8、美研发出新半导体激光器

　　美国耶鲁大学的科学家开发出一种新的半导体激光器，成功解决了长期困扰激光成像技术的“光斑”问题，有望显著提高下一代显微镜、激光投影仪、光刻录、全息摄影以及生物医学成像设备的成像质量。相关论文发表在1月19日出版的美国《国家科学院学报》上。

　　物理学家组织网1月20日报道称，全视场成像应用近几年来已经成为众多研究所关注的焦点，但光源问题却一直未能得到解决。这项由耶鲁大学多个实验室合作完成的项目成功破解了这一难题，为激光成像技术大范围的应用铺平了道路。

　　耶鲁大学物理学教授道格拉斯·斯通说，这种混沌腔激光器是基础研究最终解决实际应用问题的一个典型范例。所有的基础性工作，都是由一个问题驱使的——如何让激光成像技术更好地在现实中获得应用。最终，在来自应用物理、电子学、生物医学工程以及放射诊断等多个学科的科学家努力下，这一问题得到了解决。

　　此前，科学家们发现激光在成像领域极具潜力。但“光斑”问题却一直困扰着人们：当传统激光器被用于成像时，由于高空间相干性，会产生大量随机的斑点或颗粒状的图案，严重影响成像效果。一种能够避免这种失真的方法是使用LED光源。但问题是，对高速成像而言，LED光源的亮度并不够。新开发出的电泵浦半导体激光器提供了一种不同的解决方案。它能发出十分强烈的光，但空间相干性却非常低。

　　9、X射线激光器捕捉到蛋白质分子的超快动态

　　近日，威斯康星大学密尔沃基分校的生物物理学家、能源部下属SLAC国家加速器实验室部门负责人Marius Schmidt率领的国际研究团队，用X射线激光器以慢动作的形式展示了一个光敏性生物分子的快速动态。“人们能够在这一技术的基础上，以原子水平的空间分辨率和超快的时间分辨率制作纳米世界的电影，” Schmidt说道。

　　研究人员将PYP光敏黄蛋白(photoactive yellow protein)作为模式系统。PYP是一种蓝光感受蛋白，在某些细菌中是光合作用的一部分。其作用相当于细菌的眼睛，用来感受蓝光。PYP蛋白捕获蓝光光子之后，会经过一系列中间结构获得光子的能量，然后再回到初始状态。PYP光循环的绝大多数步骤已经被人们研究过了，因而它是验证新方法的理想模型。

　　为了获得PYP的动态快照，研究人员制造了微小的PYP晶体，这些晶体的直径大多小于0.01毫米。他们将这些微晶体喷射到SLAC的直线加速器相干光源（Linac Coherent Light Source，LCLS是目前最强的X射线激光器）系统中，利用同步的蓝色激光脉冲启动它们的光循环过程。由于LCLS的X射线闪光极短且极密集，研究人员通过X射线衍射模式的快照，捕捉到了PYP在光循环不同时段的形状变化。

　　这些快照的分辨率达到了0.16纳米，是迄今为止用X射线激光得到的最清晰的生物分子图像。1纳米等于百万分之一毫米，而最小的原子——氢原子的直径也就约0.1纳米。

　　并用精确同步的蓝光脉冲启动它们的光循环。LCLS生成了极短极密集的X射线快照，捕捉到了PYP在光循环不同阶段的形态改变，分辨率达到了前所未有的0.16纳米。

　　10、美国普渡大学研发出新型多激光3D打印技术

　　近日，美国普渡(Purdue)大学的科学家研发出一种新型3D打印技术，该技术能够打印出重量更轻、强度更高的金属部件，在汽车、航空航天等领域有着广阔的应用前景。普渡大学为此成立了一家名为Frontier Additive Manufacturing(FAM)的初创公司，希望将该技术商业化。该种新技术是在直接激光沉积技术的基础上，采用金属粉末和一种独特的多激光方法来进行3D打印制造，能够随意调整金属晶粒位置结构，与传统制造技术相比，所制造出的零部件强度可提高20%。

　　“这是一种在微观结构层面使用多激光制造产品的方法，它具有在零部件原有位置改变材料属性的能力，超出了当前的3D打印技术水平。”FAM公司的创始人之一兼总裁Eric Lynch说，“这些都是替换产品或新产品，可以很容易地取代机械制造业、汽车或航空发动机上新的或磨损的部件。该技术正在快速发展，目前正在汽车、航空航天、石油和天然气等行业进行探讨。”

　　“使用传统的3D打印技术制造的金属部件，不管是用于任何机械设备，其往往只能达到原有机械部件现有强度的约60%~70%。”Gary Cheng教授说，他同时也是普渡大学Scalable微纳米制造中心的主任。“我们正在通过使用一种全新的3D打印机来解决这一问题，该机器能够在最小的微结构水平上重构零部件。”

　　FAM的这一技术能够从CAD设计开始一次性生成完整的产品，同时可以在制造中替换磨损的部件，而且无需处理即可像更换前的原有部件那样使用。“使用我们的技术，除了所制造的零部件强度更高、重量更轻外，也极大地缩短了制造时间。”Lynch表示说，“例如，我们可以把一个零部件的制造全部在一个工作中心里完成，同时进行增材和减材加工以及材料调整工艺，而不用停下来再将其送到另外一个工作中心。这样在只加工一个零部件时可以节省很多时间。”