环球科学：世界最小！比盐粒还小的微型电池，能为同等大小芯片连续供能10小时

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　　· 新技术 ·

　　世界上最小的微型电池

　　比盐粒还小的微型电池，且能在一个硅片上批量生产。图片来源：TU Chemnitz/Leibniz IFW Dresden

　　如今电脑等电子器件变得越来越小型，因此亟需发展与器件相容的更小的微型电池。目前，微型电池的集成主要利用的是湿化学法，其中电极、黏合剂等材料需要被处理为泥浆状，而且这种方法集成后的电池的面积往往大于1平方毫米。近日，一项发表于《先进能源材料》的研究通过一种叫做“瑞士卷”的方法，制备出了小于1平方毫米、比盐粒还要小的微型电池。

　　这种“瑞士卷”法的过程简单来说，是将微型的集流体和条状的电极卷起来。研究人员在硅片上逐层涂覆薄薄的聚合物、金属和绝缘材料，由于这种分层系统存在内部应力，因此薄膜会发生剥离来释放应力，这时薄膜会发生自动卷曲，从而形成类似瑞士卷的结构，即无需外力就能自卷曲成圆柱体微型电池。此外，这种方法还与现在芯片制造技术兼容，因此能在硅片上高通量制备这种微型电池。研究人员还发现这种可充电的微型电池能为类似尺寸大小的微型芯片供能10小时，因此比盐粒还小的微型电池有望用在未来的微型和纳米级电子器件上。

　　· 环境 ·

　　南极污染物加速积雪融化

　　化石燃料和生物质燃烧会产生黑碳，这些黑碳会吸收光线，让大气升温。如果黑碳落在雪上，热量就无法散发，融雪也会增加。近几十年，人类在南极洲的活动日渐频繁，局部黑碳排放的影响也可能随之加剧。近日，《自然·通讯》发表的一篇论文指出，在南极洲受人类活动影响最严重的地区，每年夏季黑碳或导致积雪减少23毫米。

　　研究人员在南极半岛北部一段2000千米长的土地上采集了雪样，并检测了这些雪样的黑碳浓度，采样区涵盖了游客活动和科学考察最活跃的地点，以及一些更偏远的地区。结果表明，科考设施和旅游区周围的雪样中含有的黑碳比偏远地区的雪样更多。经计算，在受影响严重的地区，黑碳每年夏季会让积雪减少23毫米。研究人员估计，在2016-2020年，平均每年旅游季有53 000名游客抵达南极洲，并认为每位游客贡献的黑碳量或在夏季平均导致约83吨雪融化。研究人员认为，人们应当通过各种方式减少南极洲的黑碳积累，比如使用更清洁的能源、使用混合动力或电动轮船和限制游客数量，以减轻人类活动给南极洲环境带来的负担。

　　· 神经科学 ·

　　人脑中的“歌唱神经元”

　　在人的大脑中有部分脑区可以对各种音乐产生响应，但这些脑区如何编码对音乐的响应还不明确。在一项新研究中，科学家结合不同的大脑活动探测技术，发现了听觉皮层中有一个选择性响应歌唱声音的区域。该研究已发表于《当代生物学》。

　　科学家首先使用了皮层电描记术（electrocorticography）记录15名被试的脑电活动。他们让15名被试听165种不同的声音，包括说话、音乐、手指敲击、狗叫声等，并通过算法分析，发现有一些神经元集群能响应歌唱声，但是对说话或者纯音乐的反应很弱。随后，科学家结合了可探测脑区范围更广的功能磁共振成像（fMRI）技术所收集的数据，以更精确地定位神经元集群的位置。他们发现这些“歌唱神经元”位于大脑颞叶顶部，靠近能选择性响应语言和音乐的脑区，表明这些神经元可能能够响应词语和音高的混合效应等特征。研究人员希望进一步研究具体是歌唱的哪些方面引发了这些神经元的响应，以及这些脑区的发育机制。

