清华大学党委书记到西昌卫星发射中心与毕业生共话成才与未来

2020-08-16 22:31:04 来源: 科技日报 作者: 黄国畅 李勇 王玉磊 王祝华

8月16日下午,清华大学党委书记陈旭、北京师范大学党委书记程建平等一行来到西昌卫星发射中心,跟踪调研学生成才情况,走访火箭发射塔架和火箭实体厂房,与毕业学生代表面对面交流。

在座谈会上,西昌卫星发射中心人力资源部主任赵新介绍,中心下辖西昌、文昌两个发射场,今年圆满完成了北斗组网、火星探测等重大航天发射任务,未来还将承担空间站建设、载人登月等“国字号”航天工程。“中心需要人才、渴望人才、成就人才,是有志于航天事业的优秀青年展现才智的舞台、实现价值的沃土、报效祖国的平台。”

“到祖国最需要的地方去!”现场,清华大学毕业生代表于新辰的汇报掷地有声。毕业10年,于新辰扎根山沟、矢志航天,先后参加“嫦娥三号”“嫦娥五号”“北斗三号”等70余次重大航天发射任务;陈明旺,清华大学本科毕业后来到西昌发射场,带着实践的思考再次攻读清华大学研究生,迅速成长为中心优秀技术骨干……一个个生动事迹,成为了高校优秀毕业生立足西昌卫星发射中心平台成长成才的模范典型。

种下梧桐树,引来金凤凰。近年来,航天事业成为高端人才的“吸金石”。西昌卫星发射中心党委大力实施高素质指挥管理人才、高层次科技创新人才、高技能操作人才“三大人才工程”,与22家国内著名一流大学、科研院所签订联合人才培养协议,搭建博士后工作站、重点实验室等创新平台,打造了一支以“百千万人才工程”国家级人选、专业学科拔尖人才为代表的骨干群体,同时,为优秀青年才俊打造成才“沃土”,为我国航天事业发展注入生机与活力。

陈旭、程建平勉励毕业生,坚定航天报国志向、坚定航天强国信念,为中国航天事业建设发展做出贡献,努力实现人生价值追求,激励更多优秀青年投身中国航天事业。

西昌卫星发射中心人力资源部主任赵新 白肖飞 摄

清华大学党委书记陈旭 郑仲利 摄

北京师范大学党委书记程建平 白肖飞 摄

陈旭与清华大学毕业生代表亲切交流 郑仲利 摄

发射塔架前合影留念 白肖飞 摄

美国麻省理工学院提出新型太赫兹整流器设计

环球创新智慧

发布时间:04-0123:34优质原创作者
导读

据美国麻省理工学院官网近日报道,该校物理学家们构思出一个蓝图,他们相信有一个装置可以将周围环境中的太赫兹波转化为直流电。

背景

任何发出Wi-Fi信号的装置也会发出太赫兹波。太赫兹波是一种频率介于微波与红外线之间的电磁波。几乎任何具有温度的东西,例如我们的身体以及我们周围无生命的物体,都会产生这些高频电磁波,也称为“T射线(T-rays)”。

(图片来源:维基百科)

我们日常生活中,到处都有太赫兹波,如果它们能得到利用,它们高度集中的能量有望成为一个替代的能源。我们可以想象,手机的附加装置被动吸收环境中的太赫兹波,并利用它们的能量为手机充电。然而,迄今为止,太赫兹波的能量一直都被浪费掉,因为没有切实可行的方法来采集它们,并将它们转化为任何可用的形式。

创新

近日,美国麻省理工学院(MIT)的物理学家们构思出一个蓝图,他们相信有一个装置可以将周围环境中的太赫兹波转化为直流电。直流电是一种为许多家用电子产品供电的电流形式。

(图片来源:José-Luis Olivares, MIT)

他们的设计利用了量子力学,或者说是碳材料石墨烯的原子行为。他们发现,通过将石墨烯与另外一种材料(在这个案例中是氮化硼)结合到一起,石墨烯中的电子运动会向一个共同的方向倾斜。任何入射的太赫兹波都会“穿梭运输”石墨烯的电子,就像众多小型空中交通控制器一样,以直流电的形式从一个方向流过材料。

研究人员们将他们的研究成果发表在《科学进展(Science Advances)》杂志上,并正在与实验家们合作,将他们的设计转化为一个物理装置。

麻省理工学院材料研究实验室的博士后研究员、论文领导作者 Hiroki Isobe 表示:“我们被太赫兹波范围内的电磁波包围着。如果我们可以将那个能量转化为我们可以日常使用的能源,这将有助于应对我们正在面对的能源挑战。”

Isobe 的合著者包括:麻省理工学院物理系副教授 Liang Fu、前任麻省理工学院博士后研究员、现任哈佛大学化学系助理教授 Su-yang Xu。

技术

打破石墨烯的对称

过去十年,科学家们寻找了许多方法,来采集周围环境中的能量并将它转化为有用的电能。他们这么做主要是通过整流器,这种装置可以将电磁波从交流转化为直流。

大部分的整流器都是用于转化低频波例如无线电波,它们采用一个带二极管的电路来生成一个电场,这个电场可以让无线电波以直流电的形式通过该装置。这些整流器只能工作在一个特定的频率下,不能达到太赫兹波的频率范围。

少数实验技术虽然已经能够将太赫兹波转化为直流电,但是必须在超冷的温度下才能实现,而这种超冷的温度在实际应用中难以实现。

Isobe 想知道,在量子力学层面,一种材料自己的电子是否可以被诱导向着一个方向流动,将太赫兹波转化为直流电流,从而取代在一个装置中施加一个外部电场将电磁波转化为直流电流的方法。

