德国科技创新简报 总第80期 |
2024-09-20 15:50 |
本期主要内容 科技创新战略、计划和举措 1.德国将新建高能量密度研究所加速惯性聚变能研究 2.德国科学家制定未来十年数字神经科学“路线图” 3.德国卡尔斯鲁厄理工学院新成立芯片设计室 4.G20国家科学院发表联合声明“科学促进全球转型” 5.德国Chiplet卓越研究中心开始运作 研发前沿和学术动态 6.德国不明原因癌症靶向治疗取得新突破 7.德国科学家发现反铁磁体中的磁子-声子费米共振 8.德国科学家利用人工智能开展气候预测 9.德国开发扁平超表面天线用于智能皮肤 10.德国马普所在后量子加密标准中发挥关键作用 11.德国科学家发现COVID-19新型载体疫苗可提供长期保护 12.德国科学家发现电能转甲醇可成为能源转型支柱 13.德国运营的地震测量站投入运行 14.德国发现全球近20年的气候政策措施仅少量有效 15.德国科学家在朗贝石中发现3D量子自旋液体 16.德国科学家合成抗真菌的新型聚合物 17.德国首颗量子通信微型卫星进入太空 行业和社会动态 18.德国英飞凌开设全球最大的第三代半导体晶圆厂 19.德国通过新的技术转移工具与企业加强新品开发合作 20.德国浮动光伏发电潜力巨大 21.德国科隆国际游戏展2024开幕 22.德国新开建两项欧盟共同利益重点项目-汉堡绿氢交换站和汉堡氢产业网 23.德国政府和工业界加强污水污泥中磷的回收 24.德国启动光伏行业的全能型人工智能项目
德国将新建高能量密度研究所加速惯性聚变能研究 据德国亥姆霍兹联合会网站8月1日报道,为了汇集高能量密度物理这一新兴研究领域的专业知识,罗斯托克大学和德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心(HZDR)希望联合建立高能量密度研究所(HEDI),并于2024年8月1日签署谅解备忘录。该计划得到梅克伦堡-前波美拉尼亚州和萨克森州的支持。 该研究所的重点将是研究极端条件下的物质,例如行星和恒星内部的物质。这种高能量密度状态在许多基于凝聚态物质快速加热的未来技术中发挥着重要作用,特别是在惯性聚变能(IFE)领域。然而,基础物理极其复杂。此外,迄今为止的研究重点更多地集中在机械方面。HEDI的主要目的是加深对 IFE 物理过程的了解,以支持聚变发电厂的技术实施。 美国加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火设施作为惯性聚变能领域的领先者,已经表达了与HEDI合作在德国建设技能和基础设施的浓厚兴趣。罗斯托克大学和HZDR还希望通过联合研究所加强与国际X射线激光研究机构欧洲XFEL的战略合作伙伴关系,并启动新的合作。 参考资料: https://www.hzdr.de/db/Cms?pNid=99&pOid=72626
德国科学家制定未来十年数字神经科学“路线图” 据德国亥姆霍兹联合会网站7月31日报道,于利希研究中心的神经科学家 Katrin Amunts联合100多名同事在一份立场文件中概述了未来十年数字神经科学的“路线图”。 超级计算和大规模、多学科合作正为大脑研究创造全新的可能性。欧洲人脑计划(HBP)使这些新形式的合作成为可能。已创建的数字平台(EBRAINS研究基础设施)允许世界各地的科学家在该平台上找到数据、分析工具并使用高性能计算机。这为大脑研究、医学和技术发展创造了前所未有的机遇。 在立场文件中,100多位作者概述了未来十年数字神经科学的共同“路线图”,共列出了八个研究重点,其中包括高分辨率解剖模型和详细绘图等。其他关键领域包括医学和人工智能中的应用。该文件还为神经科学研究的进一步医学应用指明了道路。“数字孪生”将发挥重要作用:计算机辅助的数学大脑模型不断与真实测量数据进行比较。这种个性化模型将日益改善脑部疾病的诊断和治疗,例如通过更精确的癫痫手术治疗。 参考资料:
德国卡尔斯鲁厄理工学院新成立芯片设计室 据德国卡尔斯鲁厄理工学院网站8月15日报道,为了促进欧洲的生产并进一步加强德国作为芯片设计创新中心的地位,巴登-符腾堡州科学、研究和艺术部(MWK)现已在卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)建立了虚拟的卡尔斯鲁厄芯片设计室(KCH)。该中心将于2027年在KIT南校区建成,还计划开设一个新的硕士学位课程。通过计划中的KIT芯片设计中心(KCH),KIT希望在协调巴登-符腾堡州及其他地区的芯片设计方面发挥主导作用。重点是对芯片设计专家的全面培训。 参考资料:
G20国家科学院发表联合声明“科学促进全球转型” 德国国家科学院7月31日消息,在今年11月18至19日于巴西里约热内卢举行G20峰会之前,包括德国国家科学院在内的G20科学院(Science20)发表了联合声明“科学促进全球转型”。这份声明提出了包括在能源系统、人工智能、生物经济、健康和社会公正等领域支持实现联合国可持续发展目标的具体措施。 G20科学院在声明中强调了太阳能和风能等低排放能源的必要性。为实现气候中和,他们还建议使用生物燃料、可持续氢、能源存储系统,并为可持续能源系统中使用的材料建立闭环回收流程。G20科学院还主张引入基于市场的控制手段,如全球二氧化碳定价。 声明强调,应开发人工智能的潜力,但必须为此建立国际框架条件。人工智能应在世界各地公平、透明地应用。这也需要对数据基础设施和高性能数据中心进行投资。让公民能够就人工智能做出明智的决策并了解其潜力、好处、局限性和可能的风险也很重要。 生物经济具有协调经济增长与环境保护的潜力。科学院在声明中指出,对可持续生物经济的研究和基础设施进行投资,以及开展国际合作和吸纳当地知识,有助于克服气候变化、生物多样性丧失、贫困和健康等挑战。 声明还就健康和社会公正问题提出了建议,例如赞成“全健康”的方法,将人类、动物和环境的健康放在一起考虑。除了在世界范围内提供疫苗接种、全球信息交流和健康监测以及开发抗菌药物和采取抗菌剂耐药性(AMR)措施外,声明还强调必须更加重视精神疾病,因为精神健康在许多国家仍然受到严重忽视。 参考资料: https://www.leopoldina.org/presse-1/pressemitteilungen/pressemitteilung/press/3064/
德国Chiplet卓越研究中心开始运作 据德国科学信息网8月5日消息,三个弗劳恩霍夫研究所在德累斯顿发起了一项前瞻性研究计划:Chiplet卓越研究中心(CCoE)。其目的是与工业界合作,推动Chiplet芯片技术的引进。CCoE的研究人员正在为汽车行业开展多方面的工作,为电子设计、演示器制造和可靠性评估开发首批工作流程和方法。 德国弗劳恩霍夫集成电路研究所(IIS)自适应系统工程(EAS)部门负责人兼Chiplet卓越研究中心主任Andy Heinig表示:“未来几年,Chiplet将在全球半导体行业发挥关键作用,因为这项技术为电子系统的定制设计提供了最大的自由度。更重要的是,欧洲产业将有一个协调的路线图来开发自身产品。” CCoE的目标是全力支持欧洲强大工业部门的竞争力和技术主权。因此,在头两年,CCoE将重点关注汽车电子领域的应用。从汽车制造商到半导体公司,整个价值链上的一系列重要合作伙伴都将参与其中。弗劳恩霍夫研究人员希望为这些合作伙伴提供开发、生产和稳健设计芯片的方法论、架构概念、可重复使用的基本组件和路线图。此外,CCoE还将从性能、成本和可靠性方面对各种芯片组解决方案进行评估。研究成果将纳入国际标准,并在形成多供应商芯片生态系统方面发挥作用。 CCoE的特殊之处在于弗劳恩霍夫在电子产品开发和制造方面的丰富经验,以及与工业界的紧密跨学科合作。CCoE由弗劳恩霍夫集成电路研究所自适应系统工程分部(IIS/EAS)、弗劳恩霍夫可靠性和微集成研究所(IZM)及其德累斯顿全硅系统集成分部(ASSID)以及弗劳恩霍夫电子纳米系统研究所(ENAS)负责运营。 参考资料: https://idw-online.de/de/news837864
德国不明原因癌症靶向治疗取得新突破 据德国癌症研究中心网站8月1日报道,海德堡医学院领导的一项不明原因癌症靶向治疗的大型国际研究取得令人鼓舞的结果,组织来源未知的癌细胞基因组包含许多针对其他形式癌症开发的靶向药物的靶标,并且这些药物抑制疾病的时间明显长于化疗。研究成果最近发表在《柳叶刀》杂志上。 一项对来自34个国家的630多名患者进行的大型国际研究表明,这种不明原因癌症仍然可以治疗。海德堡医学院和德国癌症研究中心 (DKFZ) 临床合作部门“分子血液学”/肿瘤学的负责人检查了研究参与者血液中的癌细胞和基因片段,以确定是否存在已知的癌症突变。研究小组在大约三分之一的受影响患者中发现了他们正在寻找的药物:使用正确的活性成分进行治疗可以显著延长癌症不再进展的时间,并且可能还可以延长总体生存期。2期研究“CUPISCO”在ClinicalTrials.gov上注册(NCT03498521),并由霍夫曼-拉罗氏公司资助。 CUPISCO 研究不仅是同类中规模最大的不明来源癌症干预研究。此外,作为患者招募的基础,科学家们首次整合并发布了全球范围内差异很大的CUP综合征诊断标准,形成了该肿瘤疾病的诊断、鉴别诊断和治疗的新指南。 参考资料:
德国科学家发现反铁磁体中的磁子-声子费米共振 据德国亥姆霍兹联合会网站8月7日报道,反铁磁体这种材料不仅具有更强大的功能和1000倍的读写速度,而且比铁磁材料更为丰富。理解和控制这些量子材料是推动未来技术发展的关键。来自拉德堡德大学分子与材料研究所(IMM)、科隆大学德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心(HZDR)和约菲研究所的实验和理论凝聚态科学家在这一领域取得重大进展,成果发表在《自然通讯》杂志上(DOI:10.1038/s41467-024-49716-w)。 该团队的研究重点是反铁磁材料二氟化钴(CoF2),其中磁振子和声子共存。在这种材料中,相邻的自旋呈反向平行排列,使自旋动力学比传统铁磁材料快1000倍。这一进步可以实现更快、更节能的数据位写入。科学家通过与太赫兹频率的光脉冲耦合来激发这些自旋动力学。 研究结果提供了一种按需操纵自旋晶格耦合的途径。首先,这使得操作频率从铁磁材料提供的传统GHz速率大幅提高到反铁磁材料中的THz级。其次,这可能会显著提高磁写入效率,从而减少位写入操作所需的最小能量,从而大大降低总能耗。因此,结果提出了一种控制反铁磁体动力学的创新方法,从而导致基于此类材料的概念上新的数据存储技术。在未来的研究中,研究小组旨在探索费米共振条件是否可以扩展到控制其他新型量子材料,从而有可能推动材料科学和技术的发展。 参考资料: https://www.hzdr.de/db/Cms?pNid=99&pOid=72643
德国科学家将利用人工智能开展气候预测 据德国亥姆霍兹联合会网站8月13日报道,亥姆霍兹基金会启动HClimRep 研究计划以开发一种人工智能基本模型,以实现更长期、更可靠的气候预测。该计划由于利希研究中心于利希超级计算中心的科学家马丁·舒尔茨(Martin Schultz)领导,阿尔弗雷德·韦格纳研究所、亥姆霍兹极地和海洋研究中心、卡尔斯鲁厄理工学院、亥姆霍兹赫伦中心和于利希研究中心的科学家参与。 HClimRep研究计划是亥姆霍兹基金会模型计划(HFMI)的四个试点项目之一。该团队面临的最大挑战之一:HClimRep必须能够处理各种数据格式并将预测周期从几天延长到几十年。HClimRep模型是在欧洲第一台百亿亿次计算机上训练的。尽管训练这样的模型需要大量的计算能力,但它总体上比当前的气候模型更高效,因此更节省资源。这是因为它们需要大量的计算能力来模拟不同的气候场景,而预先训练的HClimRep模型将非常快速且高效地完成此任务。所有HFMI模型和数据均按照公平原则开源。 参考资料: https://www.helmholtz.de/newsroom/artikel/mit-ki-das-klima-neu-berechnen/
德国开发扁平超表面天线用于智能皮肤 据德国弗劳恩霍夫协会网站8月1日报道,弗劳恩霍夫高频物理和雷达技术研究所(FHR)与欧盟FITNESS项目的六个合作伙伴合作开发了一种具有高度集成电子设备的扁平超表面天线,这种超表面天线就像自适应智能皮肤一样覆盖在机器人上,使得配备超表面天线的机器人将能够更准确地扫描近场环境,并更有效地与远场基站进行有效地通信。 在开发人机交互时,工人的安全至关重要。这就是欧盟 FITNESS(柔性智能天线场传感皮肤)项目的用武之地。该项目旨在通过智能天线解决方案优化人机之间的通信和交互,该解决方案采用集成电子设备的创新电磁超材料表面。柔性、可拉伸的超表面天线适合发射表面波,预计能比传统天线更有效地扫描其近场环境,从而提高人类安全性和机器人自身的性能。 研究人员的目标是让这种新颖的创新天线解决方案实现波束成形,这是一种通过电子方式控制天线辐射特性的过程。结果是可调节的电磁波束始终朝向基站,从而保证信号更强、更稳定,并增加机器人的探测范围。到目前为止,波束成形通常由所谓的“相控阵”支持。超表面天线可以采用显著简化的电子设备进行设计,而不会失去传统配置的特性。新概念可以帮助降低成本并实现更小、更紧凑的结构。 来自工业和研究领域的另外六个合作伙伴也与Fraunhofer FHR合作开展该项目:法国国家科学研究中心(CNRS)、eV-Technologies、汉堡工业大学(TUHH)、鲁汶天主教大学(UCLouvain)、萨格勒布大学电气工程与计算学院等。该项目由比利时的鲁汶大学协调,并由欧盟提供资金。 参考资料:
德国马普学会在后量子加密标准中发挥关键作用 据德国马普学会网站8月20日报道,一旦量子计算机达到其全部计算能力,它们就可以破解当前电子邮件、在线业务或银行交易的加密。因此,来自世界各地的专家开发了即使在后量子时代也安全的密码学方法。美国国家标准与技术研究所(NIST)现已发布了其中三种加密方法的标准,马克斯·普朗克安全与隐私研究所所长彼得·施瓦贝(Peter Schwabe)在其制定过程中发挥了关键作用。这些标准使在线服务提供商更容易使用新的加密方法。 2016年,69个国际团队向NIST未来密码学竞赛提交了82种加密方法,这些方法也应该能够承受量子计算机的计算能力。美国当局最终选择了其中4种方法在2022年进行标准化。NIST现已发布了Sphincs+、Crystals-Dilithium和Crystals-Kyber三种方法的标准。