水過濾器是否能像細胞一樣思考，決定進出物質的過程？芝加哥大學和西北大學的科學家們正朝著這一目標邁進。

這個團隊通過模擬生物細胞如何控制離子（帶電粒子）在其膜內微觀通道中的流動，構建了一種可以調整以增強或抑制特定離子通過的人工系統，類似於擁有生物本能的智能膜。

研究人員發現，添加微量金屬離子，如鉛、鈷或鋇，可以顯著改變鉀在合成的埃安級 2D 納米通道中的流動量。僅僅 1% 的鉛離子增加便使鉀的流量翻倍，並非因為更強的推動，而是通過減緩競爭離子的速度，使鉀能與氯結合，形成中性化合物，更加順利地通過。

研究的共同第一作者王明展表示：「我們研究中最令人興奮的部分是，我們展示了在埃安級 2D 通道中，離子運輸在其他離子存在的情況下如何劇烈改變，即使是微小的比例。」

這種通過調整離子混合來增強或抑制離子流的能力，使工程師更接近於構建能夠根據需求進行反應的膜系統。這種控制能力可能改變水中毒素的去除方式，回收如鋰等有價值的礦物質，甚至管理未來基於流體的電子設備中的流動。

這一突破的核心是一種微小但強大的相互作用。離子攜帶電荷——正或負——當它們在通道中移動時，這些電荷與通道壁及彼此之間相互作用。研究團隊發現，當鉛離子與通道壁上的醋酸根結合時，會微妙地改變電場環境。這種變化足以使帶負電的氯離子減速，從而能與鉀同步，形成中性氯化鉀對，更容易通過膜。

西北大學化學教授喬治·沙茨解釋道：「沒有任何帶電的物質想要與之互動，因此新的分子能比兩個離子單獨流經通道時更快地流過。」

同樣有趣的是，這一效果可以逆轉。添加鈷或鋇會通過與鉛競爭結合位點來破壞這一配對，減少鉀-氯化物對的形成。共同第一作者熊琴思表示：「通過改變離子物種的組合，我們能夠將協同效應轉變為抑制效應，理解基礎物理是至關重要的。」

為此，研究團隊使用定制的非平衡分子動力學模擬，結合離子誘導的偶極相互作用來模擬原子級別的運輸過程。熊琴思表示：「我們設計了一個非平衡分子動力學模擬，將離子誘導的偶極相互作用納入其中，模擬這個 2D 納米通道中的離子運輸。我們的結果與實驗結果一致，這表明我們所納入的物理模型是正確的。」

鉀的運輸速度減緩，猶如將開關從「開」切換到「關」。這是一個動態、可控的系統，回響著生物細胞的驚人選擇性。

這項研究的影響可能會超越實驗室。未來，膜可能會實時適應水的污染，僅去除有害離子。設備有可能從海水中提取鋰，並且產生最少的廢物。在電子學領域，離子作為流體計算的基礎，程式化的離子流可能解鎖全新的技術。這些發現最近發表在《Nature Communications》。

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量子傳輸技術，曾經是科幻小說中的概念，正迅速成為建設下一代互聯網的核心元素。這一過程不再通過電線或空氣傳輸粒子或信號，而是瞬時轉移粒子的量子狀態，且不需要實際移動粒子本身。這一技術依賴於量子糾纏現象，即兩個粒子之間建立深層聯繫，使得一個粒子的狀態能夠瞬時影響另一個粒子，不論距離多遠。

南京大學的研究人員在邁向可擴展量子互聯網的重要一步中，成功展示了將電信波長的光子量子比特傳輸至固態量子記憶體的技術。這是首次利用兼容電信設備實現此項技術，為將量子網絡與當前通信基礎設施整合提供了可能。

在這項實驗中，由主導作者馬曉松領導的團隊成功地將量子信息從光子轉移到基於鋯離子集合的固態記憶體。與先前依賴頻率轉換的傳輸方法不同，這次實驗完全在電信頻段內進行，這是傳統光纖通信所使用的相同範圍。

