使用固态核磁共振光谱对掺杂了稀土元素的TAGS进行了研究,并于近日证实,掺杂1%的铈或镱让这种热电材料的转换效率提高了25%。列文表示:“稀土元素改变了热电材料的晶体结构,或许因此改变了其热电性能。”
美让拟肽自我组装成纳米绳子
据美国物理学家组织网1月18日报道,美国科学家在最新一期的《美国化学学会会刊》上表示,他们“诱导”聚合物自我编织成了束状的纳米绳子,该纳米绳基本达到了生物材料所具有的复杂性和功能,且非常坚固,足以应付受热和干燥等恶劣环境,这是科学家在研制具备天然材料复杂性和功能的自组装纳米材料道路上所取得的最新进展。
美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室科学家在研究中使用了受生物启发合成的聚合物拟肽(peptoid)链。拟肽的结构类似于自然界中的肽,自然界使用肽形成蛋白质。不过在这个最新实验中,科学家没有使用拟肽组建蛋白质,而是使用拟肽组建行为与蛋白质类似的合成结构。
科学家表示,尽管该研究仍处于初始阶段,但其应用领域非常广泛。这种纳米绳或可被用作支架,引导构建出纳米电线和其他结构;或可被用来研发递送药物的“小汽车”(在分子层面对付疾病)以及分子传感器和类似筛网的设备,将分子和分子隔离开来。
日研制测量纳米尺寸的超精密尺子
日本关西学院大学一个研究团队20日宣布,他们研发出一种超精密尺子,可用于测量纳米级别的尺寸。
这个团队来自关西学院大学理工学系。他们研制的这种尺子以硬度仅次于钻石的碳化硅为主要材料。碳化硅质地坚硬,很难加工,研究人员为此专门开发出一种新的加工技术。他们把碳化硅放入超真空环境中加热到约2000摄氏度,再对其表面进行切削。
采用这一加工技术,研究人员成功使碳化硅材料表面形成了阶梯状构造,阶梯的每级“台阶”为0.5纳米,相当于尺子的一格刻度。据介绍,研究人员还能把“台阶”的高度做成0.76纳米和1纳米。
研究人员表示,这种超精密尺子可广泛应用于超精密仪器、计算机中央处理器、大规模集成电路等诸多涉及纳米技术的领域。新型尺子的耐腐蚀性也比传统的硅制精密尺子更胜一筹。
喷射X射线的超大黑洞催生全新理论模型
据美国太空网近日报道,美国西北大学科学家最近借由双星体系M33 X-7中的黑洞不断喷射出大量X射线等神秘特性,演绎出一个全新的黑洞形成历史,其理论丰富了科学家对于双星体系演化及大质量黑洞形成的理解。报告见于新一期出版的英国《自然》杂志。
双星体系M33 X-7距地约270万光年,位于三角座星系。体系中的黑洞质量为15.7个太阳质量,它的伴星约为70个太阳质量,而在其他具有喷射X射线特性的双星系统中,黑洞质量最多为太阳质量的10倍。
宇宙间双星体系的数量其实非常多,甚至不少于单星,但M33 X-7却不甘平凡。在发现它以后,研究人员曾经试图利用传统的X射线双星体系物理模型来解释M33 X-7黑洞特性。以往也有密近双星,物质流动时会发出X射线,但已有模型无法描述此黑洞释放如此大量X射线并进行旋转、黑洞的伴星相对较暗、它们之间紧密的椭圆形轨道等现象。
美国西北大学弗朗西斯卡·瓦尔塞奇领导的团队提出了一个关于该黑洞形成过程历史的新见解:巨型恒星(即未来的黑洞),以紧密的轨道每隔大约3天就围绕一颗伴星运转一圈。此间该巨型恒星会燃烧氢燃料,当氢被烧得差不多时,它变成一颗“W星”,特征是谱线中具有很强很宽的发射线,并最终露出氦核。而燃烧的过程也是转移质量的过程,伴星会得到更多的质量,成为二者中更大的一个,原始恒星则开始坍缩,产生一个黑洞,塌缩的助推力使轨道拉成椭圆形。新生成的该黑洞开始“报复”,吸收来自其伴星的恒星风,从而导致强大的X射线喷薄而出。
这是一个迥异于以往的黑洞形成历史,但瓦尔塞奇团队称其已由双星体系演化理论及黑洞形成理论所证实,“因此,它让我们更坚信自己的物理模型,并准备让它在预测其他尚未发现的黑洞系统中大显身手。”
美发现有效抑制乳腺癌细胞生长的分子
美国国家健康研究院(NIH)的研究人员在小鼠实验中,成功发现了一种能有效抑制人的乳腺癌细胞生长的小分子RGS16,该发现对开发治疗乳腺癌的新方法和药物具有重要作用。相关研究成果发表在美国《生物化学杂志》上。
乳腺癌是一种女性常见的恶性肿瘤。20世纪90年代以来,乳腺癌的发病率在世界各地均有上升趋势,欧洲和北美有超过10%的妇女患有这种肿瘤。目前,治疗乳腺癌的主要方法是手术切除、放射和化学治疗。但是,对于已经转移了的乳腺癌病人,手术治疗不能根除。此外,放射和化学治疗对人体有很大的损伤和副作用。
长期以来,科学家们一直致力于研究新的乳腺癌治疗方法,例如基因或小分子疗法,这种治疗方法的突出优点是在晚期癌症的治疗中没有或只有轻微的副作用。
科学家的最新研究是利用病毒载体和转染技术把RGS16基因或者干扰RNA(siRNA) 导入人的癌细胞中,使RGS16蛋白的表达增强或抑制。然后,应用细胞荧光标记和细胞活力分析等手段,测定细胞的繁殖和增长速度。研究人员还通过免疫沉淀和免疫化学反应,探索RGS16所作用的生物信息链。
研究表明,RGS16是通过一种细胞生长因子(EGF)的信息链来调控乳腺癌细胞生长的。当EGF和它的细胞表面受体(EGFR)结合时,可导致一些蛋白激酶(例如Akt)的磷酸化。这些磷酸化激酶一方面促进癌细胞繁殖和生长,另一方面可以抑制癌细胞的凋亡,从而导致肿瘤形成。RGS16通过结合在EGFR复合体上,使得蛋白激酶的磷酸化被抑制,从而延缓了癌细胞生长。
大量试验证明,当RGS16基因表达加强时,乳腺癌细胞的生长得到延缓,并最后死亡。相反,如果RGS16基因表达被抑制,这种癌细胞会加快生长。这些成果表明,小分子RGS16很有可能成为治疗乳腺癌的新方法,对新的乳腺癌药物开发具有重要意义。对于开发用于人体的癌症治疗方法来说,RGS16应是安全和副作用小的选择。
目前研究人员正在应用小鼠做进一步研究。他们将人的乳腺癌细胞移植到小鼠体内,然后测定RGS16在肿瘤形成和生长上的作用,进一步探索RGS16调控肿瘤生长的分子机理。