在德國的一個建築工地上，一款機器人正在協助人類進行建設工作。這款機器人由慕尼黑工業大學開發，並在現實世界的條件下進行了測試，探索人機合作在建築領域中的應用。這一創新涉及在大學內建造一面氣候優化的牆壁，旨在提升建築的可持續性和效率。

這款機器人手臂配備了夾具，並安裝在一個可移動的底座上，能夠根據需要向左右移動。這使得機器人能夠觸及大約 4 x 2.50 米的牆壁的任何位置。研究人員透露，這款機器人能夠存儲牆壁的數字雙胞胎，這意味著機器人的組裝邏輯可以直接整合到設計過程中。這一創新提供了超越人類能力的精確度，而不是取代熟練的工匠，反而是對他們技能的補充。

據慕尼黑-埃伯斯貝格建築工會的磚砌工和抹灰工培訓師馬庫斯·布魯克納（Markus Bruckner）表示，「以這種方式建造是有意義的。機器人在我們人類能力的極限處提供了精確度。」布魯克納的三名學徒磚砌工在這面牆上工作。即將完成訓練的學徒德拉甘·斯坦諾耶維奇（Dragan Stanojevic）回憶道：「起初，當一個機器人手臂突然開始與我們一起工作時，確實需要一些時間來適應。但現在很容易想像這種情況。」

在這次工作坊中，與會者強調，協作機器人並不意味著取代工藝，反而是有針對性地擴展工藝。慕尼黑工業大學的數位製造教授卡特琳·多爾費爾（Kathrin Dörfer）表示：「這次工作坊清楚地表明，協作機器人不代表取代工藝，而是有針對性地擴展工藝。」她補充道，「正是數位規劃、機器人執行和工藝之間的相互作用，創造了建築過程中的新可能性。」這一發展為未來的學徒提供了前景，未來的工藝不僅不會被新技術取代，反而會因此而增強。

這個項目還基於簡化建設的理念，例如僅使用磚塊來建造。學徒們不再需要處理不同材料組成的複雜牆體，而是將磚塊以幾層方式逐層鋪設，這樣的牆體現在「四層深」，據布魯克納說，總厚度達到 55 厘米，這比平常多出 20 至 25 厘米。根據新聞稿，這種設計有助於提升建築的穩定性和效率。

在外部使用耐候性釉面磚或浸漬磚的同時，內部則應使用隔熱磚，這裡展示的是帶孔的磚塊。布魯克納透露，使用磚塊可以實現簡單且可持續的建設，並且通過單一材料的建設方式，「我們也在考慮更簡單的拆卸和可重用性。」研究人員指出，此次實驗的目標是概念化和建立一種設計方法，該方法旨在利用氣候模擬提供的信息，針對城市環境中的氣候韌性建築外殼進行多樣化幾何配置的設計。這一探索不僅顯示了技術和工藝的融合，還為未來的建築提供了新的思路。

科學家們數十年來不斷推進顯微鏡技術的極限，以捕捉更清晰、更深入的大腦圖像。傳統的基於光的系統可以詳細映射皮層，但在不失去解析度的情況下，卻很難達到像海馬體這樣的深層區域。這一挑戰在成像單個細胞內的分子活動時更加艱巨，因為這是理解大腦功能和疾病的關鍵步驟。麻省理工學院的科學家和工程師們現在開發出一種顯微鏡，利用超快光脈衝與聲音檢測相結合，克服了這一障礙。

這一系統可以在不使用染料、化學品或基因改造的情況下，實現超過現有方法五倍以上的深度成像。研究人員相信，這一技術可能會改變神經科學研究和外科應用的格局。該研究表明，該系統可以通過密集的大腦樣本檢測 NAD(P)H，一種與細胞代謝和神經元活動相關的分子。測試包括一個厚度為 1.1 毫米的人類幹細胞衍生的大腦樣本和一個厚度為 0.7 毫米的老鼠大腦組織切片。