馬曉松在接受 Phys.org 訪問時表示：「量子傳輸在量子通信中始終是一個引人入勝的協議，因為它能夠在不揭示的情況下傳輸量子狀態。」這項研究的目標是將固態記憶體與傳輸過程整合，實現量子狀態的臨時存儲，以便進行長距離傳輸。在量子網絡中，此類記憶單元對於分配糾纏和確保穩定的長距離通信至關重要。

馬曉松指出：「為了進一步擴展狀態傳輸距離，將量子記憶體納入量子傳輸系統至關重要。」量子網絡依賴中繼器來將長鏈路劃分為更小的部分。通過在這些端點放置量子記憶體，信息可以存儲，直到在所有鏈路上建立起糾纏，形成未來量子互聯網的基礎。

馬曉松的團隊使用了五個互聯系統來完成這項實驗，這些系統包括輸入狀態準備、在集成光子芯片上創建的糾纏光子源（EPR-source）、貝爾態測量模塊和基於鋯的量子記憶體。他們還使用了法布里-佩羅腔和龐德-德雷弗-霍爾（PDH）技術進行精確的信號對齊。

馬曉松表示：「我們的研究首次展示了從電信光子到基於鋯離子的固態量子記憶體的量子傳輸。整個系統使用的組件與現有光纖網絡完全兼容。」這種兼容性是一個重要的里程碑。大多數先前的系統需要將信號轉換為不同的頻率，限制了其在現實世界中的應用。通過保持在電信頻段內，這一設置可以與當前的基礎設施無縫協作。

馬曉松補充道：「這一兼容電信的光子量子狀態生成、存儲和處理平台為大規模量子網絡提供了一個極具潛力的方案。」該團隊計劃進一步完善固態記憶體系統，重點包括延長存儲持續時間和提高數據保留效率，這對於實際的量子網絡至關重要。

這一突破使得實現功能性量子互聯網的道路變得更加清晰且更具準備。該研究已發表在《Physical Review Letters》期刊上。

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法國初創公司 Stellaria 近日成功籌集了 2,600 萬美元（約 HK$ 20,280,000）資金，以發展一種新型核反應堆，該反應堆能夠消耗比其產生的廢物更多的長壽命核廢料。此次融資使該公司的總資金達到 3,300 萬歐元（約 2,600 萬美元 / 約 HK$ 20,280,000），其中包括透過法國 2030 計劃獲得的 1,000 萬歐元（約 780 萬美元 / 約 HK$ 6,084,000）。

這款名為 Stellarium 的反應堆屬於第四代快中子熔鹽設計，使用氯化鹽製成的液體燃料，並設計為在封閉燃料循環中運行。如果成功運行，該反應堆將成為全球首個能夠摧毀更多長壽命廢物的核反應堆，這是目前商業核反應堆所未能實現的。

Stellaria 計劃在 2029 年實現首次裂變反應，並於 2035 年開始商業部署。新一輪的資金將幫助公司完成技術和監管工作，包括為其核設施提交創建許可申請（Demande d’Autorisation de Création，DAC）。

此外，Stellaria 還計劃將其員工人數翻倍，增加在格勒諾布爾的研究力度，並擴展其科學合作夥伴網絡。此次融資由美國的 At One Ventures 和法國的 Supernova Invest 主導，並得到了 Stellaria 既有投資者的支持，包括 CEA Investissement、Schneider Electric、Exergon 和 Technip Energies。

At One Ventures 的合夥人 Laurie Menoud 表示，Stellaria 正在解決核能的關鍵技術和經濟瓶頸，並指出「被動安全」、「低資本支出」和「快速擴展」是投資的主要原因。

儘管目標雄心勃勃，Stellarium 在開發上依賴經過驗證的反應堆原則，以加速進程。Stellaria 有意將創新數量保持在最低限度，專注於必要的技術改進。其主要設計選擇包括自然對流以實現被動冷卻、同生成以維持燃料循環，以及比大多數現有反應堆多出的一個物理防護屏障。

