5分钟就能形成几厘米见方的高品质石墨烯技术

美国加州理工学院（California Institute of Technology，简称Caltech）的研究人员开发出了室温下只需5分钟就能在铜（Cu）箔上形成几cm见方高品质石墨烯的技术，并在学术杂志“Nature Communications”上发表了论文。这项技术可能会给太阳能电池、显示器的的透明电极、燃料电池的氢离子渗透膜、高品质隔离膜以及柔性电子整体带来很大的影响。

此次的技术是CVD法的一种，工艺温度为室温，而且只需约5分钟就能形成几cm见方的高品质石墨烯。具体方法是首先用氢等离子体来清洁铜箔的表面。然后，向其中加入碳源。

由此获得的石墨烯面积大、而且缺陷非常少，其载流子迁移率在合成制作的石墨烯中属于最高水平。

此次技术能够获得高品质石墨烯的理由主要有三个。第一个理由是由氢等离子体将铜箔上的氧化铜还原并去除掉。据Caltech科研人员（Staff Scientist）David Boyd介绍，因实验差错在过度加热的铜箔上形成了高品质的石墨烯，由此才发现了此次的工艺。

第二个理由是氢等离子体与CVD真空腔内残留的氮气发生反应，形成了化学活性较高的分子——氰自由基（Cyano Radical），可以彻底地清洁铜箔。

第三个理由是由于采用室温工艺，铜箔没有出现膨胀收缩。如果是采用高温工艺的CVD法，在降温过程中，铜箔以及配备铜箔的基板无可避免地会出现收缩。此时，好不容易形成的高品质石墨烯也会出现缺陷。一直采用室温的话，就不会出现这些问题。

纳米激光实现芯片上光学传输

在芯片间以及芯片与电路板间传送通讯讯号，是全球各地研究人员密集研究的重要领域之一。如今，美国西雅图的华盛顿大学（University of Washington）和加州史丹介大学（Stanford University）已经开发出一种可利用电子调变简化光通讯的纳米级芯片雷射技术。

根据Majumdar与Wu表示，这种厚度仅约3个原子的材料是目前最薄的半导体，不仅具有超高能效，而且能够只以27nW的讯号进行电光调变，使其成为芯片上通讯的理想选择。这种新材料还鼓励了其他研究团队，利用这种新的半导体打造LED 、太阳能电池以及电晶体。

利用这种材料制作纳米雷射，需要打造一个可集中光线的限光腔体，并从钨基材料层塑造而成。这种材料的优点可加以调整，并用于在标准频率实现芯片上、芯片之间以及板级间通讯。

接下来，该研究团队将仔细地分析材料特性，以及利用氮化矽材料进行实验，期望取得进一步的进展。

这项研究由美国空军办公室的科学研究、国家科学基金会（NSF）、华盛顿的清洁能源研究所、美国能源署以及欧洲委员会（EC）等单位提供资金赞助。

新型硅芯片助快速3D成像成本低廉

如果你想要利用3D打印机创造一个精确的复制品，首先你需要利用3D 照相机对物体进行高分辨率的扫描，测量它的长宽高。这样的3D成像技术已经存在几十年了，但最敏感的系统仍太大且太昂贵，不适合用于消费性产品应用。

相反，一种廉价、紧凑且高度精确的新设备纳米光子相干成像仪（Nanophotonic Coherent Imager，简称NCI）或可以改变这一现状。利用并不昂贵、大小不超过1平方毫米的硅片，NCI提供了任何纳米光子3D成像设备所能获得的最高的深度测量精确性。这项由加州理工学院工程和应用科学学院的电气工程学托马斯G梅尔斯教授阿里·哈吉米瑞（Ali Hajimiri）带领进行的实验室研究被发表在2月的期刊《光学快线》上。

在正常的相机里，每一个像素代表图像里一个特定点接受到的光的密度，无论这一点距离相机是近是远，这意味着像素并没有提供物体与相机的相对距离的信息。相比之下，美国加州理工学院小组的NCI创造的图片里每一个像素都提供了距离和密度信息。“芯片上的每一个像素都是一个独立的干涉仪——这种设备是利用个光波的干涉进行精确的测量——干涉仪除了会检测信号的强度，还能检测它的相位和频率。” 哈吉米瑞说道。

这一最新芯片利用了一种现有的检测和测距技术，名为LIDAR，这种技术利用扫描激光束照亮目标物体。基于使用的激光的波长，科学家们可以分析从物体上反射出来的光，同时LIDAR可以收集有关物体的大小和与激光距离等信息，从而创造一张周围环境的图像。“通过在相干成像仪上布满小的LIDAR阵列，我们可以对物体或者场景的不同部分同时成像，而不需要成像器内任何机械运动。” 哈吉米瑞解释道。