这种材料必须非常洁净,或者说无杂质,从而使材料中的电子流过时不会在材料中产生不规则的散射。他发现,石墨烯是理想的原料。

(图片来源:Tatiana Shepeleva/Shutterstock)

为了引导石墨烯中的电子流向一个方向,他必须打破材料固有的对称性,或者说是物理学家们所称的“反演”。通常,石墨烯中的电子在它们之间感受到一种平等的力量,这意味着任何入射的能量都会让电子沿着所有方向对称地散射。Isobe 寻找方法以打破石墨烯的“反演”,并引发一个不对称的电流以响应入射的能量。

他翻阅文献发现,其他人已经用石墨烯作过实验,将石墨烯放置在一层氮化硼(由硼和氮两种原子组成的类似蜂巢的晶格)之上。他们发现,在这种排列中,石墨烯电子之间的力失去了平衡:靠近硼的电子感受到一定的力,而靠近氮的电子感受到一种不同的拖拽。总体的效果正如物理学家们所说的“斜散射(skew scattering)”,在这种机制中,电子云会使它们的运动向一个方向倾斜。

Isobe 对于石墨烯和下层的氮化硼等基底中的电子可能会散射的所有途径,以及这种电子散射将如何影响任何入射的电磁波,特别是太赫兹频率范围的那些,进行了系统的理论研究。

他发现,如果石墨烯相对纯净,电子会被入射的太赫兹波驱使,向一个方向倾斜,这种倾斜运动生成一个直流电流。如果石墨烯中存在太多的杂质。它们会成为电子云移动路径上的障碍,使这些云向所有的方向散射,而不是向一个方向运动。

Isobe 解释道:“在许多杂质的情况下,这个倾斜的运动最终会变成振荡,任何入射的太赫兹能量都会通过这种振荡而丧失。所以我们想要一种洁净的样本,以有效地获取倾斜的运动。”

一个方向

他们也发现,入射的太赫兹波能量越强,装置可以转化为直流电流的能量就越多。这意味着,转化太赫兹波的任何装置,应该也包括一种将这些波在进入装置之前聚集的方法。

考虑到所有这些,研究人员们制定了太赫兹整流器的蓝图,这种整流器由位于一层氮化硼之上的一个石墨烯小方块组成,像三明治一样夹在一个天线内,该天线将采集并聚集周围环境中的太赫兹辐射,把信号放大到足以将其转化为一个直流电流。

下图中的原理图来源于研究人员的论文。其中的绿色方块代表着位于另一种材料方块之上的石墨烯。红色线代表太赫兹波。蓝色三角形代表着围绕着方块的天线,采集太赫兹波并将这些波聚集至方块。

(图片来源:研究人员)

Fu 表示:“除了不同的频率范围,这非常像一个太阳能电池,被动地采集并转化周围环境中的能量。”

价值

团队为这款新型“高频整流”设计申请了一项专利,而且研究人员们正在与麻省理工学院的实验物理学家们合作,开发一款基于他们的设计的物理装置。相比于之前需要工作在超冷温度条件下的太赫兹整流器和探测器,这款装置将能够工作在室温条件下。

Isobe 表示:“如果一个装置工作在室温条件下,我们就可以在许多便携式应用中使用它。”

他憧憬着,在不久的未来,太赫兹整流器可以为病人体内的植入物无线充电,而无需手术更换植入物的电池。这样的装置也可以转化周围环境中的Wi-Fi信号,为个人电子产品例如笔记本电脑和手机充电。

Fu 表示:“我们正在采用一种具有某些原子层面不对称性的量子材料,这种材料现在能被利用,开辟了许多可能性。”

话题丨艺术是人类面对人工智能海啸的最后防线吗?
https://t.cn/EKQdNdG

自从2015年图像识别软件DeepDream被推出后,使用AI技术创作的图像已经开始在全世界广为传播。伴随着人工智能的技术革命可能波及到各行各业的势头,引发了铺天盖地的关于AI的深度思考与讨论。

艺术通常被认为最不可能被AI替代的门类。然而去年纽约佳士得第一次推出AI创作的艺术品并且将其成功拍卖的事件,还是引起了艺术界的一阵恐慌。

中国AI技术正在突飞猛进的发展中,与国际水平并驾齐驱。国内也不乏相关专家对AI与艺术的可能性进行探索和实验。

清华大学未来实验室博士后高峰与AI助手“道子”利用两天的时间,创作了一幅尺寸与《清明上河图》相近的长卷画幅。北京格物智慧科技有限公司CEO王志伟相信AI不是工具,而是伙伴。北京工业大学硕士生导师牟伦田讲述了目前AI创作艺术作品的进展及AI如何辅助艺术家创作。将研发的机器人多方面结合了各项艺术元素的北京交通大学教授、博士生导师姚燕安表示无需因担忧而抵制AI。

在艺术领域,有着几十年经验的著名策展人黄笃与黑天鹅科技公司共同策划了科技感十足的展览“爱中爱LOVE IN LOVE”。

那么AI目前创作艺术作品的进展如何?科学家运用AI创作艺术作品的原理是什么?AI如何辅助艺术家创作?究竟AI在未来是否将替代艺术家?

面对这些疑惑,ART POWER 100 采访了四位AI专家与策展人黄笃,他们将分别从科学与艺术的角度分析AI与艺术的关系和在未来的可能性。(详情请点击链接
https://t.cn/EKQdNdG)


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