該反應堆設計為在不需要加油的情況下運行超過 20 年。公司表示，其能量密度是鋰離子電池的 7,000 萬倍，這意味著單個反應堆可以為 40 萬人居住的城市供電，使其成為煤炭和天然氣在能源密集型行業中的實用替代品。

Supernova Invest 的合夥人 François Breniaux 表示，這項技術旨在滿足穩定的長期能源定價需求以及高功率的需求。工業合作夥伴 Schneider Electric 和 Technip Energies 已承諾長期支持，以將該反應堆擴展到商業用途。Stellaria 還將建立一個工業演示裝置，以驗證其設計和性能。

Exergon 的 Giuseppe Sangiovanni 表示，自首次融資以來，該公司已取得顯著進展，並指出該項目能夠滿足歐洲及國際日益增長的可調度低碳電力需求。

成立於 2023 年的 Stellaria 表示，其目標是通過提供清潔、韌性強且可擴展的核能來源，支持現代世界的再工業化。

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Betelgeuse，作為最亮的恆星之一及距離地球最近的紅超巨星，長期以來似乎獨自在夜空中閃耀，但一顆隱藏的恆星伴侶最近終於被發現。這一突破是通過安裝在Gemini North望遠鏡上的強大斑點成像儀實現的，該儀器揭示了一顆與紅超巨星驚人接近的微弱伴星。

斑點成像技術通過快速曝光來凍結大氣扭曲，使天文學家能夠捕捉到極其清晰的圖像。結合Gemini North的8.1米鏡面，這一技術使得直接觀測Betelgeuse的隱藏伴星成為可能，這是之前任何望遠鏡都無法實現的。

這一發現距離2019年和2020年的「大暗淡」事件僅幾年，當時Betelgeuse的亮度驟降，引發了人們對超新星即將到來的猜測。雖然該事件後來被歸因於一片塵埃雲，但它重新點燃了科學界的好奇心，促使研究人員重新檢視歷史數據，最終為這一突破鋪平了道路。

這顆伴星在可見光中比Betelgeuse暗約六個星等，並在紅超巨星的擴展大氣層內運行，使其在此之前幾乎無法被探測到。由NASA Ames科學家Steve Howell領導的團隊使用名為「Alopeke」的斑點成像儀捕捉高對比度的短曝光圖像，揭示了在Betelgeuse耀眼光芒下的微弱伴星。

Howell表示：「Gemini North的高角解析度和清晰對比度使得Betelgeuse的伴星得以直接探測。」他進一步解釋，Alopeke實現了其他望遠鏡未曾做到的事情：「曾經的研究認為，沒有人能夠拍攝到Betelgeuse的伴星。」

這一發現解答了千年來人們對於這顆著名恆星為何經歷約六年一次的亮度變化的疑問，並提供了對其他可變紅超巨星背後物理機制的見解。根據其光譜分析，這顆伴星可能是一顆A型或B型的前主序星，這是一顆仍在初期階段、尚未進行氫融合的熱藍白色恆星。

這顆伴星的質量約為太陽的1.5倍，距離Betelgeuse的距離僅為地球與太陽距離的四倍，使其成為迄今為止在這顆位於獵戶座肩部的超巨星周圍發現的最近伴星。

這標誌著首次直接探測到超巨星周圍的近距離恆星伴侶。更令人驚訝的是，這顆伴星位於Betelgeuse的外大氣層內，突顯了Alopeke的卓越解析能力。

這一發現可能最終解釋了Betelgeuse六年亮度變化周期的謎團。科學家們早已懷疑隱藏的伴星可能是原因，但在此之前並未發現。

國際Gemini天文台的NSF項目主任Martin Still表示：「國際Gemini天文台提供的斑點能力依然是一個令人驚嘆的工具，向所有天文學家開放，適用於各種天文應用。解決Betelgeuse問題的成果將成為幾百年來的重大成就。」

這一發現揭示了大質量恆星如何與近距離伴星相互作用，影響其演化及最終命運。Betelgeuse正接近其生命的終點，預計在未來10萬年內會爆炸成為超新星。但其伴星的壽命可能更短。由於來自這顆巨星的潮汐力，預計將在未來1萬年內將其拉向內部，導致劇烈的合併。