　　· 科学事件 ·

　　2021年全国科学技术支出9700亿

　　2月22日，在国务院新闻办公室就财政改革与发展工作情况举行的新闻发布会上，财政部部长刘昆介绍了2021年财政部贯彻落实创新驱动发展战略，支持科技自立自强的相关工作。2021年，全国科学技术支出0.97万亿元，同比增长7.2%。在2021年中央本级支出继续安排负增长的情况下，通过调整支出结构，中央本级科学技术支出仍达到了3205.54亿元，并重点向基础研究倾斜，中央本级基础研究支出增长达15.3%。2021年财政部积极完善中央财政科研经费管理，扩大科研领域项目经费管理的自主权，从科研工作的实际需求出发，提高了间接费用比例。当前科研项目经费中用于“人”的费用可达50%以上，较大程度上减轻了科研人员的事务性负担，为科研人员潜心钻研、多出高质量科研成果营造了良好氛围。（科技日报）

　　· 物理学 ·

　　让分子爆炸来捕获分子图像

　　用库仑爆炸成像法对碘吡啶分子成像的艺术示意图。图片来源：Goethe University Frankfurt am Main

　　近日，一项发表于《自然·物理学》的研究用世界上最大的X射线激光器，和显微成像谱仪，拍摄到了碘吡啶复杂分子在原子级尺度的清晰图像。这是迄今为止对复杂分子拍摄的清晰度最高的图像。这些图像对于未来录制分子变化过程的视频非常重要，而高分辨率视频能提供化学或物理变化过程的具体细节。

　　研究人员利用的是一种被称作“库仑爆炸成像”的方法。高强度且波长超短的X射线激光能“敲掉”分子中的大部分电子，即让这些电子脱离分子的束缚。此时，带正电的原子之间的静电斥力让分子在飞秒内就会发生爆炸。随后，爆炸后分离的离子碎片在电场的“引导”下进入检测器以被成像，之后再按照这些碎片确切的位置和时间将碎片的图像拼凑成分子图像。此前这种方法主要用于成像不超过5个原子的小分子，但现在这项研究突破了这个限制。

　　· 材料科学 ·

　　新型强韧弹性材料

　　离子凝胶是一种由高分子聚合物和液态盐类电解质（离子液体）组成的固态混合物材料，具有优异的离子导电性、热稳定性和电化学稳定性以及不挥发性。然而，现有大多数离子凝胶材料都存在强度和韧性低的问题，且合成困难。近日，一项发表于《自然·材料》的新研究发明了一种兼具强韧和弹性的新型离子凝胶。

　　研究人员利用紫外线将丙烯酸和丙烯酰胺在占比70%的离子液体溶液中共聚。结果得到的凝胶具有优于上述两种单体材料的平均水平，在韧性方面，它比软骨要好。此外，该离子凝胶还具有自愈性和形状记忆特性。例如，当它暴露在60 ℃下，只要几十秒就能恢复到原来的形状。

　　· 新冠疫情 ·

　　截至北京时间2月23日10时，据约翰·霍普金斯大学最新统计，全球累计新冠确诊病例427 612 009例，死亡病例5 905 131例。

　　根据国家卫生健康委员会官方网站的消息，2月22日0—24时，31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团报告新增确诊病例205例。其中境外输入病例115例（上海49例，广东38例，北京8例，四川4例，天津3例，云南3例，福建2例，山东2例，广西2例，甘肃2例，江苏1例，浙江1例），含13例由无症状感染者转为确诊病例（广东9例，四川3例，浙江1例）；本土病例90例（内蒙古47例，其中呼和浩特市39例、包头市7例、巴彦淖尔市1例；北京10例，其中丰台区2例、通州区2例、经济开发区2例、西城区1例、朝阳区1例、海淀区1例、顺义区1例；辽宁9例，均在葫芦岛市；广东7例，均在深圳市；四川6例，均在成都市；湖北5例，均在武汉市；江苏2例，均在苏州市；云南2例，均在红河哈尼族彝族自治州；黑龙江1例，在鸡西市；山东1例，在青岛市），含1例由无症状感染者转为确诊病例（在内蒙古）。无新增死亡病例。新增疑似病例2例，均为境外输入病例（均在上海）。

　　31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团报告新增无症状感染者67例，其中境外输入51例，本土16例（湖北5例，均在武汉市；四川5例，其中成都市4例、泸州市1例；江苏3例，其中无锡市2例、苏州市1例；广东2例，其中广州市1例、深圳市1例；云南1例，在红河哈尼族彝族自治州）；当日转为确诊病例14例（境外输入13例）；当日解除医学观察31例（均为境外输入）；尚在医学观察的无症状感染者703例（境外输入575例）。

　　截至2022年2月21日，31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团累计报告接种新冠病毒疫苗309030.9万剂次。

　　文：王怡博、十米、曾欣欣、王昱