研究人員成功發佈了一款氫能無人機，旨在克服電池無法應對的挑戰。氫燃料電池解決了目前電池無人機的兩大缺陷：過重和飛行時間短。這些無人機配備簡單的油箱更換系統，能夠飛行幾個小時，有效覆蓋人類操作員的典型工作日所能達到的範圍。SINTEF 研究機構的資深研究科學家 Federico Zenith 表示：「我們並不是要取代電池驅動的無人機，因為它們在很多方面都很實用。我們的目標是解決現今無人機無法處理的任務。」目前，這款無人機正在特隆赫姆外的一個場地進行測試。

現有的電池技術實際上設置了距離限制。如今，如果樹木倒在偏遠山道的電力線上，公用事業公司往往只能派遣人員搭乘直升機進行檢查，這不僅昂貴且危險，在強風中甚至可能致命。Zenith 說：「如果需要確定樹木是否倒在電力線上，想要儘快到達現場，現在通常需要使用直升機。」除了延長飛行時間，轉向氫能還利用了物理定律來提高無人機的可靠性。氫燃料電池提供的能量密度遠高於重型鋰電池，減輕了重量，同時比複雜的汽油引擎更耐用且維護成本更低。

這種效率還受到操作速度的增強：操作員無需等待數小時為電池充電，只需幾分鐘即可更換油箱，便能重新起飛。儘管有這些優勢，無人機的空中之路並不平坦。嚴格的規範使得將現有無人機改裝為氫燃料電池變得困難。為了繞過繁瑣的程序，SINTEF 團隊在其專門的無人機實驗室中從頭開始建造自家的無人機。這種延展的飛行範圍使得無法使用標準電池的長距離任務，如檢查遠距離變壓器之間的電纜，成為可能。

該項目目前是斯堪的納維亞唯一一款飛行的氫能無人機。然而，這款無人機面臨著挪威特有的問題：惡劣的天氣。當前，無人機的燃料電池只能在好天氣下運行。它不喜歡雨水，當氣溫低於冰點時則運行不佳。對於一款旨在監測雪崩和冬季停電的工具而言，這是一個重大障礙。Zenith 解釋道：「剩下最重要的任務是進行防水和耐寒處理。」到目前為止，這個項目仍然是相對小型的內部計劃，旨在使無人機能夠起飛，這是最重要的。然而，團隊還需要獲取更多經驗，看看在挪威的條件下能保持無人機飛行多少小時。

目前，團隊正在尋找合作夥伴，以幫助他們加強技術，抵禦嚴寒。如果他們成功，為了簡單的電纜檢查而冒著飛行員生命的日子可能終將結束。除了搜尋和救援，這些高耐力無人機在大規模環境監測和災難預防方面也可能非常有用。它們的延展範圍使得能夠全面映射廣大領土，跟蹤雪量以預測洪水或水力發電輸出，並持續監控地質災害，如山崩和雪崩。

科學家們正穩步邁向一個量子通信網絡的未來，這可能徹底改變信息傳輸的方式。柏林洪堡大學的研究人員最近取得了一項突破，展示了超快速激光脈衝如何顯著提升基於鑽石的量子互聯網的發展。他們展示了一種在鑽石基量子系統中生成單光子的全新方法。這一進展使量子技術更接近實際應用。

研究專注於含有特定缺陷的鑽石晶體，這些缺陷被稱為錫空位中心（SnV centres），也稱為顏色中心。這些原子結構作為穩定的量子位元（qubits），能夠存儲和處理量子信息，並將其與光子耦合。迄今為止，量子技術的一大挑戰是如何利用光控制這些 qubits，同時清晰檢測由 qubits 發出的光子作為信息載體。根據新聞稿，傳統方法常常依賴於複雜的過濾技術，這會降低效率並限制系統在實際應用中的可擴展性。

透過超快速脈衝，研究人員能夠在全新的時間尺度上控制量子狀態。物理系的博士生 Cem Güney Torun 表示：「這為在鑽石中進行更快和更複雜的量子操作打開了大門。」另一位主要作者、前物理系研究助理 Mustafa Gökçe 補充說：「我們的方法使我們能夠高效地激發系統，同時保持發出的單光子乾淨且可用。這是建立實用量子通信網絡的關鍵要求。」