天文學家們現在期待2027年11月，屆時伴星將達到與Betelgeuse最遠的距離，這將提供最清晰的觀測機會，並為更好理解這一非凡恆星對的動態提供難得的機會。

這一發現將於7月24日發表在《Astrophysical Journal Letters》上，標題為「Probable direct imaging discovery of the stellar companion to Betelgeuse」。

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與阿茲海默症和心臟衰竭等多種慢性疾病相關的線粒體DNA（mtDNA）損傷，科學家們在加州大學河濱分校（University of California, Riverside）或許找到了一種在損傷發生之前阻止其進一步惡化的方法。

該團隊開發了一種化學探針，專門針對線粒體DNA的損傷。線粒體DNA是一種小而重要的基因組，存在於細胞的能量產生結構中，與細胞核內的DNA不同，後者包含了身體大部分的遺傳指令。線粒體通常被稱為細胞的能量工廠，攜帶著對能量生產等關鍵功能至關重要的小型基因組。

當線粒體DNA受到污染或有毒化學物質等環境壓力的損害時，細胞往往選擇降解而非修復，這會導致炎症和組織功能障礙。

新的化學探針在損傷發生之前介入，通過與受損位點結合，阻止觸發DNA降解的酶的作用。該項目負責人、UCR化學副教授趙琳琳（Linlin Zhao）表示：“細胞內已經存在修復的途徑，但由於線粒體內mtDNA分子的冗餘性，降解發生的頻率高於修復。我們的策略是防止損失在問題出現之前。”

該探針（mTAP）專門與線粒體DNA修復中間體反應，調節DNA修復和降解過程，從而減少線粒體DNA的損失。該分子由兩個關鍵組件組成：一個檢測並附著於受損DNA，另一個確保其專門送達線粒體，從而保護細胞的能量工廠。

該研究的主要作者、趙實驗室的博士後研究員阿納爾·賈納（Anal Jana）表示：“我通過結合我的化學合成專業知識和趙實驗室在DNA修復及線粒體方面的豐富經驗設計了這個分子。”

在實驗室測試和使用活細胞的研究中，該探針在實驗室誘導的損害後顯著減少了線粒體DNA的損失。這些損害模擬了像亞硝胺等有毒化學物質的影響，這些物質通常存在於加工食品、水和香煙煙霧中。

接受探針處理的細胞保持了較高的mtDNA水平，這對於維持心臟和大腦等脆弱組織的能量生產至關重要。

線粒體DNA的損失與多種疾病日益相關，包括多脏器線粒體耗竭綜合徵和糖尿病、阿茲海默症、關節炎及炎症性腸病等慢性炎症狀況。當mtDNA片段從線粒體漏出到細胞其他部分時，可能會通過作為困擾信號來觸發免疫反應。

趙琳琳指出：“如果我們能夠將DNA保留在線粒體內，我們或許能夠防止那些引發炎症的下游信號。”值得注意的是，研究人員發現，對DNA進行化學標記並未影響其功能。趙琳琳表示：“我們原以為添加一種笨重的化學物質會妨礙DNA的正常運作，但令我們驚訝的是，它仍然能支持轉錄，這是細胞將DNA轉化為RNA，然後轉化為蛋白質的過程。這為治療應用打開了大門。”

該項目基於對調節線粒體DNA的細胞過程進行了兩年多的研究。雖然還需要進一步的研究來評估其臨床潛力，但這一新分子標誌著科學家們在應對壓力下DNA保護方面思維的顯著轉變。趙琳琳表示：“這是一種預防性的化學方法，而不僅僅是修復。這是一種全新的思維方式，用於在壓力下保護基因組。”

該研究的結果已發表在德國化學學會期刊《Angewandte Chemie International Edition》中。

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在中國的一場音樂節上，一個人形機器人成為焦點，作為鍵盤手吸引了觀眾的目光。

