研究人員已經開發出全固態鈉電池，這些電池在零下溫度下仍能保持良好的性能。這項研究由加州大學聖地亞哥分校的團隊進行，這些鈉電池有潛力取代基於鋰的能源設備。鈉作為一種便宜、豐富且對環境影響較小的替代品，吸引了許多關注，但目前他們所開發的全固態電池在室溫下的性能仍不佳。研究人員將鈉氫化硼酸鹽的亞穩定形態加熱至開始結晶的溫度，然後迅速冷卻以穩定晶體結構。這是一種已經被廣泛應用的技術，但此前並未在固體電解質上使用。

研究人員認為，這種熟悉的技術在未來有望將實驗室的創新轉變為實際產品。芝加哥大學普利茅斯分校分子工程系的Y. Shirley Meng教授表示：「這不是鈉與鋰之間的競爭。我們需要兩者。當我們思考未來的能源儲存解決方案時，應該想像同一個千兆工廠可以生產基於鋰和鈉化學的產品。這項新研究使我們更接近這個終極目標，同時推進基礎科學的發展。」研究團隊還強調，鈉化學具有吸引力，但鈉固體電解質在室溫下的離子導電性有限。

加州大學聖地亞哥分校的研究團隊通過計算和實驗數據相結合，評估了鈉氫化硼酸鹽的亞穩定性，並顯示從結晶區域快速冷卻能使正交相的鈉離子移動性更快。研究人員強調，當這種亞穩定相與氯化物基固體電解質包覆的陰極結合時，能夠實現厚且具有高面積加載的複合陰極，並在零下溫度下保持良好性能。研究人員在《Joule》上發表的研究中指出：「由於其基本原理是穩定有利擴散的陰離子框架，因此這種方法可以轉移至相關的氫化硼酸鹽及其他陰離子聚類化學中。這項工作提供了一種高效能固體電解質的實用設計策略和加工指導。」

來自新加坡A*STAR材料研究與工程研究所的共同第一作者Sam Oh表示，這項研究幫助將鈉在電化學性能上與鋰放在更平等的競爭地位。Oh說：「我們的突破在於我們實際上穩定了一種未被報導的亞穩定結構。這種鈉氫化硼酸鹽的亞穩定結構具有非常高的離子導電性，至少比文獻中報導的高出一個數量級，並且比其前驅體高出三到四個數量級。」這項研究的進展推動了鈉成為一種可行的電池替代品，這是應對鋰資源稀缺和環境損害的重要一步，未來還有許多工作需要完成。

在最新一集的 Lexicon 中，我們與 SandboxAQ 的戰略夥伴關係負責人 Fernando Dominguez 進行了深入對談。SandboxAQ 是一家從 Alphabet 分拆出來的公司，在人工智能（AI）和量子技術的交匯點上開創了新局面。Fernando 向我們介紹了 LQMs（量子機器學習模型）如何重塑這一領域，從模擬分子行為到無需 GPS 的導航技術，展現了其在多個行業的潛力。

LQMs 是專門設計的 AI 系統，它們的訓練數據來源並非互聯網文本，而是數字、科學和物理法則。Fernando 指出，LQMs 更應該被視為 AI 化學家、金融分析師或量子導航者，而非像 ChatGPT 這樣的對話式 AI。與大型語言模型（LLMs）依賴語言數據不同，LQMs 利用物理、生物和化學原理來生成新數據，並模擬複雜系統。Fernando 強調，雖然 LLMs 在網上獲取信息，但 LQMs 可以生成網上未能提供的新數據，例如分子之間的互動——這涉及到數以萬億計的組合，這些都無法在現有數據集中找到。

利用 LQMs，SandboxAQ 能夠在不進入物理實驗室的情況下模擬分子在現實世界中的行為。這一方法在一些高影響力的領域已經顯示出顯著的成效。例如，SandboxAQ 與加州大學舊金山分校的神經退行性疾病研究所合作，幫助他們在一個月內模擬超過 500 萬種化合物，而以往他們年間僅能模擬約 25 萬種化合物。Fernando 表示，這一成就使得命中率提高了 50 到 100 倍，並將研究範圍擴展到了帕金森病、癌症等領域，這對於傳統藥物開發的藥廠而言，無疑是一場範式轉變。

LQMs 的潛力不僅限於生物技術領域。隨著量子計算機向實用化邁進，當前的加密技術越來越脆弱。SandboxAQ 正在為這個後量子世界準備關鍵系統。Fernando 警告道，國家級黑客當前就能竊取加密數據，雖然他們現在無法讀取，但一旦量子計算機問世——這可能是在三年或七年內，他們將能夠解密這些數據。SandboxAQ 的解決方案 ActiveGuard 可以全天候掃描組織的基礎設施，以映射加密系統並啟用量子安全升級。Fernando 指出，大多數組織對自己使用的加密技術一無所知，因此需要一個實時工具來識別過期的憑證、遺留系統，並在系統崩潰之前進行修復。

