韦布发射升空 五大天文任务可期

  美国国家航空航天局(NASA)设计的詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)12月25日清晨从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空,开启了天文探索新时代。12月23日,中国天文学名词审定委员会将JWST的中文名定为“詹姆斯·韦布空间望远镜”,简称“韦布空间望远镜”。

  一切过往,皆为序章。韦布升空并非科学家们星辰大海征途的终结,未来还会有更多空间探测器竞相发射,与韦布同台竞技。美国太空网在12月26日的报道中,列出了韦布望远镜发射之后备受期待的5大太空任务。

  罗曼空间望远镜:研究暗能量

  这台望远镜以NASA第一位首席天文学家、哈勃望远镜之母南希·格雷斯·罗曼的名字命名,它原名“广域红外空间望远镜”(WFIRST),主要使命是绘制宇宙的大片区域以研究暗能量。罗曼望远镜的主镜大小跟哈勃望远镜相同,但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。

  该望远镜预计于2027年发射,将观测数百万个星系,绘制出我们宇宙“邻居”的地图。天文学家希望利用星系的分布来梳理暗能量的演化历程。此外,该仪器还将使用引力微透镜——背景星光的微小变化来发现潜在的数百万颗系外行星。

  大型紫外/光学/红外探测器:搜寻外星生命

  韦布望远镜就像哈勃望远镜的放大版——它太大了,如果没有采用折叠设计,它甚至无法装入火箭整流罩。

  大型紫外/光学/红外探测器(LUVOIR)则更大,其镜面直径超过15米——相比之下,韦布望远镜的镜面直径约为6.5米。LUVOIR是一个全能型空间望远镜,天文学家希望利用这台望远镜实现多项天文科学目标,例如以25公里的分辨率观测木星云顶,并在其他行星的大气中寻找生物存在的“蛛丝马迹”;研究恒星和星系的形成演化;拍摄太阳系中的天体等。

  LUVOIR目前仍处于设计阶段,正与其他天文任务争夺资助资金。如果它能获得相应的投资并建造完成,该巨型空间望远镜将在本世纪30年代的某个时候发射。

  宜居系外行星成像任务:寻找“地球2.0”

  寻找宜居系外行星是天文学领域一个相当热门的话题。“地球2.0”的发现将是一座“金矿”,有助于我们弄清楚宇宙中生命是否普遍存在,甚至可能预示着:人类并不孤独。为此,天文学家们一直致力于搜寻质量和成分与地球类似的行星,这些行星围绕着类日恒星运行,其与主恒星的距离刚好合适,让液态水得以在行星上存在。

  但发现这类行星只是开始,我们还需要研究它的大气层,寻找生命存在的生物信号。例如,如果某颗行星的大气层富含氧气,这可能意味着这个天体上光合作用比较活跃;如果其大气层中存在大量甲烷,可能意味着那里有类似细菌的生物体。

  而这正是“宜居系外行星成像任务”(HabEx)的主要使命。尽管HabEx也在争夺资助资金,但支持者希望其能在2035年发射。HabEx之所以如此令人瞩目,是因为它拥有星影遮光罩,这个遮光罩可以阻挡来自恒星的光线,使望远镜能够直接拍摄系外行星。

  激光干涉仪空间天线:测量引力波

  激光干涉仪空间天线(LISA)是一个位于太空的引力波观测站。在欧洲空间局的领导下,它将瞄准地面引力波探测器无法探测到的引力波源,如超大质量黑洞碰撞产生的引力波以及我们银河系内致密天体并合产生的引力波。LISA由3颗卫星组成,它们各自相距250万公里,一起围绕太阳运行。

  通过在它们之间不断反射的激光,卫星可以测量它们之间距离的微小变化——特别是当引力波通过时。该探测器计划于2034年发射。

  黑暗时代无线电探索者:揭秘“黑暗时代”

  大爆炸后数百万年里,宇宙中一片暗黑,处于“黑暗时代”。当时,宇宙中几乎只有巨大的氢气云团,但随着一切开始冷却,这些气体坍缩并形成了第一批恒星和黑洞。随着这些恒星的出现,出现了有史以来的第一束光,自此结束了宇宙的“黑暗时代”,进入了被称为“宇宙黎明”的时期。

  目前,还没有任何探测器观测到宇宙的“黑暗时代”。在黑暗中漂浮着的中性氢会释放出一种非常特殊的辐射,精确地发射出波长2.1厘米的光。这些辐射一直在宇宙中飘荡,在130亿年后的今天,它的波长已经红移到了2米左右。

  这种波处于无线电频谱中,这意味着任何探测这种辐射的尝试都会被来自地面的无线电干扰所淹没,而“黑暗时代无线电探索者”(DARE)承担起了探测宇宙“黑暗时代”的重担。

  DARE目前处于设计阶段,支持者希望在未来几年的某个时候发射。这个探测器的运行位置将是独一无二的:它将环绕月球运行,因为月球的远端是太阳系内已知的唯一没有人为无线电干扰的地方。这是人类附近最安静的地方,也是探索宇宙“黑暗时代”的绝佳之处。

  空间望远镜好像人类的眼睛,人类能看多远,取决于望远镜的“视力”和能力,希望这些人类的“眼睛”能让我们更深刻地洞悉宇宙的秘密。

  来源:科技日报

下一代半导体:一路向宽,一路向窄

随着以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体步入产业化阶段,对新一代半导体材料的探讨已经进入大众视野。走向产业化的锑化物,以及国内外高度关注的氧化镓、金刚石、氮化铝镓等,都被视为新一代半导体材料的重要方向。从带隙宽度来看,锑化物属于窄带半导体,而氧化镓、金刚石、氮化铝属于超宽禁带半导体。新一代半导体材料,将一路向宽,还是一路向窄?