這個名為 Adam 的全尺寸機器人由 PNDbotics 開發，與著名的中國音樂家胡宇彤的樂隊一同演出，展現了機器人技術與音樂的獨特結合。

此次演出於 7 月 12 日在中國吉林省省會長春舉行的 VOYAGEX 音樂節上進行。PNDbotics 在 YouTube 上的視頻描述中表示：「這標誌著在技術創新和藝術探索方面的一次新嘗試。PNDbotics 從未停止推動邊界的探索。」

人形機器人演奏音符
在視頻中，Adam 站在舞台中央，肩上背著一把白色鍵盤。它以流暢的人類動作敲擊鍵盤，並隨著節奏搖擺。它的手指精確地按下音符，機器人的上半身隨著節拍輕輕轉動。偶爾，Adam 在旋律之間停頓，隨後在旋律加速時保持穩定。

這種機器人精準與音樂表演的結合，使其看起來幾乎像一位真實的音樂家現場即興演奏。

Adam 是一個重 132 磅（60 公斤）、高 1.6 米的人形機器人，設計上具有卓越的靈活性和準確性。憑藉 25 個專利的準直接驅動（QDD）PND 執行器，Adam 能夠以驚人的靈活性和多樣性移動。

機器人腿部的高敏感度執行器使其具備強大而穩定的運動能力，能夠產生高達 360 Nm 的扭矩。腰部的三個自由度改善了平衡和姿勢管理，而手臂則提供五個自由度以便靈活操作。

Adam 的仿生軀幹和模塊化設計使其全身運動與人類運動相似。系統由基於 Intel i7 的 PND 機器人控制單元和實時 PND 網絡組成，形成強大的全堆棧控制配置。

這些元素的結合使得肢體和關節之間能夠進行複雜的實時協調。

自適應機器人訓練
Adam 由一種專有的強化學習（RL）算法驅動。這一先進算法通過廣泛的模擬和大量數據集進行訓練，使 Adam 能夠以人類般的精確度行走、移動和保持平衡。

PNDbotics 網站上寫道：「我們採用了最先進的深度強化學習（DRL）和模仿學習算法，為開發者提供了輕鬆訪問 NVIDIA Isaac Gym 平行 DRL 訓練環境的機會，以開發個別算法。」

自 2023 年 6 月首次構思以來，PNDbotics 團隊持續改進 Adam 的主要系統。為了確保機器人在各種環境中可靠運行，特別注意加強其腿部和腳部的設計。

此外，Adam 的執行器採用模塊化設計，增強了其多樣性並簡化了維護。這種設計不僅提高了機器人的靈活性，還在擁擠區域或不平坦地形等動態環境中提升了性能。

PNDbotics 聲稱，Adam 的複雜設置使其適合於現實服務應用，能夠進行全面的動態模擬和高效的神經網絡訓練。

儘管可以將視覺模塊與靈巧的手連接，但本次開發階段的主要重點是盲運動，即在沒有視覺輸入的情況下進行的運動。團隊還仔細校準和調整了運動數據，以增強訓練，使其與 Adam 的獨特結構相匹配。他們還通過納入高精度動作捕捉的自定義動作，豐富了公共數據集。

這一方法使得模型優化更加精確，確保機器人能夠以更高的準確性和性能適應各種複雜任務。

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“藍鳥”汽車預計將重返威爾士西南部的歷史性 Pendine Sands。

一個世紀前，這片沙灘見證了一個汽車里程碑：一輛名為藍鳥的 350 馬力 Sunbeam 汽車創下紀錄的時刻。

在 1925 年 7 月 21 日，英國賽車名將 Malcolm Campbell 驅動該車達到前所未有的速度。

搭載 18 升 V12 Manitou 航空發動機，他在沙灘上加速，成為第一個在陸地上突破每小時 150 英里障礙的人，最終達到驚人的 150.76 英里每小時（242.628 公里每小時）。

