康奈爾大學的研究人員最近開發出一種一步驟的 3D 列印方法，能夠生產出性能卓越的超導體。這項技術簡化了製造過程，並有望提升從 MRI 磁體到量子裝置等多種技術的應用。這一進展得益於近十年的研究，該研究由康奈爾材料科學與工程系的斯賓塞·T·奧林教授 Ulrich Wiesner 主導。早在 2016 年，他的團隊首次顯示出軟材料可以指導超導體的形成。到 2021 年，他們的成果已經與傳統方法的性能相匹配。

這項新的研究超越了之前的里程碑，使用由共聚物和無機納米顆粒構成的油墨，這些材料在 3D 列印過程中自我組裝。隨後，熱處理將打印出的結構轉化為多孔的晶體超導體。這種「一鍋」的過程省略了傳統方法中常見的許多步驟，這些步驟通常需要單獨的合成、粉末、粘合劑以及多輪加熱。康奈爾的方法能夠在三個層面上創建結構：原子在晶體晶格中，來自於區塊共聚物組裝的中尺度結構，以及像線圈和螺旋體這樣的宏觀 3D 列印形狀。

Wiesner 表示：「這是一個漫長的過程。」他同時在康奈爾的設計技術系教授。「這篇論文展示的不僅是我們能夠打印這些複雜形狀，還有中尺度的限制賦予了材料以前無法實現的特性。」在這一研究中，打印出來的鋼鈮氮化物表現出卓越的性能，納米結構的多孔性使其上臨界磁場達到 40–50 特斯拉，這是該化合物所報告的最高限制誘導值。這一特性對醫療成像和其他應用中的超導磁體至關重要。

在研究過程中，研究生在其中發揮了重要作用。Fei Yu 負責開發和測試油墨，而 Paxton Thetford 則解決了異常小的區塊共聚物的化學挑戰。此外，布魯斯·范·多弗、索爾·格魯納和朱莉亞·湯姆-利維等教授也從材料科學和物理學的角度作出了貢獻。團隊計畫將這一方法擴展到其他超導化合物，例如氮化鈦。他們還希望探索用傳統方法難以實現的複雜 3D 幾何形狀。多孔的結構為化合物超導體提供了創紀錄的表面積，這一特徵可能對量子材料研究和下一代設備非常有價值。

Wiesner 表示：「我非常希望，作為一個新的研究方向，我們能夠越來越容易地創造出具有新穎特性的超導體。」他讚揚了康奈爾的合作環境，這樣的環境讓化學家、物理學家和材料科學家得以聚集在一起。「這項研究展示了軟材料方法在量子材料方面的潛力有多大。」這項研究得到了美國國家科學基金會的支持，以及康奈爾材料研究科學與工程中心的幫助。額外的工作在康奈爾高能同步輻射源進行，並得到空軍研究實驗室的支持。這項研究已經發表在《自然通訊》期刊上。

一組約翰霍普金斯大學的科學家最近突破了光與物質互動的規則，實現了更早期的疾病檢測。該團隊由機械工程教授 Ishan Barman 領導，發佈了一種新穎的觀察分子振動的方法，利用光來創造與分子結合的混合狀態，從而揭示出即使是微弱的信號。這一突破有可能徹底改變早期疾病檢測的方式，無論是感染、代謝疾病還是癌症等各類疾病，都能受益於這項技術。分子振動是分子內原子進行微小而獨特運動產生的，這些運動提供了前所未有的化學「指紋」，能夠更精確地識別不同的分子特徵。

在醫療領域，這種方法有潛力在血液、唾液或尿液中實現更早、更準確的疾病生物標誌物檢測。除了醫療用途，它還能改變製藥行業的生產方式，實現對複雜化學反應的實時監控，確保生產的一致性和安全性。此外，環境科學家也可以利用這一技術來檢測污染物或危險化合物，實現前所未有的可靠性和準確性。儘管紅外線和拉曼光譜等現有技術常用於檢測這些振動，但它們的信號往往微弱，容易被背景噪聲淹沒，並且在血液或組織等複雜環境中難以孤立。

Barman 表示，團隊的目標是克服在分子感測中長期存在的挑戰，即如何使光學檢測更敏感、更穩健，並更適應現實環境，而不是簡單改進傳統方法。相反，他們提出了一個更激進的問題：如果能重新設計光與物質的互動方式，以創造一種根本新的感測技術，會發生什麼？團隊使用高度反射的金鏡子形成光學腔體，將光束捕獲並反射，增強其與封閉分子的互動。這樣，困住的光場和分子振動形成了全新的量子狀態，稱為「振動極化子」。

