据美国物理学家组织网12月13日报道,美国北卡罗莱纳州立大学的科学家最近发明了一种新型“敏化剂”染料,其能捕获更多的环境光和太阳光,性能胜过目前市场上的染料敏化太阳能电池(DSSC)使用的染料,有望大幅改进太阳能电池的性能并让其他从光线获取能源的技术受益。
 
领导该研究的北卡罗莱纳州立大学纺织工程、化学和科学系助理教授艾哈迈德·埃尔-沙飞博士表示:“一家第三方太阳能公司将我们的新染料北卡罗莱纳州立大学10号与目前市场上最先进的染料进行了对比,结果新染料的能量密度要高出14%以上。也就是说,北卡罗莱纳州立大学10号使我们能从等量的太阳光那儿获取更多的能量。”
 
染料敏化太阳能电池由廉价且环保的材料——包括染料、电解质和牙膏中使用的白色成分二氧化钛(TiO2)制成。染料敏化太阳能电池通过吸收光子或入射光(或直接照射在表面上的光)发出的离散光子束以在电池内的纳米多孔半导体(诸如二氧化钛)内制造出自由电子来工作。这些电子会转移到外部电路从而产生电流。由于入射光的角度对太阳能电池的性能毫无影响,而且,这种电池也能高度响应低水平的照明条件,因此,在漫射的光照下、在阴天或雨天里以及在室内环境光线等条件下,这种染料敏化太阳能电池的效率都比传统的硅基光伏电池高20%至40%,这使染料敏化太阳能电池成为一种独特的光伏产品。
 
染料敏化太阳能电池的应用范围非常广泛。在室内,其可为手机、笔记本电脑和MP3播放器提供电力,只需使用环境光线就可。而在户外,它们可以用于传统的太阳能电池阵列中,或用于先进的建筑一体化产品(窗户、外墙和天窗等)中。 研究人员表示,新染料可显著提高染料敏化太阳能电池的效率。另外,与目前市场上最先进的染料相比,北卡罗莱纳州立大学10号能在较低的染料浓度下吸收更多光子,因此,能被用于制备更高效的太阳能电池,用于窗户和外墙上,同时可让窗户高度透明。
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
兰州大学资源环境学院披露其最新发现,该校科考人员日前在巴丹吉林、腾格里和乌兰布和沙漠进行野外植被调查时,共发现天然胡杨林7处,其中有94株活胡杨、85株死胡杨。其中,成林树龄最大120年,乌兰布和沙漠胡杨最大树龄达183年。
 
该调查结果为天然胡杨林在中国中部沙漠腹地分布提供了确切证据,是中国沙漠研究领域的又一重要发现。
 
胡杨林是亚洲大陆干旱区特有的一种荒漠河岸林。中国除了柴达木盆地、河西走廊、内蒙古等地区内,有一些流入沙漠的河流两岸可见到少量胡杨外,中国胡杨林面积的90%以上都集中于新疆,而其中的90%又集中在新疆南部的塔里木盆地。
 
记者还从该校获悉,此前,为揭开中国中部沙漠的真实面纱,查明和研究阿拉善沙漠的植被状况,该资源环境学院连续3年在巴丹吉林、腾格里和乌兰布和沙漠进行了广泛的植被调查工作。
 
参与考察的该院院长王乃昂教授说,科考人员根据当地牧民提供的“梧桐”树名、“陶勒”地名等线索,通过GPS定位、地貌分析和地形图判读,结合样地法调查后发现,这些胡杨天然林主要分布在巴丹吉林沙漠腹地和东缘、腾格里沙漠腹地和北缘、乌兰布和沙漠腹地的丘间洼地等浅层地下水汇聚处。
 
“胡杨天然林的存在说明沙丘下面地下水位埋深较浅,阿拉善沙漠尤其季节性河流和古河道分布区域具有大面积的含水层。其中,腾格里沙漠腹地黑盐湖东北侧的胡杨林分布面积达4.8公顷,成林树龄最大120年,乌兰布和沙漠胡杨最大树龄达183年。”王乃昂说。
 
王乃昂称,此次在阿拉善沙漠腹地发现的胡杨天然林野生特点非常明显,填补了中国中部沙区天然胡杨植被分布的调查空白,对植物区系、植被地理、植被演替、物种多样性与防沙造林等具有极高的科学研究和保护价值。
 
与此同时,“由于沙丘掩埋、土层风蚀、地下水位下降和牲畜啃食等影响,胡杨整体依然处于退化状态,生存状况不容乐观,已属于亟待抢救的‘濒危景观资源’。”该校植被组组长姜红梅博士调查后建议,当地需慎重开发地下水资源,采取围栏封育、复壮更新、育苗造林等措施,进一步挽救、恢复和发展胡杨林这一重要的物种资源。
 
 
 
 
 
 
 
 
 