根據路透社報導，原版藍鳥汽車將回到 Pendine Sands，以紀念其歷史性成就。

該車將在沙灘上進行啟動儀式，並由 Malcolm 的孫子 Don Wales 出席。

在 1920 年代，Pendine Sands 被認為是陸地速度紀錄的首選地點。

“國家汽車博物館的工程師將在 Pendine 啟動這輛紀錄車，以紀念 100 週年，並計劃將其帶上沙灘進行靜態拍照，然後展示在陸地速度博物館外，”博物館表示。

陸地速度紀錄
當時，150 英里每小時是一個驚人的速度，儘管今天的運動汽車在賽道和德國高速公路上常常能達到這一速度。

Campbell 的孫子指出，這項 1925 年的紀錄點燃了對速度的“狂熱”，引起了公眾的極大關注，特別是因為它超越了“150 的魔法標記”。

“每個人都想知道誰擁有陸地速度紀錄，我認為是我祖父創造的這個紀錄引發了這一熱潮，”Wales 對路透社表示。

Campbell 在 1924 年曾在 Pendine 創下 146.16 英里每小時的紀錄，並於 1935 年成為第一位在 Bonneville 鹽沼超過 300 英里每小時的人。

陸地速度紀錄持續不斷地演變。

目前的紀錄是 763.035 英里每小時，於 1997 年由退役英國皇家空軍飛行員 Andy Green 在噴氣動力的 Thrust SSC 上創下，首次在陸地上突破音障。

汽車現已保存
這項紀錄至今未被打破，儘管像 Bloodhound 和 Aussie Invader 5R 等雄心勃勃的項目仍在尋求資金，以突破每小時 1,000 英里的標記。

Don Wales 本人也是一位擁有蒸汽動力車輛和割草機紀錄的保持者，他表示，太空競賽和 Formula One 的日益受歡迎可能導致對陸地速度紀錄的興趣下降。

藍鳥汽車目前由位於 Beaulieu 的國家汽車博物館保存。

這輛車在 1950 年代從一個穀倉中救出，隨後在 Beaulieu 無法觸碰超過三十年，直到 1993 年進行一次失敗的重啟嘗試。

首席工程師 Ian Stanfield 向 BBC 解釋，這台經過超過 30 年閒置的發動機預測性地卡住，造成了廣泛的損壞，包括彈簧連桿、破損的曲軸箱，以及幾個閥門和活塞的損害。

據報導，重建發動機花費了約十年，這受到二戰期間原 Sunbeam 工廠被摧毀和預算有限的影響，迫使他們乞求和借用零件。

儘管當前在追求新的陸地速度紀錄方面面臨困難，但像 Campbell 這樣的先驅者的鼓舞人心的遺產仍在延續。

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在創建英國與德國之間首個直接能源互聯網的雄心勃勃的計劃中，NeuConnect 項目再次取得重要進展。

意大利公司 Prysmian 的 Leonardo da Vinci 鋪纜船已開始在英國水域進行第二階段的海上鋪纜作業，該地點距肯特海岸約 22 公里（13 英里）。

這項龐大的工程涉及在未來三個月內鋪設 140 公里（86 英里）的水下電纜，使英國和德國之間的連接更加緊密。

Prysmian 在 LinkedIn 上表示：「Prysmian Leonardo da Vinci 剛開始進行 NeuConnect 項目的海上鋪纜作業。該船目前在英國水域安裝 140 公里的水下電纜，將英國與德國之間的首個直接能源連接推進了一步。」