在其中,该机构解释了加密基础知识及其实施,并制定了一些技巧,以便在线服务可以将它们顺利地集成到其应用程序中,最重要的是,不会影响当前的安全措施。 甚至在标准发布之前,许多公司就认识到实施这些新的、更安全的加密方法的重要性:提供互联网安全领域服务的 Cloudflare 公司早在2017年就开始实施Crystals-Kyber方法。2023年,据他介绍,截至2024年8月初,约17%的Cloudflare客户已在使用新方法。后量子密码学的先驱还包括iMessage(Apple)、Google Chrome、Signal 和Zoom等服务。随着标准的发布,可以假设新方法现在将更快地在国际上传播。新的加密方法已经变得必要,因为量子计算机可以击败当今使用的加密方法。 大型国际团队已经开发出现已标准化的后量子密码学方法。波鸿鲁尔大学教授彼得·施瓦贝和艾克·基尔茨(Eike Kiltz)为Crystals-Dilithium和Crystals-Kyber做出了贡献,作为波鸿卓越集群“大规模攻击者时代的网络安全”的一部分。彼得·施瓦贝还参与了Spincs+流程的开发。NIST选择的第4种方法的标准称为Falcon,预计将在稍后最终确定。 参考资料: https://www.mpg.de/22498867/post-quanten-kryptografie-standards?c=2191
德国科学家发现COVID-19新型载体疫苗可提供长期保护 据德国亥姆霍茨联合会网站8月22日报道,众所周知,现有的COVID-19疫苗存在一个缺点,即最初良好的保护作用会较快地消失,因此需要重复加强疫苗接种。在此背景下,德国亥姆霍兹感染研究中心(HZI)开发的一种新型载体疫苗在动物模型中显示出在更长时间内持续的免疫反应,另一个优点是疫苗中用于运输冠状病毒刺突蛋白信息的载体是动物巨细胞病毒(MCMV),它不会对人类造成危险。最近发表的一篇论文支持小鼠模型中持久且广泛的免疫反应,其中柏林马克斯德尔布吕克中心和克罗地亚里耶卡大学等其他国家和国际研究机构也参与研究。 使用动物巨细胞病毒作为载体是明智的选择。在载体疫苗中,病毒被用作载体,将病原体的构建模块引入人体,针对该病原体进行疫苗接种。在COVID-19疫苗中,冠状病毒通过刺突蛋白蓝图将自身锚定在宿主细胞上,该基因被整合到载体病毒中。巨细胞病毒具有高度宿主选择性。这意味着MCMV会感染小鼠,但不能在人类中繁殖,这就是MCMV成为理想的疫苗载体的原因之一。 研究人员发现,MCMV疫苗只需接种一剂即可实现持久的疫苗反应,这是一大优势。动物模型表明,如果随后感染SARS-CoV-2冠状病毒,可用于防御病原体的抗体浓度在接种疫苗后的六个月内保持稳定。克罗地亚里耶卡大学研究人员的结果表明,保护作用的持续时间更长。 目前正在研究为何 MCMV 疫苗具有相对较长的保护作用。已经有一个假设:巨细胞病毒具有在宿主中寻找壁龛的特性,它们可以在其中隐藏并长时间处于静止状态。只有当宿主有机体的免疫防御减弱时,它们才会切换到活跃模式,然后才会引起疾病迹象。 MCMV 载体病毒可能也试图在人体中扎根,但由于人类不是它们的合适宿主,因此重新激活不起作用。人类免疫系统不允许小鼠病毒在血液中重新出现,并在它们产生蛋白质和感染性颗粒产生之前立即攻击它们。这样,按照理论,免疫系统就被反复刺激,维持疫苗接种效果。 参考资料: https://www.helmholtz.de/suche/pressemitteilungen/
德国科学家发现电能转甲醇可成为能源转型支柱 据德国亥姆霍茨联合会网站8月22日报道,德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心(HZDR)的斯特凡·福格尔(Stefan Fogel)博士通过复杂的建模和广泛的模拟发现了如何将电力转甲醇系统集成到未来的可再生能源基础设施中并经济地运行。其研究论文荣获2024年德累斯顿工业大学弗兰茨·斯托尔兹奖。 太阳能和风能的不稳定给基于可再生能源的未来能源系统带来了重大挑战。解决方案之一或许是将电力转化为甲醇。甲醇是一种非常好的能量储存,与氢气相比,相对于体积而言,其能量密度要高得多。同时,甲醇作为液体,更容易运输和储存,另一方面,它也是化学工业的重要原料。 研究人员将工作重点放在那些在超过600摄氏度的工作温度下产生纯氢的电解系统上,因为这样产生的纯氢气直接用于合成阶段,无需任何进一步的分离工作。这比当今成熟的技术(例如碱性电解)更有效。通过为电力转甲醇系统建模的数字孪生进行全面模拟,研究人员发现将有可能将电力转甲醇系统与光伏或风力发电系统结合起来,在部分负荷下运行,并且仍然实现具有竞争力的生产成本。 然而,他对模拟获得的数据进行的技术经济评估表明,我们距离今天的这一点还有很长的路要走。这表明,无论工艺集成和使用的技术如何,甲醇的成本目前都不具有竞争力。这主要是因为由于几十年来建立的基础设施,化石原材料今天仍然无比便宜。研究人员认为这只是每项新技术都必须经历的一个暂时阶段。如果未来几年电力制甲醇市场规模扩大,规模经济将降低成本。为此,他进行了广泛的文献检索并预测了未来的成本。结果是:成本将大幅降低。研究人员认为,到2050年,通过将电力转化为甲醇的过程,我们可能会达到与化石燃料相当的程度。 参考资料: https://www.hzdr.de/db/Cms?pNid=99&pOid=72772