据外媒12月15日报道,俄罗斯科学家已经在北冰洋表面上发现数百个由甲烷气体形成的巨大团状物,有些直径甚至达到1000米。科学家们担心,随着北极冰架逐渐缩减,甲烷气体将以前所未有的规模释放,这将大幅增加全球气候变化的速度。

  俄罗斯社会科学院专家伊格尔·塞米尔托夫(Igor Semiletov)说,甲烷比二氧化碳毒性强20倍。甲烷气团的出现令研究北极地区数十年的科学家感到震惊。塞米尔托夫说:“最初,我们发现北冰洋表面出现火炬式的甲烷气团,但是它们的直径只有数十米。这是我们第一次看到这种能够持续扩展、不断快速渗透的甲烷气体活动方式,有的直径已经超过1000米,令人感到震惊。”

  塞米尔托夫还说,他的研究团队已经发现100多个甲烷气体团状物,他们估计在整个北冰洋上,这种现象可能存在数千处。他说:“在检查了一些不稳定区域后,我们发现甲烷存在面积惊人。有的团状物宽度超过1公里,直接向空气中释放甲烷气体,浓度比正常情况下高百倍。”

 

 

 

 
美国航天局官员日前表示,由于预算方面的不确定性,航天局借助私营企业开发“太空巴士”运送宇航员的计划至少要推迟到2017年。
 
美航天局副局长比尔·格斯登美尔对媒体表示,航天局2012财年的总体预算有所增加,但用于支持“太空巴士”发展的资金低于预期,因此“太空巴士”计划至少要推迟到2017年。据悉,航天局原计划“太空巴士”能在2016年年底前服役,希望政府每年拿出8亿美元资助研发,但国会仅批准4亿美元。
 
格斯登美尔说,航天局今后将更多地与私营公司签署弹性价格而不是固定价格的合同。目前,受航天局资助开发“太空巴士”的企业共有4家。
 
美国航天飞机今年全部退役,在“太空巴士”执行任务前,美国宇航员将依赖俄罗斯飞船前往空间站。推迟“太空巴士”计划意味着美国航天局将向俄罗斯方面多支付数亿美元。由于通货膨胀,2014年至2016年,每名美国宇航员往返空间站的平均票价将从目前的5100万美元涨到6275万美元。
 
 
 
 
 
 
 
 
 

据美国物理学家组织网12月14日报道,英国光纤实验室的研究人员通过对普通光纤的直径在纳米尺度上进行微调,让光纤成为了制造光子计算机必需的微谐振器,为研制出光子计算机开辟了新方法。相关研究发表在美国光学学会的《光学快报》上。

  光子计算机是一种由光信号进行数字运算、逻辑操作、信息存贮和处理的新型计算机,由于其运行速度和信息存储量远大于电子计算机,因此,许多国家都投入巨资进行光子计算机的研究。然而,要想制造真正的光子计算机,需要开发出可用一条光束来控制另一条光束变化的光学微谐振器这一基础元件。

  对微谐振器来说,最有潜力的设计当然是一长串微环,将光子严密封锁在回旋的环内,接着让光子通过一个环到下一个环。链子越长,能存储的信息就越多。然而,即使目前最精确的制造工艺仍会在环内产生细小的瑕疵,导致信号逐渐减弱甚至完全消失。

  最新研究的领导者米沙·萨米特斯基和同事利用光纤本身固有的属性,对光线的直径在纳米尺度上进行了微调,将光纤变成了微谐振器。他们让一条光纤变得非常狭窄,并在其附近垂直放置了另一条光纤。因为这两束光纤如此接近,且初始光纤已被缩小到原初大小的几分之一,因此,一部分光能进行一个所谓的“量子飞跃”进入到另一个光纤内。

  这种微谐振器的信号损失非常小,同时能让光运行的距离比传统方法制造出的微谐振器高2个数量级以上。萨米特斯基表示:“光纤直径变化的精确性约为百分之一纳米,也是最高的精确度。”而且,如果将足够数量的光纤微谐振器耦合在一起,光脉冲内的信息可以被保存足够长的时间,以便科学家们进行光子计算。目前,他们能将10个光纤微谐振器耦合在一起。

  以前也有实验利用光纤来做微谐振器,但它们主要依靠磨光或熔化光纤来改变其直径,这不仅会使光纤的结构非常不均匀,而且也无法达到纳米尺度。而最新方法能将微谐振器周长的变化控制在0.1纳米的精度以下。科学家们表示,能在纳米尺度上修改光纤的直径得益于光纤固有的一个属性,因此,只要光纤在同样的环境下制造出并被加热到熔点下,就能获得同样的效应,这就使这种技术能从实验室研究走向工业制造。这些微谐振器有望被用于制造各种专门设备,但其最大的应用潜力在于制造光子计算机以及用于基础的物理学研究中。