另一項重要發現是，SUPER 方法能夠保留系統的內部量子自旋狀態。根據新聞稿，這一特性對於在遠端節點之間產生量子糾纏至關重要，這是未來量子通信網絡的另一基石。與傳統通信系統以二進制形式傳輸信息不同，量子通信使用的是量子位元（qubits）。這些 qubits 可以同時存在於多個狀態中，從而實現更快的處理和高度安全的數據傳輸。

在這些系統中，可靠生成單光子是關鍵組件，因為它們是量子信息的載體。然而，以可控和高效的方式生產這些光子一直是科學家們面臨的持續挑戰。為了進行這項研究，量子研究人員結合了多種實驗方法：製造嵌入錫空位中心的鑽石納米結構、超快速光學技術和理論建模。這一組合使團隊展示了 SUPER 為固態量子技術提供了一個強大的新工具。這些結果使基於鑽石的量子中繼器和分佈式量子計算機更接近實際應用。

美國空軍正在加快推動為特種作戰部隊提供緊湊型攻擊無人機的努力。最近發佈的一份信息請求（RFI）指出，正在推動開發輕量級第一人稱視角（FPV）系統，能夠以速度和精確度遠程打擊目標。這一舉措反映了現代戰爭的更大轉變，小型、可消耗的無人機在前線戰術中越來越重要。

空軍特種作戰指揮部（AFSOC）希望有一個專門設計的系統，操作員可以將其攜帶到複雜的環境中。當前的能力尚不夠。RFI中指出，空軍特種作戰指揮部和特種戰術部隊目前缺乏專門的FPV無人機能力。這一缺口限制了任務的靈活性並拖慢了標準戰術的發展。擬議的系統將重點放在可攜性和快速部署上。初始配置必須在30磅（約13.6公斤）以下，包括兩架無人機和一個控制單元。兩名操作員應能夠在背包中攜帶完整的裝備。

長期目標則更進一步。空軍希望有一個10磅（約4.5公斤）的系統，能夠由單一操作員管理。速度同樣重要。團隊應在三分鐘內啟動無人機，而理想的配置則應不超過一分鐘。這些時間框架與高風險任務相一致，延遲會增加暴露的風險。

無人機必須提供有效的打擊能力。空軍具體要求一種重為3.3至6.6磅（約1.5至3公斤）的破片彈頭。這一載荷介於小型巡航彈藥和大型戰術無人機之間，能夠對人員、輕型車輛或防守陣地造成足夠的威力。射程和持續時間仍然是核心要素。美國空軍希望無人機的最小射程約為6英里（約9.7公里），目標超過12英里（約19.3公里）。飛行時間應在15至30分鐘之間，這些限制使團隊能夠在更安全的距離進行打擊，同時保持機動性。

導航系統則是一個主要的技術挑戰。無人機必須使用GPS，但在信號被拒的情況下也能正常運行。RFI要求整合GPS、移動網絡和可靠的通信系統，具體包括4G/LTE/5G的連接、真實的頻率跳頻和可選的重複器。這樣的設置能夠在受限環境中將射程延伸至12英里以上。

空軍還強調了互操作性。操作員將使用Android Team Awareness Kit UAS界面來控制無人機，這確保了與現有戰場系統的兼容性，並減少了培訓時間。AFSOC特種戰術小組將使用這些系統，這些部隊包括戰鬥控制員、救援人員和戰術空中控制專家。他們通常在受限或敵對的區域中以小組形式作戰。擁有FPV攻擊無人機後，這些小組可以直接打擊目標，而無需等待外部空中支援。

這一轉變可能支持如空軍基地奪取、精確打擊和人員救援等任務。RFI指出，無人機將有助於將FPV系統整合進核心任務集，包括全球接入、精確打擊和人員救援。這反映了向去中心化火力的更大轉變。最近的衝突突顯了無人機在戰鬥中的日益重要性。美國特種作戰部隊正以擴大對無人系統的投資來應對這一趨勢，這些努力包括無人機發射武器、狹小空間無人機及現場修理能力。空軍現在的目標是將這些教訓轉化為一種可攜帶的致命系統。通過結合射程、連接性和打擊能力，新的FPV無人機可能徹底改變小型團隊在受限環境中的作戰方式。