德国运营的地震测量站投入运行 据德国亥姆霍茨联合会网站8月15日报道,德国地球科学研究中心(GFZ)最近在土耳其西北部的卡皮达半岛投入运行了一个独特的地震测量站。这个多参数钻孔测量站位于马尔马拉海,距伊斯坦布尔直线距离约一百公里。它记录了从地球板块缓慢蠕变到经典地震的所有变形过程。此外,它还记录孔隙流体压力数据。其目的是利用最现代的测量技术和尚未达到的精度水平来监测马尔马拉海下方欧亚大陆板块和安纳托利亚大陆板块的运动。 GFZ与土耳其民防机构AFAD合作,多年来一直在伊斯坦布尔-马尔马拉地区运营钻孔观测站GONAF(北安纳托利亚断层地球物理观测站)。在人口超过1600万的伊斯坦布尔大都市区附近,研究人员预计将发生7级以上的强烈地震。“从统计数据来看,这样的特大地震早就该发生了,”该研究中心的马可·博恩霍夫(Marco Bohnhoff)教授说。“问题是我们不知道它什么时候到来——明天、未来几个月或20或30年后。“高风险影响着一个极其重要的地区,不仅仅是因为该地区有数百万人:伊斯坦布尔及其周边地区的公司和就业机会约占土耳其经济实力的40%。 GONAF天文台此前主要集中在马尔马拉东部地区,共有七个地点。然而,下一次强震最有可能发生的“地震间隙”从东到西横跨整个马尔马拉海,位于该地区最后两次特大地震(1999年伊兹米特地震和1912年加诺斯地震)之间。 为了以优化的测量精度监测马尔马拉海下方的整个大陆板块边界,决定向西扩展,已从卡皮达半岛的新站开始。现在有最新的宽带地震计传感器(带宽为200Hz至150秒信号频率)、变形测量装置(其灵敏度仅为原子直径的百分之一(10 -12 m)精度)以及用于在单个记录中记录的膨胀计,120 m深的拉伸工艺钻孔。传感器系统由传统地震检波器完成。其目的是为伊斯坦布尔地区开发一种新型的基于预报的地震早期预警系统,以全自动分析强震前可能出现的任何信号,然后将其传输给土耳其当局,以便在必要时发出警告。这一点至关重要,因为由于马尔马拉断裂带与伊斯坦布尔都市区之间的距离只有几十公里,使用经典的地震预警系统最多只能留出几秒钟的预警时间。 参考资料:
德国发现全球近20年的气候政策措施仅少量有效 据德国莱布尼茨协会波茨坦气候影响研究所8月23日报道,波茨坦气候影响研究所(PIK)和墨卡托全球共享与气候变化研究所(MCC)领导国际研究团队对过去20年来全球六大洲41个国家的1500项气候政策措施进行评估发现:许多政治措施并未实现所需程度的减排,研究成果中列出63个成功的气候政策案例,这些政策导致平均排放量大幅减少 19%。这些成功案例的共同点和关键区别在于:这些一揽子政策依赖于税收和价格激励的杠杆作用。研究成果已发表在著名期刊《科学》上。 关于哪些政治措施在气候保护方面有效、哪些无效的讨论有很多。然而,到目前为止,仅对个别政策工具的影响进行了科学分析,而数百项其他已实施的措施尚未得到评估。在波茨坦气候影响研究所(PIK)和墨卡托全球共享与气候变化研究所(MCC)的领导下,研究人员与来自牛津大学、维多利亚大学和英国大学的专家合作,在经济发展与合作组织 (OECD)的支持下开展这项研究。这些研究结果和其他研究结果可以在随附的已出版的《气候政策探索者》中以交互方式查看。 参考资料:
德国科学家在朗贝石中发现3D量子自旋液体 据德国亥姆霍兹材料与能源中心网站8月23日报道,量子自旋液体(QSL)因其卓越特性(例如长程纠缠、分数激发和拓扑保护现象)而成为磁性研究的关键领域。德国亥姆霍兹材料与能源中心(HZB)与瑞士洛桑联邦理工学院的国际研究团队在朗贝石(Langbeinite)材料类别中发现了3D量子自旋液体。这种不寻常行为的原因在于晶体结构和由此产生的特殊磁相互作用。该国际团队现已通过中子源ISIS的实验和镍锰铁矿样品的理论模型证明了这一点。研究成果已发表在著名期刊《自然通讯》上。 量子自旋液体(QSL)具有显著的特性,包括拓扑保护现象,这对于未来特别稳定的量子位等很有用。量子自旋液体最初主要在二维结构中进行研究,但这种现象也可能发生在 3D 结构中,尽管频率要低得多。该国际合作已在具有3D结构的新型材料中证明了这种行为:朗贝石是自然界中很少出现的硫酸盐矿物;通过替换分子式中的一两种元素,可以产生属于此类材料的变体。 为了进行研究,人工制造的分子式为K2Ni2(SO4)3的朗贝石晶体。