AI 和量子技術的另一個交匯點是在無 GPS 的環境中進行導航。在衝突區域或 GPS 被干擾的環境下，傳統導航系統可能會失效。Fernando 提到，甚至可以在網上購買干擾器，去年短短兩個月內就有 41,000 架飛機受到干擾。SandboxAQ 的解決方案受自然啟發，利用地球的磁場進行導航，這與鳥類和鯨魚的方式類似。每個地點都有獨特的磁場指紋，透過量子傳感器和 AI 模型，SandboxAQ 能夠準確地進行地圖繪製。這些模型的敏感度極高，需要剔除 99.9% 的噪聲數據，這一任務只有高性能 AI 才能完成。

在醫療領域，SandboxAQ 的量子傳感技術同樣得到了應用。他們與 Mount Sinai、Cleveland Clinic 和 Mayo Clinic 等機構合作，開發了一種心磁圖設備，用於監測心臟活動。這種裝置不僅測量心臟的電信號，還測量其磁場。Fernando 解釋道，這是一種非侵入性的便攜式設備，精度更高。研究團隊發現，電梯馬達會干擾信號，並利用模型來消除噪聲，這使得心臟科醫生能夠獲得更早且更準確的診斷數據。

Fernando 還介紹了他所稱的 Agentic AI 化學家，這是一種全新的突破。這些 AI 代理就像超高效的員工，各自負責不同的任務：有的專門掃描文檔，有的負責模擬分子，有的進行計算。這些 AI 共同工作，可以在幾天內完成原本需要幾年的任務。未來，SandboxAQ 致力於人才的培養，那些能夠將 AI 和量子技術結合的組織將在市場上取得主導地位。此外，CPU、GPU 和 QPU 的融合將是未來技術的一大飛躍，透過智能平台將問題分配給最適合的硬件進行處理。

展望未來，SandboxAQ 的目標是進一步推動 AI 和量子計算的整合，這不僅會改變科技行業的格局，也可能會深刻影響其他領域的發展。

外科醫生和醫生經常依賴人工模型來練習精細的手術程序。然而，大多數的訓練組織感覺僵硬、簡單，與真實的人體組織相差甚遠。這種訓練模型與真實器官之間的差距，限制了醫療專業人員在進入手術室之前的準備質量。現在，明尼蘇達大學雙城校區的研究人員開發出一種新的 3D 打印技術，能夠創造出栩栩如生的人類組織結構。這項研究有潛力改變外科訓練，提供看起來、感覺和反應更像真實人類組織的模型。

以往的 3D 打印組織缺乏自然器官的複雜性。明尼蘇達團隊找到了一種方法，可以控制打印材料內部微觀圖案的形狀和大小。這些圖案直接影響組織的強度和延展性，賦予它們現實的機械性能。研究人員還建立了一個數學公式，以預測組織在壓力下的行為。團隊在打印過程中添加了類似血液的液體，使模型在視覺和觸感上更具說服力。微膠囊封閉這些液體，防止其蒸發或對打印過程產生干擾。

研究的第一作者 Adarsh Somayaji 表示，這種新方法“為創建更現實的手術訓練模型打開了大門，最終可能改善醫療結果。”他解釋說，擴大這一過程需要時間，但強調這項技術在“低量高複雜度的訓練場景”中具有強大的潛力。研究還對外科醫生進行了模型評估，結果顯示新型組織在觸覺反饋和切割反應上比傳統的複製品更具優勢。對於正在接受訓練的醫生而言，這種差異可能意味著更準確的實踐和更順利地過渡到與真實患者的工作。

研究人員相信，通過縮小訓練模型與活體組織之間的差距，這種新方法能夠提高手術的安全性和有效性。接下來，團隊計劃擴展他們的工作，以模擬不同的器官形狀和功能。他們還探索了開發仿生器官的方法，以及添加能夠對先進手術工具（如使用熱量去除小生長物的電凝器）作出反應的材料。

除了 Somayaji，這項研究還包括來自生物醫學工程的 Matthew Lawler、機械工程的 Zachary Fuenning 和 Michael McAlpine。該研究也得益於與華盛頓大學的 CREST Lab 和 Wang Lab 的合作。資金來自美國國防部，並由明尼蘇達大學的 MnDRIVE 機器人、傳感器及先進製造（RSAM）計劃及明尼蘇達納米中心支持。研究人員將他們的方法視為向真正復制人體的外科模型邁出的關鍵一步。如果成功，他們的做法可能會提高醫療訓練的標準，最終改善患者護理。該研究已發表在《Science Advances》期刊上。