在機器人技術的發展中，儘管機器人能夠遵循指令，但在察覺錯誤之前卻往往無法即時反應，這可能導致嚴重的損害。美國奧克拉荷馬州立大學的研究團隊正致力於解決這一問題，他們希望通過教導機器人即時響應人類的直覺來改變現狀。團隊正在開發一種神經自適應控制系統，使機器人能夠捕捉人腦中的信號，並立即調整其行動。簡單來說，當人類操作員感覺到出現問題時，機器人應該能夠在錯誤擴大之前做出反應。

這一系統依賴於腦-機接口來探測所謂的錯誤相關電位（ErrPs）。這些信號在個體識別出錯誤時幾乎會立即被觸發，即使在他們身體做出反應之前。通過使用可穿戴的腦電圖帽，該系統捕捉這些信號並將其輸入到共享控制的機器人設置中。一旦檢測到錯誤，機器人可以在毫秒內減速、停止或將控制權交還給人類。

在高風險環境中，例如退役核電站或深海檢查，Hemanth Manjunatha 表示，尚未能完全將控制權交給機器人，因為世界過於不可預測。這一方法旨在修正當前遠程操作系統的一個主要缺陷。雖然人類可以遠程指導機器人，但這一過程往往令精神疲憊，而且反應速度通常無法防止突發故障。Manjunatha 提到，通常情況下，機器人只有在撞上某物時才會知道自己失敗，而在此時人類的糾正可能已經為時已晚。透過腦信號，機器人能夠提前警報。

該系統的核心在於能夠讀取產生於大腦前扣帶皮質的 ErrPs。這些信號就像內部警報一樣，Manjunatha 說：「ErrPs 是你的大腦在識別錯誤的瞬間產生的特定電信號模式。」有趣的是，大腦對錯誤的反應速度比身體實際移動手去修正的速度更快。

為了使系統具備實用性，研究人員建立了一個自適應解碼模型，該模型學習一般腦部模式並調整到個別用戶，這樣可以減少腦-機接口通常所需的長時間設置。Manjunatha 表示：「每個人的腦信號就像指紋一樣獨特。如果一個系統在經過幾小時的設置後只能為一個人工作，那就不具有實用性。」

安全規則是通過信號時間邏輯（Signal Temporal Logic）來強制執行的，這為機器人定義了嚴格的行為限制。這確保了即使在響應人類腦信號時，系統也能在受控的範圍內運行。Manjunatha 強調，安全是這個項目的基石，腦信號告訴我們何時出現問題，但信號時間邏輯提供了規則手冊。

該系統正通過 NVIDIA Isaac Lab 和 Isaac ROS 進行測試，並由 RTX PRO 6000 GPU 支持以處理即時信號處理和模擬。除了工業應用之外，這項技術還有可能擴展到醫療領域。未來的應用包括根據用戶意圖進行調整的義肢和外骨骼。Manjunatha 想像著一個義肢，能夠感知用戶覺得它運動不正確時自動調整。

美國國家核安全管理局（NNSA）宣布在 Y-12 國家安全綜合體重新啟動鈾提純工作，採用新的電解精煉技術，這標誌著該地點在二十多年來首次具備此能力。這一里程碑意味著鈾金屬提純的回歸，這項能力被視為維持美國核材料基礎設施的關鍵。此外，這也是 Y-12 在超過 20 年以來首次啟動新的核處理能力。電解精煉這一方法依賴於電化學技術來分離和提純鈾金屬，與舊有的方法相比，設計上更安全且效率更高，同時減少了與傳統化學處理系統相關的風險。

透過這種方法產生的純鈾將支援國家安全任務，包括核武器生產和用於美國海軍航母及潛艇的反應堆燃料。電解精煉過程建立在阿貢國家實驗室早期開發的工作基礎上，並在 Y-12 進一步推進。該過程通過受控的電化學反應將不純鈾金屬轉化為純化材料，提供了一個更穩定和可管理的工作流程。官員表示，這一轉變也使得 Y-12 內部的舊設施逐漸淘汰，因為鈾提純曾依賴更危險的技術。透過替換這些系統，新方法預計將改善操作安全性，同時保持生產能力。