四量子位构建成功 IBM量子计算机获关键突破

IBM研究人员完成了四量子位原型电路，为推出真正量子计算机奠定基础。该电路采用四个超低温超导设备构建。被称为量子比特。这也是量子芯片难以构建的技术瓶颈。量子处理器芯片开始变得越来越重要。虽然今天的计算机芯片仍能以继续堆积晶体管在方式追逐摩尔定律。但传统手段正变的越来越难以将更多的晶体管集成在一起。IBM研究中心主管Supratik Guha表示，“可以肯定摩尔定律将会来在未来十年内结束。”

所以计算机行业将需要找到一种新的增长方式，来提供芯片性能提升，突破瓶颈。IBM目前把赌注押在量子计算机上，这有可能超越传统计算机，帮助开发新一代的数据分析、机器学习和加密计算方式。去年夏天，IBM公司表示，未来五年将投入30亿美元用于下一代半导体研究，其中包括量子计算。

依靠量子的多态性，其速度远胜传统电脑。因为量子不像半导体只能记录0与1，可以同时表示多种状态。如果把半导体比喻成单一乐器，量子计算机就像交响乐团，一次运算可以处理多种不同状况，因此，一个40比特的量子计算机，就能在很短时间内解开1024位电脑花上数十年解决的问题。所以量子计算机就像重量级拳手，传统计算机就像轻量级选手完全不在一个级别。

IBM的研究人员认为，能计算数百量子位的计算机可能在5到10年内出现。没有人知道要多长时间量子计算机才能取代传统电脑。量子计算机可以用来破解当今最强大的加密方式，或着搜索数量难以想象的数据。

上个月，谷歌也推出了自己的量子电路。加拿大公司D-Wave宣布已成功开发量子计算机。不过该量子设备是否真的实现了量子计算目前还没有得到学术界广泛认同。

高通超声波指纹识别能否颠覆Touch ID

超声波指纹采集是一种新型技术，其原理是利用超声波具有穿透材料的能力，且随材料的不同产生大小不同的回波（超声波到达不同材质表面时，被吸收、穿透与反射的程度不同）。因此，利用皮肤与空气对于声波阻抗的差异，就可以区分指纹嵴与峪所在的位置。

超声波技术所使用的超声波频率为1×104Hz-1×109Hz，能量被控制在对人体无损的程度（与医学诊断的强度相同）。超声波技术产品能够达到最好的精度，它对手指和平面的清洁程度要求较低，但其采集时间会明显地长于前述两类产品，而且价格昂贵。

后面的两种传感技术目前并不是很常见，但是超声波技术却十分值得关注。因为高通发布了基于超声波技术的3D指纹认证解决方案Sense ID 3D指纹技术。高通的这项技术可以穿透表皮层，探测指纹的三维细节，因而让黑客难以仿制指纹侵入用户手机，这样的活体指纹识别增强了安全性；同时由于超声波识别不受手指上可能存在的污物影响大大提高了指纹识别的易用性；超声波能够穿透由玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石或塑料制成的智能手机外壳进行扫描能够让手机生产商可以将传感器和设备融为一体，而不必将指纹识别单元单独做成一个按钮这种形式。因此，高通超声波指纹识别颠覆Touch ID值得期待。

革命性透明OLED显示面板将量产

在6月初的时候，三星在香港的Retail Asia Expo 2015博览会上，展示了超酷新品：全球第一个镜面兼透明OLED显示面板（Mirror and Transparent OLED）。 三星称，它一方面具备极高的透明度，另一方面也有反射性很强的镜面效果，号称比一般竞品反射率高至少50％，而且不需要环境背光就能屏显内容。 当时三星并未透露这款产品何时会面向企业推出，看起来似乎又是一次“概念展示”。不过，外媒geeky-gadgets报道称，他们拿到的一份最新报告显示，三星透露预计年底之前开始大规模量产，首先用上的将会是来自中国香港的珠宝商周生生。

浙大研制出“达尔文”芯片 “读懂”人脑

由浙江大学牵头的联合研究小组，在国内首次研制出支持脉冲神经网络的类脑芯片——“达尔文”芯片。研究成果近日在线发表于《中国科学：信息科学》英文版。

借鉴大脑神经网络结构与工作原理，创造出更省电、高效、智能的计算系统，这是计算机学家的梦想。脉冲神经网络是一种基于离散神经脉冲进行信息处理的神经网络模型，与传统的人工神经网络相比，其在结构与原理上都更加接近生物神经系统。

这款名为“达尔文”的芯片面积为25平方毫米，比1元硬币还小很多。“达尔文”研发团队的主要成员之一、浙江大学博士生沈君成说，这一跨学科团队研发的芯片就像一个简化的动物大脑：上面集成了2048个用硅材料制成的仿生神经元，可支持超过400万个神经突触和15个不同的突触延迟。这款芯片的工作方式也非常接近动物的大脑：它从外界接收并积累刺激，产生脉冲——一种电信号——来传递和处理信息。从原理上看，动物脑，包括人脑，正是这样工作的。