最近，一家全球能源公司確認德國擁有世界上最大的鋰資源基礎之一，據報導，該基礎的鋰碳酸鹽當量（LCE）達到 4300 萬噸。根據 Neptune Energy 的資料，這一資源基礎位於德國薩克森-安哈特州的阿爾特馬克地區，該地區以其 55 年的天然氣生產歷史而聞名。這一發現是在這家總部位於英國的石油和天然氣勘探生產公司委託國際獨立評估機構 Sproule ERCE 對該地區的鋰開採項目進行資源基礎評估後得出的，符合 CIM/NI43-101 標準。

Neptune Energy 的首席執行官 Andreas Scheck 強調，這一新評估突顯了該公司在薩克森-安哈特州的許可區域的巨大潛力。他表示：「這使我們能夠為德國和歐洲的鋰這一關鍵原材料供應市場作出重要貢獻。」阿爾特馬克盆地位於薩克森-安哈特州，長期以來一直是天然氣開採的重要地點。這裡曾是歐洲最大的天然氣田之一，屬於延伸至德國北部，並延伸到俄羅斯、烏克蘭和波蘭的二疊紀盆地。

自 1969 年以來，Neptune Energy 及其前身公司一直在開發該地區的地質資源。最近的數據顯示，來自阿爾特馬克天然氣田的 Rotliegend 鹽水不僅礦化程度高，還富含鋰。Sproule ERCE 確認該地區的鋰碳酸鹽當量為 4300 萬噸，這意味著世界上最大的項目基礎鋰資源之一正位於薩克森-安哈特州北部。該公司已獲得在薩克森-安哈特州進行鋰開採的第三個勘探許可證。

與此相比，位於阿根廷、玻利維亞和智利之間的鋰三角區擁有全球 53% 的鋰資源，約含有 5000 萬噸的鋰。這促使該公司將重心從化石燃料轉向清潔且需求量大的電池材料。Neptune Energy 不再依賴開採露天礦或蒸發池等對環境有害的方法，而是采用一種稱為直接鋰提取（DLE）的地下鹽水提取方法。此技術旨在最小化土地使用和環境影響，並依賴先進的離子交換和吸附過程來從鹽水儲量中分離出鋰。

在 2025 年 8 月，Neptune Energy 完成了其第二個使用 DLE 技術的試點項目，成功從阿爾特馬克的地熱鹽水中提取出電池級鋰碳酸鹽。目前，第三個專注於基於吸附過程的試點測試正在進行中。如果獲得必要的採礦許可，Neptune 計劃在試點階段之後建立一個示範規模的設施，該設施將整合提取、處理和生產，這將是進入全規模商業運營的最後一步。

目前，Neptune Energy 擁有 Jeetze-L 生產許可證以及三個在阿爾特馬克地區的鋰勘探許可證。該公司於 2024 年獲得了 Milde A-L 和 Milde C-L 許可證，並在 2025 年獲得了位於該地區東南部的 Milde B-L 許可證。Neptune Energy 的新能源總監 Axel Wenke 在一份新聞稿中表示：「阿爾特馬克地區結合了地質潛力、成熟的基礎設施和技術專業知識，為成功實現從天然氣生產向環保鋰提取的轉型提供了完美的條件。」

隨著數位數據的快速增長，預計在未來幾十年內，數位數據將消耗全球最大的能源份額之一。瑞典查爾默斯科技大學的研究人員最近發表了一項突破性成果，旨在解決這一問題。該團隊開發出一種原子薄材料，能夠使兩種相反的磁力共存，從而將記憶裝置的能耗降低十倍。記憶單元在現代技術中扮演著至關重要的角色，涵蓋了人工智慧系統、智能手機、計算機、自動駕駛車輛、家用電器和醫療設備等幾乎所有領域。

磁性在數位記憶中逐漸成為一個重要的角色，通過在磁場和電流下控制電子行為，使芯片變得更快、更小且更節能。然而，全球數據的激增正在將傳統記憶技術推向極限。預計在未來幾十年內，數位記憶將占全球能源消耗的近30%。這促使研究人員不斷尋求新的能效記憶技術，同時開啟新的技術可能性。查爾默斯的研究人員首次展示了如何利用一種分層的二維材料結合兩種不同的磁力，從而在記憶裝置中將能耗降低十倍。