該項目於 2025 年獲得啟動授權，標誌著現代化國家核安全基礎設施的重要步驟。最新的里程碑顯示該系統現在已經運行並具備生產純鈾金屬的能力。NNSA 管理員布蘭登·威廉姆斯（Brandon Williams）表示，這一成就反映了我們對現代化核安全企業的承諾，並確保美國在特朗普總統的領導下保持安全、有保障和有效的核威懾能力。這是對我們團隊在推進關鍵能力方面的奉獻和能力的證明。

Y-12 鈾提純的重新啟動源於國內處理能力的長期缺失。官員指出，恢復這一功能對於維持國家的核庫存和支援與國防相關的能源系統至關重要。電解精煉還有助於提高效率。通過簡化鈾的提純過程，該方法減少了廢物並簡化了處理，相較於依賴更複雜化學處理的舊方法，具有更大的優勢。這一廣泛的努力是美國在長期推動現代化老化核基礎設施方面的組成部分，電解精煉等計劃旨在用更安全、更可靠的技術取代過時的系統，以支持未來的需求。

隨著 Y-12 的鈾處理重新上線，這一發展標誌著核行業製造方法的轉變，安全性、效率和可靠性仍然是核心關注點。

科學家們開發了一種新型的激光製造矽石墨負極，這種負極為鋰離子（Li-ion）電池提供了高容量和近乎零的性能衰退。隨著對先進鋰離子電池需求的不斷增長，矽已成為傳統石墨負極的一個有前途的替代品，因為它擁有更高的理論容量。然而，矽的應用仍受到低效率、循環過程中的結構問題以及困難的前鋰化等因素的限制。

為了解決這些挑戰，以色列的科學家創造了一種一步驟的激光過程，能夠同時合成並將前鋰化的矽納米顆粒整合到導電的石墨烯矩陣中。這種激光驅動的環境固態原位前鋰化方法由特拉維夫大學化學學院及材料科學系的教授 Fernando Patolsky 博士領導的團隊設計。

該方法在環境條件下運行，依賴於簡單的前驅物，消除了複雜的多步製造或反應性鋰金屬的需求。它通過快速的低功率激光照射，從包含酚醛樹脂、矽納米顆粒（SiNPs）和鋰鹽的三元混合物中提供一種自持的、穩定於空氣的前鋰化複合材料。局部的熱和壓力觸發了矽與鋰鹽之間的反應。

這種方法普遍使用常見的鋰鹽，其中 LiOH 由於碱性促進的前驅物密實化和增強的界面接觸，顯示出最佳性能。這使得在形成激光誘導石墨烯（LIG）的同時進行原位前鋰化。這種三維多孔的電導性石墨烯形成了一個穩定且高導電性的框架，支持矽顆粒的穩定性。

在測試期間，原型的矽石墨負極在以每克五安培（A g-1）的電流密度下，經過超過 2,000 次循環後仍保留超過 98% 的容量，與未前鋰化的對比品相比幾乎沒有衰退。同時，性能評估顯示該負極每克可提供超過 1,700 毫安時（mAh）的容量，初始庫倫效率超過 97%。研究人員指出，這顯示出在快速充電應用方面的強大潛力，尤其是在電動車（EV）和便攜式電子產品中。

該系統還顯示出超快充電能力，在每克 10 A g-1 的電流密度下，保持了最高容量的 63%。此外，這項新技術在數千次充放電循環中維持了穩定的性能，顯示出隨著時間的推移幾乎沒有降解。

這項創新不僅推進了下一代鋰離子電池的發展，還為將易得且具有成本效益的前驅材料轉化為高性能電極建立了一個框架，承諾能降低電池製造的複雜性和成本。團隊證明了該方法的可擴展性，並生產了長達 7.8 英寸（20 厘米）的電極，並有潛力進行卷對卷的製造。在與 LiFePO4 正極的全電池測試中，這些電池在 1C 的速率下經過 500 次循環後未顯示出可測量的容量損失。