這項研究在正常的現實條件下完成，無需依賴高真空、低溫或其他極端環境，這些環境通常是保持脆弱量子狀態所必需的。作為主要作者，約翰霍普金斯大學機械工程的副研究科學家 Peng Zheng 指出，這項工作將「量子振動極化子感測」從概念變為可行的平台，為新一類量子啟用的光學傳感器鋪平了道路。他表示，現在可以通過工程化分子周圍的量子環境，選擇性地增強它們的光學指紋，這是利用量子振動極化子狀態的結果。

這一研究通過以新的方式應用量子原則，並不依賴繁瑣的傳統基礎設施，標誌著在常規條件下的量子技術向前邁出了重要一步。Barman 展望未來，認為這種方法將導致緊湊的晶片級設備，能夠驅動便攜式診斷工具和基於人工智能的醫學測試。他強調，量子感測的未來並不僅限於實驗室，而是有望在醫療、生物製造等領域產生實際影響。這項研究得到了美國國家普通醫學科學研究所的支持，並且由國家標準與技術研究所的物理學家 Steve Semancik 擔任共同作者。

在澳洲，研究人員開發了一種全新的廢水處理系統，這項技術能夠有效防止脂肪堆積物（fatbergs）堵塞城市下水道，並有潛力為全球的水務公司每年節省數十億美元的開支。這個由RMIT大學有效技術與工具（WETT）研究中心的工程師團隊所設計的系統，經過重新設計的油脂攔截器，並搭配智能化的化學處理方法，讓人驚喜的是，這個系統的脂肪去除率在商業廚房廢水中超過了以往的兩倍。

根據該研究的高級研究員及WETT主任Biplob Pramanik博士的說法，這是防止來自商業食品設施的脂肪、油和油脂（FOG）進入下水道的一個重大進展。傳統的油脂攔截器並不適合捕捉現代廚房廢水中出現的細小顆粒和乳化油脂，而這個新系統則能針對各類脂肪進行處理，包括那些傳統設備難以去除的乳化脂肪。該系統使用了一系列擋板，這些物理障礙物能夠減慢廢水流動速度，並分離較大的脂肪顆粒。此外，還會加入少量的明矾，這是一種常用的水處理化學品，能夠使小的懸浮脂肪聚集，便於後續去除。

研究的主要作者Nilufa Sultana博士表示，這個系統在實際情況下也顯示出了有效性，包括在高溫和含有大量洗滌劑的廢水中進行測試也同樣有效。這項技術的去除效率高達98%，而傳統油脂攔截器的去除率僅約40%。這項新技術具有可擴展性，能夠適應不同大小的廚房，並可以安裝在現有的油脂管理系統上，成為一種具有成本效益的解決方案，以保護下水道基礎設施並降低維護成本。

數據顯示，衛生狀況不佳和水資源供應不足每年在發展中國家造成的經濟損失高達2600億美元。RMIT大學的榮譽教授Felicity Roddick博士指出，這項系統的影響不僅限於基礎設施。脂肪、油和油脂的堵塞可能導致街道和水道中的污水洩漏。這項研究顯示，我們可以通過對食品業務現有系統的簡單升級，從源頭上解決這一問題。

在Pramanik的帶領下，研究人員目前正開發一系列整合技術，以針對廢水系統中的各個階段來應對脂肪堆積物。這項計劃的主要合作夥伴包括南東水務（South East Water）、智能水網絡（Intelligent Water Networks）、澳洲水研究（Water Research Australia）、巴雜水務（Barwon Water）、昆士蘭城市水務（Queensland Urban Utilities）以及水技術公司ACO。該項目著重於改善油脂攔截器內部的流體動力學，以提高脂肪、油和油脂的去除率，而不依賴化學處理，這與行業標準相符。這項研究的成果已發表在《ACS ES&T Water》期刊上。

德國運動汽車製造商保時捷（Porsche）最近宣布其電動車電池業務將進行重大戰略調整，決定暫停擴大生產的計劃，轉而專注於高性能電池的研究。保時捷的電池子公司 Cellforce Group GmbH，原本計劃開發並最終大規模生產先進的鋰離子電池單元，現在將轉變為獨立的研發單位。這一變化是由於全球電動車市場增長不如預期，尤其是在美國和中國的經濟狀況變化所致。