“达尔文”芯片有望应用于智能硬件、机器人、神经信号处理、脑机融合系统等众多领域。它可作为脉冲神经网络模型与算法高效的硬件运行载体，帮助建立特定功能的类脑智能系统；同时，由于芯片直接以脉冲形式进行信息传递与处理，与生物神经网络更加接近，有利于与生物神经网络对接，构建脑机融合系统，也有利于直接解析来自生物脑的脉冲神经信息。

据悉，新芯片目前最多可支持2048个神经元、400多万个神经突触及15个不同的突触延迟。来自浙江大学的研究小组还开发了两个利用该芯片的应用演示：数字手写体识别和脑电波解码。

达尔文芯片以头戴式脑电波采集设备捕获的脑电信号作为输入，可实时、准确地识别出用户的运动想象意图，即分辨出用户是在想“左”还是“右”，并将结果传输给电脑，从而控制电脑屏幕上一个篮球的移动方向。

世界第一个50纳米超高分辨率数字图像传感器诞生

最新一期的顶级科学期刊《Advanced Materials尖端材料》披露，华人科学家实现了世上第一个50纳米级的超高分辨率数字图像传感器，打破了这个领域数字图像传感器像素尺寸为1微米的行业极限，引起国际电子、军工、航天、医疗、激光、信息存储技术以及有关部门的合作兴趣。6日，拥有这个技术的中国籍科学家宋金会教授表示，会优先考虑这项技术的商业应用和推广，并持续保持团队在这个前沿高科技领域的研发优势。

根据美国行业学术期刊《尖端材料》中的文章，(“An Ultrahigh-Resolution Digital Image Sensor with Pixel Size of 50 nm by vertical Nanorod Arrays”2015，27， 4454-4460), 美国阿拉巴马大学华人学者宋金会教授研究组报道了一种基于纳米半导体技术的新型数字图像传感器，其像素尺寸竟然成功缩小到了50纳米，大幅度打破当前数字图像传感器像素尺寸极限(1微米，即1000纳米)。这在数字图像传感器技术史上是里程碑性的突破。宋金会教授带领他的博士研究生江城鸣通过利用三维半导体纳米材料，纳米材料表面修饰技术，以及完全不同于当前数字图像传感器的器件机理，研制出仅有50纳米直径大小的传感器像素，而且这一微小像素仍具有图像采集传感功能。

最近随着微电子集成技术的发展，CMOS逐渐占据市场主体，广泛应用于民用，工业等广泛领域，据美国权威市场调研公司IC Insights 报告，2015年仅CMOS这一主流数字图像传感器的民用市场销售额将突破100亿美金。

最新Qi无线充电功率提高至15瓦 30分钟就能充满手机60%电力

无线充电联盟WPC发布最新Qi无线充电规范，将无线充电功率提高到15瓦，实现无线快速充电，30分钟可为手机充满60%电力。

目前在手机的有线充电领域，市场上已有支持快速充电的手机，例如三星的Galaxy Note 4，可在半小时充满手机50%电力，最新的Galaxy S6也宣称在10分钟可充满到4小时使用时间的电力，大幅缩短智能手机充电时间，逐渐成为产品的卖点之一。

无线充电碍于充电功率，难以跟上有线充电的快速充电脚步，而WPC新发佈的无线充电规范，使充电功率提高到15瓦，让无线充电能像有线充电一般30分钟为装置充满6成的电力。新规范能相容于现有支持Qi的相关产品。

改搭耐高温/固态电解质 锂电池突破可挠式设计难关

可挠式锂电池技术进展迈大步。锂电池改搭固态电解质，不仅能改善传统液态/胶态电解液容易外溢与高温易燃的问题，亦可达成高挠曲度设计目标，迎合穿戴式电子产品对薄形、可挠及高安全性的需求，可望开启新的应用商机。

固态锂电池是指采用固态材料制作而成的技术，与现有技术最大的差异，在于将液态/胶态高分子电解液，改为固态电解质(图1)。目前市面上众人皆知的锂电池，因为采用液态/胶态高分子电解液，所以容易燃烧、漏液、高温时会溶解、低温时会盐携出，但固态电解质耐高温、不可燃的特性，使其热稳定性高，不会有起火、爆炸或过热等安全性问题，当然也没有漏液的可能性，电池正负极亦不溶解或盐携出，具有极高度的安全性。

在动力应用价值上，固态锂电池主要贡献则在于安全性的提升。例如特斯拉2013年发生的三起火烧车事故，以及比亚迪电动计程车2012年起火事件，最后烧成骨架，同时酿成三人当场死亡的案例，至今仍记忆犹新；为因应电动车的安全性议题，国际厂商相继跨越中下游，直接投入上游零组件的固态电池研发行列，通用汽车(GM)和丰田(Toyota)等主要的汽车制造商，皆已认定固态锂电池是未来电动车的关键零组件。

关键词:仪器仪表 测试测量 突破性科技 2015盘点

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来 源：仪器仪表商情网

编辑：马翼

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