可穿戴設備仍然在很大程度上依賴電池，這限制了它們的尺寸和無縫性。首爾國立大學工程學院的研究人員現在報告了一種利用人體熱量直接發電的方法，這種方法使用一種薄型、靈活的設備，且可以完全平坦地工作。這個團隊由郭正勳教授領導，專注解決一直以來阻礙熱電可穿戴設備發展的核心問題。他們的設計改變了熱量在材料中的傳遞方式，使電力生成不需增加厚度或犧牲舒適度。

他們新開發的發電機能夠從人體熱量中產生電力，同時保持薄型、靈活且完全平坦。這項突破的關鍵在於控制熱量在材料中的流動，而非增加厚度。這種變化可能使自供電的可穿戴設備在日常使用中更具實用性，從健康監測器到智能織物皆有潛力。

熱電發電機依賴於溫差來生成電力。在厚重的系統中，這種溫差是容易維持的，但在薄型可穿戴設備中，這種溫差則不易保持。平坦的設備如果直接放在皮膚上，熱量會直接通過並散發到空氣中，這使得溫度對比變小，從而限制了電力的產生。早期的嘗試試圖通過彎曲設備或建造三維結構來解決這個問題，但這樣會增加厚度，減少舒適度，從而削弱可穿戴設備的優勢。

郭教授的團隊採取了不同的解決方法。他們沒有改變設備的形狀，而是改變了熱量的流動。研究人員設計了一種雙熱導電基材，並在可拉伸的矽膠基底中嵌入了銅納米粒子，這在單層中創造了不同熱特性的區域。現在，熱量會沿著高導電路徑橫向傳輸，而不是垂直逸散。放置在這些區域之間的熱電材料會經歷表面上的溫差，從而使得即使在平坦的薄膜中也能產生電力。

這項研究通過新的結構方法控制熱量流動，解決了傳統薄型可穿戴熱電發電機的限制。郭教授表示，其重要性在於展示了一種新型熱電平台，能夠在保持完全平面結構的同時產生溫差。該設備採用基於油墨的印刷方法，這使得其靈活性和可擴展生產成為可能。製造商可以輕鬆調整尺寸和佈局。該設備在使用過程中不需要彎曲或結構變化，這使其更適合日常佩戴。

團隊稱這個系統為擬橫向熱電發電機，因為它以新的方式模仿橫向熱流行為。這項技術在作為各種可穿戴傳感器和電子設備的電源方面具有強大的潛力，這些設備可以附著在皮膚或衣物上。共同第一作者朴周亨博士目前在 KU Leuven 繼續研究，而金巳洪博士則在首爾大學任教，專注於柔性電子納米材料。該研究得到了韓國國家研究基金會和學術計劃的支持，並已發表在《Science Advances》期刊上。

美國的研究人員在尋找暗物質的過程中取得了顯著的進展。他們將超冷暗物質搜索實驗（SuperCDMS）的設備冷卻至比外太空低數百倍的溫度。明尼蘇達大學雙子城校區的團隊成功將系統的基礎溫度降至接近絕對零度的千分之一度（-459.67華氏度），即數十毫基爾文（mK）。這使得其超靈敏的 24 個檢測器得以啟動，這些檢測器由超純的硅和鍺晶體製成，每個的大小略大於冰球。現在，它們的溫度比外太空低了數百倍。在這種條件下，原子和分子的運動幾乎完全停止。明尼蘇達大學的普莉西拉·卡許曼（Priscilla Cushman）教授表示，達到基礎溫度是數年來建造一個能夠容納敏感的低背景冷卻固態檢測器的設施的重要里程碑。

暗物質被認為占宇宙中所有物質的約 85%，但由於它不發射、吸收或反射電磁輻射，因此從未被直接檢測到。然而，科學家相信這些難以捉摸的粒子不斷穿過地球，但其信號極其微弱。為了檢測這些弱相互作用大質量粒子（WIMPs），SuperCDMS 實驗使用了能夠測量極小能量沉積的冷卻固態檢測器。SNOLAB 現已正式成為地球上最冷的地方之一。

這些檢測器僅在超低溫下運行，因為此時幾乎消除了熱噪聲。卡許曼在新聞稿中解釋道，在這種極低的溫度下，我們的檢測器現在可以掃描全新的參數空間，這裡可能潛伏著最輕的暗物質粒子。該實驗位於 SNOLAB，這是一個位於加拿大薩德伯里附近的活躍鎳礦地下約 6,800 英尺的研究設施。這一極端深度可以屏蔽檢測器免受宇宙射線和其他背景輻射的干擾，這些輻射可能會遮蔽潛在的暗物質信號。