保時捷首席執行官奧利弗·布盧梅（Oliver Blume）博士指出，2025年上半年歐洲交付的電動車輛中，有57%為電氣化車輛，而全球市場的比例則為36%。他強調，儘管面臨挑戰，特別是在美國市場以及尚未發展的中國電動奢華市場，保時捷仍然是轉型電動移動性的最成功的傳統汽車製造商之一。由於產量限制和規模經濟的限制，保時捷將不再追求內部電池單元的生產，而是將 Cellforce Group 轉型為獨立的研發單位。

布盧梅表示，電動移動性將在未來成為保時捷運動車輛的關鍵驅動技術。保時捷將不再追求大規模生產，而是將重點放在單元和系統的開發上。Cellforce Group 將繼續開展先進電池單元技術的研究，支持保時捷的電氣化戰略，並通過大眾汽車集團的電池技術中心 PowerCo 提供專業知識。PowerCo 預計將直接向以研發為重心的 Cellforce 團隊下達開發訂單。

保時捷研發高級董事會成員邁克爾·施泰納（Michael Steiner）博士表示，做出此決定時充滿不捨，並感謝 Cellforce Group 的員工為高性能電池的開發付出了心血。他指出，儘管員工的貢獻值得讚賞，但原計劃的商業模式在經濟上不可行，因此公司必須重新調整其戰略。原本計劃在2022年建設的基爾亨特利斯福特（Kirchentellinsfurt）工廠，作為一個擁有約 1 吉瓦時（GWh）生產能力的「創業工廠」啟用，未來還計劃擴展到第二個地點以提高生產能力，但從目前的角度看，這已經不切實際。

施泰納強調，Cellforce Group 將未來專注於研究與開發，並表示保時捷希望在過去幾年積累的專業知識基礎上進一步發展。Cellforce Group 的總部位於德國馬登（Mahden），該地區是一個跨市工業園區。施泰納指出，未來保時捷將持續投資於高性能電池的全電動模型。他強調，這個新的研發單位可以在這方面發揮重要作用，並將支持保時捷在高性能鋰離子圓柱電池領域的合作。

Cellforce Group 將為保時捷收購的德國超高性能鋰離子圓柱電池公司 V4Smart 提供專業技術支持。V4Smart 生產的電池已作為增壓電池應用於保時捷 911 GTS，未來還會有更多混合動力 911 型號問世。施泰納在新聞稿中總結道，保時捷將整合其在高性能電池開發方面的經驗，並將這些經驗貢獻給集團，PowerCo 將利用這個獨立的研發單位，為高性能電池下達開發訂單。

位於阿聯酋沙迦大學的研究團隊最近開發了一種新方法，將蝦廢料轉化為有用的碳材料，該材料能有效捕集二氧化碳。這項創新不僅解決了廢物管理的問題，同時也為減緩氣候變化提供了一種雙重解決方案。這種廢物轉碳技術主要利用了被丟棄的蝦殼、蝦頭和內臟等部位，經過一系列處理後，這些廢料轉變為活性碳。

研究人員指出，這種材料在捕集二氧化碳方面具有高度的有效性，使其成為工業碳捕集的理想選擇。首席研究員哈伊夫·阿爾-喬馬德（Dr. Haif Al-Jomard）表示：「我們的研究將蝦廢料轉化為高性能的碳產品，這不僅針對海鮮廢料所帶來的環境挑戰，還為全球減少溫室氣體排放和氣候變化緩解做出貢獻。」

這項研究所面對的問題規模相當可觀。全球蝦、龍蝦和螃蟹殼的加工每年產生高達八百萬噸的廢料，其中相當大的一部分被丟棄在填埋場。研究特別針對來自阿聯酋沙迦Souq Al Jubail的白蝦殼和蝦頭進行，這些蝦最初來自阿曼。在過程中，研究團隊確保這些廢料被徹底清洗和風乾。

根據新聞稿，將蝦廢料轉化為強效二氧化碳捕集材料的過程包含了多個步驟。首先，蝦廢料經過高溫的熱解過程，轉化為生物炭。然後，這些生物炭經過一系列處理，包括酸處理、化學活化和球磨等。這一系列的處理最終產生了高效的產品——活性碳，該材料能有效捕集二氧化碳，並在多次使用中保持其強大的性能和穩定性。

