美加研究者开发出迄今最快照相机 美国科学家开发出新型凝胶材料

美加研究者开发出迄今最快照相机。

据美国《每日科学》网站近日报道，加拿大和美国研究人员开发出目前世界上最快的照相机“T-CUP”，其每秒能捕捉十万亿（1013）帧数据。这种新型相机几乎可以让时间“凝固”，有助于科学家观察包括光在内的各种现象，进一步揭示光和物质之间相互作用的秘密。

近年来，非线性光学与成像领域的创新成果互相补充，开发出许多高效新方法，帮助科学家从微观层面分析生物与物理学领域的动力学现象。但为了挖掘这些方法的潜力，还需在单次曝光过程中，以超短的时间分辨率，实时记录图像。

如果采用现有成像技术，用超短激光脉冲进行测量，必须重复多次，且现有方法仅适合某些惰性样本，不适合那些更脆弱的样本。尽管压缩超快摄影（CUP）技术的处理速度接近一千亿帧/秒，却无法满足集成飞秒激光器的具体要求。

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有鉴于此，加拿大魁北克大学国立科学研究院的超短成像专家梁锦扬（音译）和美国加州理工学院医学与电子工程教授王立宏（音译）领导的团队，在飞秒条纹相机的基础上，开发出了这款新型T-CUP系统。

王立宏解释：“只用飞秒条纹照相机，图像质量将受到限制，为改善这一点，我们增加了另一个相机来获取静态图像。新相机与飞秒条纹相机采集的图像结合，可获取高质量的图像，同时每秒记录十万亿帧数据。”

研究人员表示，T-CUP创造了实时成像速度的世界纪录，可助力新一代显微镜用于生物医学、材料科学与其他领域。而且，这种照相机能以无与伦比的时间分辨率，分析光线与物质之间的相互作用。

在“首秀”中，T-CUP在400飞秒的时间间隔内，拍摄了25帧图像，不仅记录了这一过程，还详细描述了光脉冲的形状、强度和倾斜角度。

该研究负责人梁锦扬表示：“未来，我们有望将照相机的速度增至千万亿（1015）帧/秒，进一步揭示光和物质之间的秘密。”

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美国研究人员最新开发出一种与大气中二氧化碳发生反应后“生长”的复合材料，未来有望用作建筑材料或修复材料和防护涂料。

近日发表在美国《先进材料》杂志上的研究显示，这种凝胶材料可以像植物一样吸收二氧化碳后生长，因此可用来制成轻质板材，运送到建筑工地，接触空气和阳光后会变得坚硬起来，从而节省了能源和运输成本，同时消耗了大气中的二氧化碳。

论文共同作者、美国麻省理工学院化学工程学教授迈克尔·斯特拉诺说，此前生物界以外的固碳材料还不存在，而新材料只需要太阳光，就可将空气中的二氧化碳转化为固态。

研究团队使用了从菠菜叶中提取的叶绿素，叶绿素可催化二氧化碳转化为葡萄糖的反应，通常叶绿素在植物体外只能在数小时内发挥作用，但研究人员找到了可延长提取的叶绿素催化时间的办法。

研究显示，这种复合材料除叶绿素外，还含有聚合物组成的凝胶基质和葡萄糖氧化酶，它们共同作用下，材料吸碳后会变坚硬，尽管目前还不足以用作建筑材料，但可用作嵌缝或防护材料。

斯特拉诺说，这种材料还有望开发为自修复材料，物体出现裂缝或刮擦后，无须外力，受损区域即可被填补修复。

据悉，研究团队已找到可批量生产这种材料的方法，目前正致力于优化这种材料的性能，近期有望实现商业化。