設計該系統的博士後研究員 W. David Lee 表示：“那時我們就碰到了另一側的玻璃。”他解釋說，樣本不夠大，無法發揮技術的真正潛力。該設備使用三光子激發方法，將超短光脈衝發射到分子正常吸收波長的三倍處。這些較長的波長散射較少，能更深入組織。大多數被吸收的能量在細胞內產生快速的微觀熱膨脹，從而產生聲波。敏感的超聲波麥克風檢測這些波，並通過軟件將它們轉化為清晰的圖像。這一過程被稱為三光子光聲成像。

該團隊將三光子激發、光聲檢測和無標籤成像相結合，形成了一個名為「Multiphoton-In and Acoustic-Out」的平台。這一設置允許精確的分子檢測，而不改變組織。該系統還可以識別其他分子，如 GCaMP，一種用於跟蹤神經活動的鈣指示劑。此外，「第三次諧波生成」成像則可以在同一次掃描中映射細胞結構，提供結構和分子細節。來自 Picower 研究所的共同作者 Tatsuya Osaki 表示，目標是將先進技術整合為一個高效的過程。

這一能力可以幫助研究 NAD(P)H 水平變化的病症，包括阿茲海默症、雷特綜合症和癲癇。因為它不需要標籤，它還可以通過實時映射活動來指導腦部手術。下一個目標是在活體動物中測試該系統。在這種情況下，光源和麥克風需要位於組織的同一側，而不是對面。Lee 預計該系統可以在活體大腦中成像深度達 2 毫米。他表示：“原理上應該可以運行。”

Lee 之前在 Precision Healing Inc. 的工作顯示，NAD(P)H 成像可以指導傷口治療。現在，這一方法可能對神經外科和大腦研究具有重要價值。該項目獲得了美國國家衛生研究院、Simon 社會大腦中心、Picower 研究所及其他來源的資助。

在材料科學領域的一項突破性研究，可能將幫助工程師設計出更強大、更輕便且更具燃油效率的汽車。密歇根大學的研究人員利用強大的 X 光技術，首次捕捉到輕質鎂合金內部微觀結構的三維視圖，揭示了這些合金如何在不破裂的情況下吸收應力。這項發現為鎂在汽車工業中的更廣泛應用鋪平了道路，潛在地降低成本並提升性能。這項研究得到了美國能源部的資助，提供了鎂合金在機械應力下反應的新見解。

鎂的重量比鋁輕 30%，儘管一些製造商已經在非承重部件中使用鎂，但其更廣泛的應用一直受到其在應變下行為不穩定的限制。理解和控制這種行為有可能使鎂成為汽車生產的主流材料。每種金屬的晶體結構，即原子的有序重複排列，決定了其在被拉伸或彎曲時的反應。鋼和鋁擁有多個“滑移系統”，使原子能夠向任意方向輕易移動，從而在不斷裂的情況下伸展。而鎂的滑移方向則受到限制，僅能在幾個方向上移動原子。

當鎂合金在不易滑動的方向上受到拉伸時，會形成“變形雙胞胎”。這是晶體結構中的鏡像區域，當某個區域的原子改變取向時產生。這一過程類似於將一張紙對摺，使得一側沿著摺痕與另一側相對稱。這種雙胞胎過程增加了材料的延展性，允許其在更多方向上伸展，但過度的雙胞胎化可能會形成缺陷集群，最終導致裂縫。在實驗中，密歇根大學的團隊發現，所有三種類型的雙胞胎都在“三重交界處”形成，即三個晶體交會的地方，而缺陷總是出現在雙胞胎與另一晶體接觸的地方。

根據機械工程和材料科學助理教授 Ashley Bucsek 的說法，這種一致的行為可能是優化鎂在高要求應用中的壽命的關鍵。在施加應力之前，研究人員使用小型 CT 機器掃描樣本，以繪製晶體晶粒的取向。然後，他們選擇了一個理想位置的晶粒來追踪雙胞胎的過程。為了以空前的細節捕捉這些變化，團隊利用位於法國的歐洲同步輻射設施。其高能 X 光使科學家能夠在不損壞樣本的情況下成像所選晶粒。