這種方法提供了一條經濟有效的製造活性碳的途徑，將問題廢料轉變為高性能、高效率且環保的產品，並擁有廣泛的應用潛力。沙迦大學可持續和可再生能源專家查烏基·哈奈（Professor Chaouki Ghenai）指出，這一研究展現了圓形經濟的完美例子，通過提高資源效率和廢物的價值化，降低消耗，將本應成為廢料的物品轉變為極具價值的資源。

活性碳的應用範圍不僅限於捕集二氧化碳，這些由蝦廢料製成的材料還可以用於空氣和水的淨化、溶劑的回收、金的提取，甚至某些醫療用途。在碳捕集、利用和儲存（CCUS）領域，這種材料特別適合被電力生產、水泥和鋼鐵製造以及石化工業等主要行業採用。研究團隊在新聞稿中強調，這項發現驗證了蝦廢料價值化的可擴展和可持續策略，並指出蝦廢料的綜合熱處理、化學處理和機械處理提高了最終活性碳材料的結構和化學特性，使其成為應對氣候變化的可行解決方案。這一研究成果已發表在《Nanoscale》期刊上，為減少溫室氣體和緩解氣候變化的重要性提供了新的見解。

在 2023 年 8 月 26 日，中國江門地下微子觀測站（JUNO）正式開始收集數據，這一里程碑式的成就經過了十多年的規劃和建設。JUNO 的中央探測器是一個巨大的丙烯酸球體，內部填充了 2 萬噸的液體閃爍體，現在已經開始運行。這個探測器的主要目的是解決粒子物理學中的一個重大謎題：微子的質量排序問題。中國高能物理研究所的研究員及 JUNO 發言人王毅芳教授表示：「完成 JUNO 探測器的填充並開始數據收集標誌著一個歷史性的里程碑。這是第一次在運行中擁有如此規模和精度的專門針對微子的探測器。」他補充道：「JUNO 將使我們能夠回答有關物質和宇宙本質的基本問題。」

微子是基本的亞原子粒子，極其難以檢測。這些粒子通常被稱為「幽靈粒子」，因為它們幾乎沒有質量，並且與其他物質的互動非常少。微子有三種類型，並在一種稱為微子擺動的現象中不斷轉變，但科學家們仍然不確定它們的質量排序，即哪一種是最重的，哪一種是最輕的。為了保護 JUNO 免受宇宙射線的影響，該觀測站位於地下 2,297 英尺（700 米）的深度。探測器將檢測來自於距離 33 英里（53 公里）外的台山和陽江核電廠核反應過程中產生的反微子。通過精確測量這些反微子的能量譜，JUNO 旨在確定微子的質量排序。

JUNO 的主要核心系統是一個巨大的探測器，直徑 116 英尺（35.4 米）的丙烯酸球體懸浮在一個超純水的大池中，內部包含 2 萬噸的液體閃爍體。這種特殊的液體在反微子互動時會發出微弱的光閃光。圍繞著丙烯酸球體的是數以萬計的極其敏感的光電倍增管（PMTs），它們協同工作來檢測微子互動所產生的微弱光線，將這些閃光轉換為電信號供科學家分析。早期的試驗和數據收集顯示，JUNO 的性能超出了預期。JUNO 能夠在不受地球物質效應影響的情況下確定微子的質量排序，還將提供更精確的微子性質測量，並開啟探索其他激動人心的物理現象的新窗口，這些現象包括來自太陽和超新星的微子，甚至可能出現的新類型微子以及質子的衰變。

JUNO 的設計壽命可達 30 年。王毅芳教授指出：「建設 JUNO 是一段面臨非凡挑戰的旅程。這不僅要求新的思想和技術，還需要多年來的仔細規劃、測試和堅持。滿足純度、穩定性和安全性的嚴格要求需要數百名工程師和技術人員的奉獻。」此外，JUNO 的設計也考慮了未來的升級潛力，例如進行無微子雙β衰變的前沿探索。JUNO 由中國高能物理研究所主導，是一個大規模國際合作項目，涉及來自 17 個國家和地區的 74 個機構的 700 多名研究人員。這項研究不僅將深化對微子的理解，還可能對物理學的其他領域產生深遠的影響。