在這個項目中，團隊建造了一個低背景屏蔽，以保護檢測器免受微量放射性和宇宙射線中子的影響。這個高 13 英尺、寬 13 英尺（約 4 米）的圓柱體使用超純鉛來阻擋伽馬射線，並使用高密度聚乙烯來吸收中子。團隊還開發了先進的數據分析技術，以識別潛在的暗物質相互作用，隨著數據在未來幾個月開始流入，這些技術將發揮重要作用。

由明尼蘇達大學的助理教授、實驗分析工作組主席劉彥（Yan Liu）牽頭，團隊設計了新的重建算法，能夠快速從背景噪聲中提取稀有信號。下一階段的檢測器調試將涉及仔細校準和優化每一個檢測器通道，以便在全面數據收集開始之前做好準備。雖然主要目標是檢測暗物質，SuperCDMS 還有可能開啟全新的物理學領域。該實驗將探測未測量的能量範圍和稀有同位素及粒子相互作用。

根據多倫多大學的助理教授、SuperCDMS 合作夥伴米莉亞姆·戴蒙德（Miriam Diamond）所述，SuperCDMS 提供了卓越的靈敏度，這使其能夠對低質量暗物質候選者，包括類似 WIMP 的粒子、類似軸子的粒子、暗光子和輕離子化粒子等，展現出極高的敏感性。

中南大學的研究人員近日開發出一種能抵抗空氣損傷的鈉離子電池正極，這一創新解決了長期以來限制該技術實際應用的關鍵缺陷。鈉離子電池被視為大規模儲能的低成本替代方案，但其對空氣的敏感性始終是個難題。暴露於濕氣和二氧化碳會引發副反應，導致正極劣化，阻礙離子運動並降低性能。這種不穩定性使得鈉離子電池在受控環境之外的儲存和使用變得困難。因此，儘管其成本優勢明顯，但在與更成熟的電池技術競爭中仍顯得力不從心。

這項新研究通過在結構層面重新設計正極來應對上述問題。研究團隊選擇不再使用均勻的材料，而是引入一種從表面到核心的徑向梯度，改變組成和性能。為了創造這一結構，研究人員首先合成了具有不同化學組成的核殼前驅體。在高溫處理過程中，這些層逐漸融合，形成連續的梯度，而非明顯的界面。最終材料具有混合相的外層和更穩定的內核。外層提高了過渡金屬的氧化態，幫助抑制與水和二氧化碳的反應，並作為環境損傷的保護屏障。

同時，內部結構保持強大的鈉儲存能力，確保性能不因穩定性而妥協。這種雙功能設計使得正極能在抵抗劣化的同時高效運行。電化學測試顯示，耐久性有了顯著提升。在經過 200 次充放電循環後，改進的正極保留了約 80% 的容量，而傳統版本在類似條件下僅保留約 21%。

這種材料在現實條件下也顯示出強大的抵抗力。即使在潮濕的空氣中暴露 10 小時，含有二氧化碳的環境下，它仍保持了每克 103.8 毫安時的首次循環容量。在這些條件下，容量損失大幅下降，從標準材料的 50% 以上降至改進版本的僅 12% 多。這標誌著環境穩定性有了實質性的改善。

梯度結構還改善了鈉離子在正極內部的運動方式。更快的離子傳輸減少了運行期間的能量損失，提升了充放電過程中的整體效率。研究人員指出，該設計的優勢在於將多種穩定機制整合到單一架構中。通過控制材料的組成、晶體結構和電子狀態，正極在重複循環過程中保持穩定，同時抵抗外部劣化。

這一方法的應用不僅限於鈉離子電池。類似的基於梯度的設計可能有助於提高其他能源儲存系統的耐久性，尤其是在成本和長期穩定性都至關重要的情況下。由於鈉資源豐富且價格低廉，這些進展可能加速鈉離子電池在電網儲存、可再生能源整合和備用電源應用中的部署。克服空氣不穩定性消除了擴大該技術在實際應用中的一個主要障礙。這項研究發表於《碳能源》期刊。