他們採用了名為暗場 X 光顯微鏡技術，該技術過濾並放大與目標晶粒相關的特定角度的衍射 X 光。樣本在三個不同的載荷下進行了拉伸，這些載荷分別為 0.6、30 和 45 兆帕，這些都是汽車零部件中典型的力量。在每次載荷之間，研究人員對晶粒進行成像，有效地觀察到雙胞胎的形成和演變。負責作者 Sangwon Lee，一名密歇根大學的博士生，形容這次經歷為“第一排觀賞席”，見證了雙胞胎的形成過程。這些高解析度的圖像是使鎂合金既更具延展性又更穩定的第一步，使其更接近於在汽車及其他交通工具中的大規模應用。研究人員計劃在未來的實驗中實時捕捉這些變化。這項研究發表在《科學》期刊上。

最近的研究顯示，科學家首次直接觀察到複雜分子中的微小運動，這一發現發生在一個名為 2-iodopyridine 的分子被強力 X 射線束擊中之後。這項研究在德國漢堡附近的歐洲 XFEL 進行，研究者利用高強度、超短的 X 射線脈衝來照射這個分子，過程中能量剝離了分子的電子，使其變成一個高度帶電的系統，隨即因相互排斥而破碎。通過追踪被彈出的碎片，科學家能夠在分子破裂的瞬間重建其形狀和內部運動。

根據研究團隊的說法，這個分子並非剛性，而是因為量子波動而持續運動。研究人員使用了一種稱為 COLTRIMS 的反應顯微鏡，該設備能夠在飛秒（10^-15 秒）的時間尺度內追踪帶電粒子。這個裝置能同時記錄多個碎片，並幫助生成分子結構在分解前的完整三維地圖。研究者發現，碎片的飛行方向並不符合分子預期的平面幾何形狀，反而顯示出微妙的變形，這是時間凝固下運動的痕跡。

這一研究的重點在於量子零點運動，這種運動即使在絕對零度的情況下也始終存在。研究人員指出，這種運動並非隨機，而是原子之間協調的顫動，這是量子力學的特徵。通過這項實驗，科學家們不僅能夠觀察到量子運動，還能夠更深入理解物質在量子尺度上的行為，這對未來的化學、物理和量子建模研究具有重要意義。

為了驗證他們的觀察結果，研究者將實驗數據與計算機模擬進行比較，並發現僅靠經典物理無法重現所見的現象。只有在納入量子效應後，模型才能與實驗數據對應。這項研究的成功使得科學家能夠從部分數據重建出完整的分子幾何形狀和運動，這在分子成像技術上是一個重大突破。科學家們表示，這樣的發現不僅令人興奮，還對推進科學研究至關重要。研究結果已在《科學》期刊上發表，預示著在量子物理的探索上又邁出了重要的一步。

在中紅外範圍內的單光子能夠揭示微弱的星系，或在空間中傳遞脆弱的量子信號，這些特性讓它們在天文學、量子通訊，甚至醫療成像中具有重要的價值。然而，檢測這些單光子並非易事，因為該範圍的光通常非常微弱，捕捉這些光線通常需要使用冷卻至低於 1 開爾文的龐大低溫系統。這些系統不僅昂貴，還消耗大量能源，並且難以整合進現代光子電路中。

最近，國際團隊由 ICFO 研究人員主導，找到了在約 25 開爾文的環境下檢測這些光子的辦法，這一溫度遠高於傳統設計的極限。他們的成果已引起歐洲太空總署的關注。這一新檢測器是由堆疊的二維材料組成，每層僅一個原子厚。其核心是雙層石墨烯，夾在六方氮化硼的層之間。這些材料的精確對齊是一項挑戰，早期的嘗試僅有 50% 的成功率，但團隊通過精心設計和早期工作的經驗改善了這一過程。