磁性元素镍起着至关重要的作用:镍离子形成两个所谓的延龄晶格,它们相互交织。这会产生所需的磁挫败(magnetic frustration),当存在外部磁场时,这种磁挫败会进一步加剧:镍离子的磁矩不能全部能量排列,而是波动并形成量子自旋液体。 朗贝石是一种非常大且很大程度上未经探索的材料类别。研究表明,在这里寻找量子行为是值得的。HZB物理学家贝拉·拉克(Bella Lake)领导的团队已经合成了此类材料的新代表,这些材料也可以用作3D量子自旋液体。“这仍然是纯粹的基础研究,”约翰内斯·鲁瑟(Johannes Reuther)强调,“但随着人们对新型量子材料的兴趣日益浓厚,朗贝石也可能在量子信息方面的应用变得有趣。” 参考资料: https://www.helmholtz-berlin.de/pubbin/news_seite?nid=27586;sprache=de
德国科学家合成抗真菌的新型聚合物 据德国莱布尼兹协会网站8月26日报道,德国莱布尼茨天然产物研究与感染生物学研究所与澳大利亚新南威尔士大学研究小组研发了一种抗真菌的合成聚合物,该聚合物与抗真菌药物相结合,对白色念珠菌特别有效。该研究成果发表在《自然通讯》上。 研究团队开发了几种来自聚丙烯酰胺家族的合成聚合物,这些聚合物对白色念珠菌甚至耐药菌株表现出强大的活性。特别是,LH聚合物与卡泊芬净药物一起,对真菌极其有效,在实验室测试中显著提高了受感染蛾幼虫的存活率。 在研究中,研究小组还首次发现了该化合物的精确作用原理。“合成聚合物同时以不同的方式攻击真菌细胞。它们还使用新的目标结构,因此非常高效。“这与普通抗真菌药不同,普通抗真菌药只会产生片面效应,”研究成果的作者之一拉加夫·维吉(Raghav Vij)说道。这些化合物对真菌细胞造成应激,并通过阻碍细胞表面的糖基化来削弱它。在这个化学过程中,糖链与蛋白质结合,这对于细胞的稳定性和功能很重要。这些聚合物还会损坏真菌细胞的壁和膜,导致它们死亡。此外,正如相互作用测试中发现的那样,聚合物还支持免疫细胞破坏真菌细胞。 “还值得注意的是,LH 与抗真菌药物一起并没有导致实验室中白色念珠菌产生耐药性。这表明这种联合疗法不仅比以前的疗法更有效,而且更可持续,因此可以带来更好的治疗成功,”拉加夫·维吉解释道。另一个优点是:“合成聚合物的生产相对便宜。此外,与传统的活性成分相比,它们稳定且易于储存。“他们可以为公共卫生做出重大贡献,特别是在低收入国家,”研究成果的另一位作者萨沙·布伦克(Sascha Brunke)总结道。 参考资料:
德国首颗量子通信微型卫星进入太空 德国联邦教研部消息,8月16日,德国第一颗用于量子通信的微型卫星由猎鹰9号火箭发射升空。它配备了现代光通信技术和所需的高精度卫星对准技术。负责卫星开发的Cube-Sat (QUBE)量子密钥分发联合项目由联邦教育与研究部资助。为了开发QUBE卫星,合作团队研究了生成量子信号的新技术,将这些技术与强大的光通信系统相结合,并将两者集成到一颗微型卫星中。 卫星进入太空后,目前的任务是在维尔茨堡远程信息处理中心的控制中心将QUBE卫星投入运行。在德国航空航天中心地面站接收到第一批量子信号并由慕尼黑大学和埃尔兰根大学的研究人员进行分析之前,将逐步对卫星各个模块进行广泛测试。 参考资料: https://www.bmbf.de/bmbf/shareddocs/kurzmeldungen/de/2024/08/qube-satellit.html
德国英飞凌开设全球最大的第三代半导体晶圆厂 据德国英飞凌公司网站2024年8月8日报道,英飞凌在马来西亚居林市开设全球最大的200毫米碳化硅(SiC)晶圆厂。 功率半导体在实现从电动汽车到人工智能数据中心等可再生能源和电气化应用的转换方面发挥着关键作用,从而实现净零经济。在充满活力的集成电路领域,对效率的追求催生了一种新型功率晶体管,称为宽带隙(WBG)半导体,它基于碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)材料。这些晶体管正在彻底改变电力电子以及涉及绿色和数字化转型的各种应用。 在马来西亚居林市,英飞凌现在大幅扩大了专用于宽带隙材料的产能。8月8日,英飞凌在马来西亚正式启用新工厂的第一期,该工厂将成为全球最大、最具竞争力的200毫米碳化硅(SiC)功率半导体工厂。 高效的200毫米SiC功率晶圆厂将巩固英飞凌作为功率半导体全球领导者的地位。该晶圆厂的第一阶段将专注于生产碳化硅功率半导体,包括氮化镓外延。第二阶段将打造全球最大、最高效的200毫米碳化硅功率晶圆厂。 参考资料: https://www.infineon.com/cms/en/product/promopages/kulim-opening/
