大西北網(wǎng)訊 2016年，在一個(gè)個(gè)有望改變人們未來(lái)生活的領(lǐng)域，中國科學(xué)家從未停止追逐的腳步，取得了一次又一次的突破。
今天，就一起來(lái)了解改變未來(lái)的三大前沿科技，未來(lái)，它們很可能影響你的生活！
捕捉神秘馬約拉納費米子
首先來(lái)認識一種名叫馬約拉納費米子的粒子，由于狀態(tài)非常穩定，這種粒子是制造量子計算機的完美選擇之一，但是為了捕捉它，科學(xué)家們已經(jīng)潛心追蹤了80年。
在上海交通大學(xué)的一所實(shí)驗室里，賈金鋒正帶領(lǐng)他的團隊研究一種神奇的粒子：馬約拉納費米子。溫度一點(diǎn)點(diǎn)提高，磁場(chǎng)逐步改變，賈金鋒教授要隨時(shí)追蹤馬約拉納費米子的狀態(tài)。
盡管很多人在談?wù)摿孔佑嬎愕某瑥娦阅?，比如一秒鐘就能完成現在超級計算機幾年的計算任務(wù)，但是迄今沒(méi)有制造出一臺真正意義上的量子計算機，其中一個(gè)很重要的原因就是，用于量子計算的粒子狀態(tài)并不穩定，任何電磁或物理干擾都可以輕易打亂它的工作。而馬約拉納費米子的狀態(tài)非常穩定，這使它成為制造量子計算機的完美選擇之一。六個(gè)月前在上海交大的實(shí)驗室里，賈金鋒成功捕捉到了它。
提起當時(shí)的情景，賈金鋒說(shuō)：“其實(shí)我剛開(kāi)始聽(tīng)到這個(gè)馬約拉納費米子的時(shí)候，我覺(jué)得這個(gè)東西，可能20年也不一定做得出來(lái)。”
利用特殊的材料制備方法，賈金鋒研究團隊在超導體上生長(cháng)5個(gè)納米厚度的拓撲絕緣體，制備出拓撲超導體材料，最終在拓撲超導體的界面上發(fā)現了馬約拉納費米子。迷蹤80年的神秘粒子被成功捕獲，也讓賈金鋒更加堅定了用其制造量子計算機的信心。
說(shuō)起對未來(lái)的打算，賈金鋒說(shuō)：“希望能在幾年之內把拓撲量子比特做出來(lái)?。ù饲埃┤澜邕€沒(méi)有，所以我們要是從這一點(diǎn)開(kāi)始切入的話(huà)，我們跟全世界是同一個(gè)起跑線(xiàn)，對我們國家來(lái)說(shuō)，這是能夠趕上量子計算世界腳步的一個(gè)切入點(diǎn)。”
液態(tài)金屬站起來(lái) 電影場(chǎng)景或成現實(shí)
喜歡科幻電影的朋友對液態(tài)金屬機器人應該不會(huì )陌生，然而讓液態(tài)金屬站起來(lái)，像科幻電影里一樣成為任意改變形態(tài)的機器人，是科學(xué)家們正在努力的方向。在中科院的研究所里，我國科學(xué)家也同樣在這一領(lǐng)域里不斷探索、不斷突破。
中科院理化所研究員、清華大學(xué)教授劉靜介紹說(shuō)：“柔性機器應該說(shuō)是機器人領(lǐng)域里面最具挑戰性的，而且應該是終極目標，液態(tài)金屬近年來(lái)為這個(gè)柔性機器打開(kāi)很多視野。”
劉靜課題組研究的是國際最前沿的鎵銦合金。金屬的熔點(diǎn)較高，通常除了水銀，常規環(huán)境下的金屬多呈固態(tài)。而鎵銦這兩種金屬的合金即使在室溫下也能保持液態(tài)，而且具有很多神奇特性?，F在劉靜最大的目標就是要讓他的液態(tài)金屬能站起來(lái)，“現在咱們液態(tài)金屬的力量還偏弱，但是怎么讓它有10倍甚至20倍更大的（力量）？”
然而要想研制出像電影中一樣的液態(tài)金屬機器人，劉靜卻遇到了一個(gè)最大的坎，“需要它站立起來(lái)，它馬上就在這個(gè)桌面上可以立起來(lái)，需要它趴下去，它就像一灘水一樣，迅速匍匐在這個(gè)桌面上，這是我們現在一個(gè)最基本的難點(diǎn)。”
劉靜嘗試著(zhù)往液態(tài)金屬中添加固體金屬，就好像人體的骨骼一樣，這樣液態(tài)金屬就有了支撐自身的力量，同時(shí)，劉靜還希望能用柔性材料將液態(tài)金屬封裝起來(lái)，就好像在液態(tài)金屬外面加一層皮膚。朝著(zhù)這一目標，劉靜團隊在2016年實(shí)現了液態(tài)金屬的一系列成果。柔性液態(tài)金屬可以節律性地振蕩跳躍，可以在電場(chǎng)中做各種復雜的運動(dòng)。
劉靜說(shuō)， 2017年的目標是希望能夠把液態(tài)金屬組裝起來(lái)，讓它站立起來(lái)，“就像類(lèi)似于科幻電影里面可變形的液態(tài)金屬機器，這是完全有可能的。”
醫療領(lǐng)域新方向：細胞再生
在不久的將來(lái)，生病了，吃藥可能就不是唯一選擇了，或許還可以通過(guò)特殊的材料和治療手段，讓人類(lèi)的細胞得到再生，修復受損部位、治愈疾病，而在這一醫療前沿領(lǐng)域，我國的科學(xué)家也在積極探索治病救人的新方法。
位于北京的中科院遺傳發(fā)育所，戴建武研究員的獨門(mén)絕技——組織再生和損傷修復功能生物材料研究技術(shù)，已經(jīng)在臨床取得了令人驚喜的成績(jì)。最近，一名今年5月不幸遭遇車(chē)禍、頸段損傷、下肢完全不能活動(dòng)的病人，在進(jìn)行完“神經(jīng)膠原支架”干細胞移植手術(shù)后，已經(jīng)逐步恢復其下肢功能，神經(jīng)信號能夠跨越損傷部位進(jìn)行傳導。
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戴建武介紹說(shuō)，在再生這個(gè)領(lǐng)域，大家認為最難再生的或者最不能夠再生的組織大概就是中樞神經(jīng)，在自然界，壁虎的尾巴斷了，可以自己生長(cháng)出來(lái)。然而干細胞和生長(cháng)因子也具有修復損傷的能力，但是由于體積只有納米級，在豐富血流循環(huán)的作用下很難作用于受損部位。因此，修復再生一直是個(gè)難點(diǎn)。戴建武瞄準了這個(gè)難點(diǎn)下手，制作了固定和連接損傷部位的生物支架，“我是另辟蹊徑，它可以確確實(shí)實(shí)通過(guò)我們設計的這個(gè)功能，結合干細胞或者結合生長(cháng)因子，就可以確定這些有效成分在空間的定位，形成微環(huán)境。”
2013年，戴建武設計了全球首個(gè)子宮內膜再生臨床手術(shù)，10名因子宮內膜受損而導致不育的育齡婦女，8人均正常懷孕產(chǎn)子，取得了再生醫學(xué)的巨大突破。
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△戴建武設計的子宮內膜再生臨床手術(shù)讓不孕婦女正常懷孕產(chǎn)子