這一突破來自於一種稱為雙穩定性的特性，這使得系統在相同條件下可以保持兩個穩定狀態。石墨烯和氮化硼層之間的輕微扭轉產生了一種摩爾圖案，改變了電子的行為，從而使這一效應成為可能。ICFO 的資深作者 Frank Koppens 表示，在對扭轉二維材料進行實驗時，出乎意料地發現了光敏感性，這促使團隊進一步研究。

這一裝置在接近電氣臨界點的情況下運作。共同作者 Krystian Nowakowski 將其比作在桌子上疊放吸管，直到再添加一根吸管導致其倒塌。在這裡，單個光子就像那根最後的吸管，將裝置從一個穩定狀態切換到另一個。這種方法與超導體和半導體基礎的檢測器有所不同，能夠在不需要超低溫的情況下檢測長波長光子。共同指導者 Roshan Krishna Kumar 表示，這一設計“突破了以往技術的基本限制”。

更好地檢測中紅外單光子將有助於天文學家研究更微弱及更遙遠的天體，同時也能改善長距離量子通訊，降低噪音和信號損失。醫療成像系統也可能受益於更高的靈敏度。ICFO 團隊計劃使該裝置更為緊湊，並提高其操作溫度，這將決定檢測器能否從實驗室轉向實際應用。正如共同作者 Pablo Jarillo-Herrero 所指出的，這些發現突顯了摩爾量子設備在推進基礎科學和促進新技術方面的潛力。該研究已發表在《科學》期刊上。

位於新澤西州的 Princeton NuEnergy 公司最近在南卡羅來納州的切斯特啟用了首個商業規模的先進黑質和電池級正極活性材料生產設施。這個全新運營的設施不僅再生且生產關鍵的電池礦物，根據 Princeton NuEnergy 的數據，該設施的回收率超過 97%，顯示出其在電池材料回收與生產方面的領先地位。Dr. Chao Yan，Princeton NuEnergy 的共同創始人及首席執行官表示，這一設施的啟用標誌著美國在電池材料的回收與製造方面可以立即展現出領導力，並強調了公司在電池供應鏈領域的重要進展。

這個設施已獲得全數許可，並遵循所有相關的監管標準，其回收率超過行業的常規標準，並且生產出高價值的下游原料以供電池生產使用。Princeton NuEnergy 還透露，到了 2026 年，切斯特設施的產能將擴展至每年 15,000 噸，並有能力根據市場需求增至每年 50,000 噸，這一增長將進一步鞏固國內的關鍵材料供應鏈。該公司在一份聲明中指出，這一啟用標誌著強化國內關鍵材料供應鏈的重要一步，並且是 Princeton NuEnergy 在推進循環電池經濟過程中的一個重要里程碑。

Princeton NuEnergy 獲得了超過 5,500 萬美元的資助和戰略風險投資，目前在德克薩斯州的麥金尼與合作夥伴共同運營一個試點設施，進一步推進其直接回收技術及能力。該公司還在新澤西州的普林斯頓建立了一個材料測試中心，這是美國東北部最大的第三方驗證和下游應用測試中心，這一資源對於加速美國的電池製造至關重要。Princeton NuEnergy 的低溫等離子體輔助分離過程（LPAS）能夠直接生產可用於電池製造的電池級正極和負極材料，相較於傳統方法，成本降低了 38%，環境足跡減少了 69%。

該設施的運營有助於確保美國的電池供應鏈，並推進循環電池經濟。循環電池經濟意味著材料在國內從創建到最終回收和再製造的過程中都能保持在國內循環。根據 Princeton NuEnergy 的說明，電池原料來自各種消費品和工業來源，包括手機、電腦、兒童玩具的電池，以及電動車和工業儲能設施等。這一過程被聲稱是一種更清潔、更快速且更具可持續性的鋰離子電池回收和材料生產解決方案。Princeton NuEnergy 的專利低溫等離子體輔助分離過程（LPAS）能夠回收幾乎 97% 的鋰離子材料，這些材料存在於所有鋰離子電池化學成分中，且其直接回收過程比傳統回收或全新正極生產更加清潔、快速且成本更低。