德国通过新的技术转移工具与企业加强新品开发合作 据德国亥姆霍兹环境研究中心网站2024年8月15日报道,作为提案征集的一部分,亥姆霍兹协会最近向亥姆霍兹环境研究中心(UFZ)的知识和技术转让(WTT)部门每年提供55万欧元的技术转让资金,以投入到transfun®资助计划中。 UFZ资助计划transfun®于2022年推出,支持UFZ 研究人员与公司的合作,并创造新的机会,快速轻松地解决环境领域的各种问题并共同开发产品,其中一个重要的关键点是企业导师的参与。企业导师贡献自己的市场或客户经验,以便市场相关性和客户观点融入UFZ的转移项目中。 迄今为止,UFZ的31个项目已作为创新计划的一部分获得资助。其中两个项目现已签署软件解决方案外部营销许可协议。其中一种软件解决方案有助于在某个区域尽可能优化地布置风力涡轮机。另一种方法可以对毒理学测试结果进行高效和结构化的管理,例如在化学品、水或废水测试的官方批准测试中或在毒性之间因果关系的科学分析中出现的毒理学测试结果。 在其他项目中,UFZ研究人员和WTT部门正在与公司合作,专门为市场准入做准备。这涉及所谓的大宗化学品(如己二酸或异柠檬酸)的新生物基制造工艺、地下水或水体的沉淀收集器和采样器、化学品风险评估工具或环境问题的新信息系统。在应用程序中使用。该融资计划目前还支持UFZ的三项新的衍生计划,这些计划希望在未来几年内凭借其商业理念在市场上站稳脚跟。 “Transfun®已成为UFZ的重要创新驱动力。特别是,与来自行业、当局和其他科学机构的导师进行的跨学科讨论丰富和加强了我们的项目,”WTT部门负责人约阿希姆·诺勒(Joachim Nöller)博士说道。 UFZ管理层也得出了积极的结论。“通过transfun®,UFZ成功建立了一种有效且极其活跃的转移工具”,UFZ行政总经理萨宾·柯尼希(Sabine König)博士说,“通过 transfun® 设定的激励措施意味着可以在不同范围和成熟度的项目中产生、制定和实施想法。这种多样性显示了 UFZ 的创新实力。” 参考资料: https://www.ufz.de/index.php?de=36336&webc_pm=31/2024
德国浮动光伏发电潜力巨大 据德国《商报》8月12日报道,浮动光伏系统即光伏模块安装在附着水体表面的浮体上。优点是不需要土地,光伏系统可以安装在砾石坑、疏浚湖泊或水库等水体上。另外,水的冷却效果可以防止太阳能模块过热,从而提高单位发电量。德国有6043个面积至少一公顷的人工湖,这些水域有大量尚未开发的发电潜力。除湖泊外,壳牌、莱茵集团等已在沿海测试该技术。德国目前安装的浮动光伏发电系统总输出峰值为21兆瓦。研究得出浮动光伏发电峰值可达到1.8至2.5吉瓦,可为五十万家庭提供一年电力。德国对浮动光伏发电有严格的法律要求,太阳能系统最多覆盖水面的15%,且必须与岸边保持至少40米的距离。由于这些限制,目前主要是原材料和建筑材料公司运营的小型项目。如果放宽规则,允许 35%的覆盖率和距岸边20米的距离,该技术潜力将增至峰值45 吉瓦。目前该技术缺点是监管阻碍,而且安装和维护工作量相比传统光伏系统有所增加。 参考资料: 德国科隆国际游戏展2024开幕 据德国之声网站8月22日讯,德国科隆国际游戏展(Gamescom)2024于本周二盛大开幕,展览将持续至8月25日。展览占地20万平米,来自64个国家的约1400余家游戏厂商参展,参展人数超过30万人。参展商包括美国的微软、法国的Ubisoft、中国的腾讯、日本的任天堂、德国的Deck13等多国厂商,还包括德国相关的行业协会如Bitkom等。德国游戏产业的市场销售额在去年达到100亿欧元左右,今年随着德国经济不振也略显疲软,也有厂商将之归咎为政府对高科技产业支持力度不够,德国联邦经济与气候部和联邦政府文化国务秘书处都各自主管着该产业的不同方面。科隆国际游戏展始于2009年,由德国游戏行业协会(GAME)和科隆展览公司主办,是与美国E3游戏展、日本东京电玩展同级的世界大型游戏展览。 参考资料: https://www.dw.com/de/auf-die-pl%C3%A4tze-fertig-zocken-gamescom-2024-er%C3%B6ffnet/a-70005040
德国新开建两项欧盟共同利益重点项目-汉堡绿氢交换站和汉堡氢产业网 据德国联邦经济与气候部8月19日消息,德国在汉堡启动了两个欧盟共同利益重点项目(IPCEI):汉堡绿氢交换站(HGHH)和汉堡氢产业网(HH-WIN)。汉堡绿氢交换站原来为汉堡莫尔堡(Moorburg)燃煤火电站,拟建为100兆瓦的电解绿氢的交换站。汉堡氢产业网将在生产商和用户终端之间铺设氢输送管道网络,初步计划建设40公里长,后续扩建至60公里长。电解绿氢交换站和绿氢产业网将成为汉堡新型工业中心(氢能经济)的关键基础设施。汉堡能源公司(Hamburger Energiewerke)和汉堡可再生能源开发公司Luxcara负责建设和运营,预计2027年投产。德国副总理兼联邦经济与气候部部长哈贝克出席了上述两个氢能项目的开工仪式。 参考资料: 1.https://www.zfk.de/energie/gas/startschuss-fuer-bau-von-hamburgs-wasserstoffinfrastruktur 2.https://www.bmwk.de/Navigation/DE/Home/home.html