在物理學中，存在兩種主要的磁性狀態：鐵磁性和反鐵磁性。鐵磁性是日常磁鐵中熟悉的力量，它使電子均勻排列，產生可見的磁場。而反鐵磁性則涉及電子的自旋相反，使彼此抵消。將這兩種力量結合起來，對於記憶和傳感器具有顯著的優勢，但在此之前，這需要將不同材料堆疊成多層結構。查爾默斯的研究團隊成功地將這兩種磁力整合進一個單一的二維晶體結構中，這是一個無法通過傳統材料複製的完美預組裝磁性系統。

記憶裝置通過改變電子的方向來儲存信息。傳統材料需要外部磁場才能實現這一點，而查爾默斯的材料則具有內建的相反力組合，創造出內部的磁性傾斜。這種傾斜使電子能夠快速且輕鬆地改變方向，而無需任何外部磁場。通過消除對高能耗外部磁場的需求，能耗可以降低十倍。這種二維晶體層是利用范德華力堆疊，而非化學鍵結合，從而增強了穩定性。這種材料的磁性合金由鈷、鐵、鍺和碲組成，能在單一結構中支持鐵磁性和反鐵磁性。

擁有多種磁性行為的材料消除了多層堆疊中的介面問題，並且更容易製造。以往，堆疊多個磁性薄膜會在介面處引入問題接縫，這會影響可靠性並使裝置生產變得複雜。這一研究不僅為記憶技術的未來奠定了基礎，還有望對各種電子設備的能效大幅提升，促進更加可持續的科技發展。這些發展不僅能大幅降低數據中心和各類電子產品的能耗，還能為未來的科技創新提供新的動力，進一步推動社會對於節能減排的努力。

美國海軍在珍珠港的新乾船塭正在逐步成型，這是耗資 34 億美元的項目中的核心部分，旨在擴大該造船廠維護核潛艇的能力，特別是在面對日益強大的中國海軍的背景下。近期，珍珠港海軍造船廠釋出了有關於乾船塭 5 的照片，展示了起重機、鋼框架以及混凝土施工的進展。這座結構已經完成三分之一，設計用來容納維吉尼亞級攻擊潛艇以及更大型的艦艇，這些艦艇是現有較小的、已經使用數十年的設施所無法完全適應的，預計將於 2027 年完成。

造船廠的官員表示，這項工程不僅僅是基礎設施的升級。他們在社交媒體上指出，「乾船塭 5 不僅僅是鋼鐵和混凝土，而是對海軍戰備未來的承諾。」這座乾船塭長 657 英尺，足以停放海軍最新的快速攻擊潛艇，並設計可使用長達 150 年。乾船塭基本上是一個三側的水池，用於維護船隻的船體。當一艘船浮入其中並封閉入口後，水會被抽出，使船隻支撐在基座上進行維修。當維修完成後，再將水灌入以便船隻可以出航。

乾船塭 5 的建設位於更小的乾船塭 3 旁邊，後者是一個 497 英尺的結構，建於第二次世界大戰期間。海軍表示，乾船塭 3 的尺寸和地面強度不足以支持維吉尼亞級潛艇，隨著老舊的洛杉磯級攻擊潛艇退役，它將變得功能過時。與此相比，新乾船塭將能夠滿足未來幾十年的維護需求。珍珠港海軍造船廠是珍珠港-希卡姆聯合基地的一部分，也是海軍運營的四個公共造船廠之一。這些造船廠大多建於 19 世紀或 20 世紀初，負責使海軍的核動力戰艦具備作戰能力。

根據海軍的造船廠基礎設施優化計劃（SIOP），該服務正在現代化乾船塭，替換過時的設備，並重新配置造船廠，以提高潛艇和航母的通過能力。隨著中國擁有全球最大艦隊的潛艇，並迅速擴大其造船產業，美國海軍的擴建需求變得越來越迫切。美國官員指出，至少有 35 家中國造船廠與北京的軍事或國家安全項目相關聯。相比之下，美國海軍在珍珠港、波士頓、諾福克和普吉特海灣的四個公共造船廠處理大多數美國核動力艦隊的維護。

珍珠港位於從阿拉斯加到新西蘭的中央太平洋島鏈上，是美國潛艇行動的關鍵樞紐。維吉尼亞級和洛杉磯級攻擊潛艇均在此駐紮。下一代維吉尼亞級潛艇長 377 英尺，排水量為 7,800 噸；而洛杉磯級潛艇則首次於 1976 年部署，長 360 英尺，排水量為 6,900 噸。當乾船塭 5 開放時，海軍規劃者表示，它將加強美國在與中國的競爭日益激烈的時期，維持前方部署的潛艇部隊的能力。這項關鍵投資將確保美國艦艇在未來幾代中保持戰鬥能力。