Prysmian 已於 2024 年 11 月完成了英國水域的初步鋪纜階段，鋪設了 56 公里的陸上和海底電纜。

NeuConnect 項目旨在建立一條“隱形能源高速公路”，以在英國和德國之間傳輸電力。

該互聯網由一條 725 公里（450 英里）的高壓直流（HVDC）海底電纜組成，海底電纜將穿過英國、荷蘭和德國的水域。

當完全運行時，該互聯網將具備 1.4 吉瓦的容量，能夠為約 150 萬個家庭提供電力。

Prysmian 的先進鋪纜船 Prysmian Leonardo da Vinci 正在積極參與海底電纜的鋪設，並被認為是世界上最大的鋪纜船。

這項鋪纜工作利用了 Prysmian 的尖端專有海底電纜埋設工具。

該船能夠在極深的水域中安裝電力電纜，深度可達 3,000 米，這一能力對於連接遙遠的陸地或在挑戰性環境中的海上風電場至關重要。

NeuConnect 的進展不僅限於海上工作，陸地上的重大進展也在進行中。

在項目的德國一側，變流器站的打樁工作已經完成。

同時，英國的主要承包商 Siemens Energy 正在接近完成變流器站的混凝土基礎。

地面“超結構”的建設計劃於今年夏季開始。

該項目的變流器站將位於肯特的格蘭島和德國北部的威廉港。

隨著進一步的鋪纜階段計劃於 2026 年和 2027 年進行，NeuConnect 項目有望在 2028 年全面運行。

NeuConnect 主席 Julia Prescot 表示：「我們每鋪設一公里電纜，就將首個英德能源連接推進一步，因此這些工作是 NeuConnect 的另一個重要里程碑，是我們 725 公里鋪纜馬拉松中的 140 公里重大進展。」

根據 NeuConnect 互聯網網站，該項目預計在 25 年內可實現減少 1,300 萬噸二氧化碳排放的重大環境效益。

這一減少直接源於該項目能夠將更多可再生能源源整合進英國和德國的電網中。

該項目由包括 Meridiam、Allianz、關西電力及 TEPCO 在內的全球投資者聯合體主導。

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日本研究人員首次觀察到橫向湯姆遜效應，這是一種熱電現象，通過改變磁場方向來控制加熱和冷卻流的方向。

熱與電的相互作用的科學理解可以追溯到19世紀。當時，物理學家僅理論上提出了橫向湯姆遜效應的存在，該效應指的是電流和溫度梯度流動的方向。如今，日本物理學家首次證明了這一效應的確存在。

想像一種設備，可以通過改變磁場主動在加熱和冷卻之間切換，而不需要分開的加熱和冷卻單元，或像佩爾捷冷卻器那樣反轉電流方向，這可能具有顛覆性。

關鍵在於角度
在《自然物理學》上發表的一項研究中，由名古屋大學的高橋篤和東京大學的內田健一領導的研究團隊報告了在半金屬合金 Bi88Sb12 中觀察到橫向湯姆遜效應的結果。

研究作者指出：“我們的實驗和分析揭示了常規湯姆遜效應和橫向湯姆遜效應之間的本質區別。”

“前者僅依賴於塞貝克係數的溫度導數，而後者則依賴於溫度導數和能斯特係數的大小。橫向湯姆遜效應的觀察為主動熱管理技術提供了一個新概念。”

物理學家在觀察橫向湯姆遜效應時遇到了困難，因為競爭的熱佩爾捷和艾廷豪森效應相互干擾。

改變材料
然而，研究人員使用了一種半金屬的銻和鉍導體，這部分解釋了為何過去未能實現該效應。他們選擇這種材料是因為其在室溫下具有強能斯特效應。

他們通過在垂直角度施加電流和磁場，觀察 Bi88Sb12 材料中的加熱和冷卻。這種材料特別適合最終實現所需的效果。隨著電流在材料中沿長度流動，他們在一側施加熱量，而不是在兩端，並從上方施加磁場。

為了避免信號隔離的問題，日本研究人員使用紅外相機觀察樣本在施加周期性電流時的熱響應。

“通過從拍攝的熱圖像中提取與施加電流相同頻率振蕩的溫度調製成分，我們能夠將熱電信號與焦耳加熱隔離。”

一旦他們認識到橫向湯姆遜效應的空間分佈與其他競爭效應不同，就能夠在有無溫度梯度的情況下進行測量。然後，他們將結果相減以隔離純橫向湯姆遜信號。

他們發現通過改變磁場方向可以在加熱和冷卻之間切換，這讓他們感到驚訝，並可能改善橫向熱電冷卻設備的性能。

目前，研究人員打算繼續尋找最有利於產生橫向湯姆遜效應的材料，這將成為未來研究的重要方向。

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