德国政府和工业界加强污水污泥中磷的回收 德国联邦环境部21日消息,联邦环境部、农业部和十三个联邦州、协会和企业发布了一份关于扩大污水污泥中磷回收的联合声明。磷是农业中植物生长所需的重要且稀缺的原材料。由于德国没有自己的磷矿,因此必须依赖进口。磷的替代来源是城市污水处理厂的污泥。然而迄今为止,德国仅从污水污泥中回收了少量磷。从2029年起,磷回收将成为法律要求。为确保这一要求得到切实执行,签署各方希望改善目前的条件。 自2029年起回收磷的义务已在2017年的《污水污泥条例》中写入法律。其目的是从污水污泥中回收磷,并对其进行循环利用。处理的目的是尽可能去除污染物,从而减少污水污泥直接用于农业的负面影响。《关于扩大从污水污泥中回收磷的联合声明》的签署方希望共同解决这一问题,声明以总体行动框架的形式指出了所面临的挑战,并确定了以下解决方案:扩大磷回收工厂的能力;立即开始规划和实施所有相关污水污泥生产商的工厂建设;明确2029年之前将磷回收费用转嫁到废水处理费中的可能性,并通过污水污泥利用的招标提供必要的投资保障;仅在特殊情况下才使用可回收储存的污水污泥焚烧灰。 该联合声明基于联邦环境部于2024年5月6日在柏林组织的“污水污泥中磷回收”高级别行业对话的结果。明确了从2029年起实施磷回收的根本障碍。其中包括缺乏污水污泥利用的长期招标以及与通过废水处理费融资的有关问题。在污水污泥焚烧灰烬的可回收处置方面,还有许多技术、经济和法律问题需要解决。 此外,声明还讨论了磷回收技术的成熟度,并确定这些技术已经足够成熟,可以在适当的进一步开发后实施。为了确保将回收的磷用作肥料,在联邦环境部的领导下,正在对国家肥料立法进行审查和调整,以保证回收的磷用作肥料的有效性,同时不降低对土壤和水的现有保护。 参考资料:
德国启动光伏行业的全能型人工智能项目 据德国亥姆霍兹联合会网站消息,德国8月启动光伏行业的全能型人工智能项目。廉价的太阳能是应对气候变化的核心支柱。然而,光伏发电的速度和性能仍然落后。借助基础模型—光伏行业的全能型人工智能(SOL-AI),亥姆霍兹联合会研究人员希望开发一种数字AI助手,可以独立生成新材料并优化制造流程。 “如果我们想实现巴黎气候目标,到 2050 年,我们需要安装80到100太瓦(TWp)的光伏发电容量。今天,我们的发电量刚刚超过1太瓦,这是一个巨大的挑战。”于利希研究中心材料数据科学和信息学研究所所长 Stefan Sandfeld 说道。 新的AI应用,即所谓的基础模型,也可能彻底改变材料科学和光伏技术。这位材料信息学专家与卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT)、柏林亥姆霍兹材料与能源中心 (HZB)和亥姆霍兹赫伦中心的研究人员一起,目前正在研究这样一种“游戏规则改变者”。Stefan Sandfeld 解释说:“我们的 SOL-AI 项目将为光伏技术创建一个非常接近材料科学圣杯的应用程序。” 自 2010 年代以来,光伏领域的研发工作迅速增加,结果是科学出版物中出现了大量信息。这些数据包括原子级硅晶体结构、太阳能电池材料分层、光谱、所谓的jV曲线(像指纹一样描述太阳能电池的整体行为)等等。如果想要从原子到整个光伏系统有一个完整的概览,就必须在极其不同的数据块之间建立复杂的桥梁。 SOL-AI正是为此而生。“我们结合了四个亥姆霍兹中心的专业知识,开发一个基础模型,用于汇总和分析大量非常异构的数据。亥姆霍兹联合会是开展如此广泛合作的理想机构,因为它是唯一拥有必要AI知识、光伏领域专业知识以及运行模型的计算能力的地方,”Stefan Sandfeld 说道。“迄今为止使用的 AI 模型以受控的方式进行处理和学习。这意味着人类必须在训练期间明确指定AI模型应输出什么作为学习目标。SOL-AI以自我监控的方式进行学习,无需人工协助,因此可以使用未指定学习目标的数据。它还能够插入缺失数据并识别和排除不正确的数据。 SOL-AI是亥姆霍兹联合会模型计划(HFMI)启动的四个人工智能科学项目之一。项目成果一旦发布,将在全球范围内免费使用,以尽可能加速能源转型。 参考资料: https://www.helmholtz.de/newsroom/artikel/ein-ki-tausendsassa-fuer-photovoltaik/
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