超宽禁带半导体:

“上天入海”,适用范围广泛

禁带的宽度决定了电子跃迁的难度,是半导体的导电性的决定因素之一。禁带越宽,半导体材料越接近绝缘体,器件稳定性越强,因而超宽禁带半导体能应用于高温、高功率、高频率以及较耐辐照等特殊环境。

“硅器件工作温度范围相对有限,而超宽禁带半导体可谓‘上天下海’,适应范围非常宽广。”中国科学院半导体研究所研究员闫建昌向《中国电子报》记者表示。

在光电子领域,超宽禁带半导体在紫外发光、紫外探测有着广阔的应用空间。基于氮化铝镓等超宽禁带半导体的紫外发光二极管和紫外激光二极管应用于杀菌消毒等医疗卫生领域,特定波长的紫外线能帮助人体补钙。在工业上,超宽禁带可用于制造大功率的紫外光源。

在超宽禁带半导体中,氮化铝镓(氮化铝和氮化镓的合金材料)、氧化镓、金刚石是较有代表性的几个方向。

与氧化镓、金刚石等禁带宽度相对固定的材料不同,氮化铝镓的禁带宽度可以在一定范围内调节,是一种灵活的半导体材料。

“通过调节铝的组份,氮化铝镓可以实现不同的禁带宽度,范围在氮化镓的3.4 eV到氮化铝的6 eV之间。通过合适的比例,可以获得特定的禁带宽度,发射相应波长的紫外线,这是一个有趣也有用的属性。”闫建昌表示。

在制备技术方面,氮化铝镓已经具备了一定的积累。

“氮化镓和氮化铝外延制备的主流方法是MOCVD(金属有机物化学气相沉积),在工艺、设备等产业环节已经有了二三十年的积累。氮化铝镓作为氮化镓、氮化铝的合金材料,在外延制备上与两者有很多相通之处,产业化已经开始起步,预计在接下来的3—5年,会具备规模化量产的水准。”闫建昌向记者指出。

氧化镓相比宽禁带半导体具有更高的能量转换效率。目前,氧化镓材料制备水平进展较快,但是外延、器件方面还有很多工作要做。

“氧化镓的禁带宽度比氮化镓、碳化硅等更宽,功率可以做得更高,也更加省电。氧化镓的制备条件比较苛刻,目前外延材料以2-3寸的小尺寸为主,量产和应用还有一段路要走。” 西安电子科技大学郭辉副教授向《中国电子报》记者表示。

闫建昌指出,散热能力不足是氧化镓的弊端,如何绕开这个弊端的话,去充分发挥它在功率器件的优势,是值得关注的发展方向。

金刚石被视为“终极半导体”材料,具有超宽禁带、高导热系数、高硬度的特点。但也由于硬度最高,实现半导体级别的高纯净度也最为困难,与产品化、产业化还有相当的距离。

“金刚石难以实现半导体级别的制备和掺杂,但我们可以利用类金刚石或者金刚石颗粒去改善半导体器件的散热,把金刚石自身的优势和长处先发挥出来。”闫建昌说。

窄禁带半导体:

继续拓展光谱范围,集中应用在红外光

与超宽禁带半导体相反,锑化物等窄禁带半导体具有高迁移率、导电性强的特点,应用领域也集中在红外线,与超宽禁带应用的紫外线正好分布在光谱两端。可以说,超宽禁带和窄禁带半导体拓展了人类对光谱的利用范围。

在光电子领域,锑化物材料体系有希望成为未来红外成像系统的主要材料体系。据中科院半导体研究所教授牛智川介绍,传统红外光电材料由于均匀性不足、基片面积小、良率极低等瓶颈,难以实现大阵列、双色、多色焦平面以及甚远红外焦平面的制造。

“锑化物在具有高性能的前提下,带隙调控适用范围更广、成本更低、制造规模更大,锑化镓基半导体外延材料技术已经成长为红外光电器件制造的主流。”牛智川向《中国电子报》记者表示。

在微电子领域,锑化物半导体具有超过前三代半导体体系的超高速迁移率,在发展超低功耗超高速微电子集成电路器件方面潜力重大。

在热电器件领域,含锑元素的各类晶体材料具有优良的热电和制冷效应,是长期以来热电制冷器件领域的重要技术方向,具有广阔的应用前景。

在制备方面,锑化物窄带隙半导体与砷化镓、磷化铟等III-V族体系的结构特性、制备工艺类似或兼容,因此不存在量产技术的障碍,其制备成本主要受单晶衬底晶圆面积、外延材料量产容量、工艺集成技术良率的制约。

“随着功能器件需求放大,基于锑化物的激光器和探测器制造已经在量产方面获得了充分的验证,在光电子功能的各类应用领域制造规模逐步扩大,已经具备量产条件。”牛智川指出。

下一代半导体:

越走越“宽”还是越“窄”?

新一代半导体材料是产业变革的基石。从以硅为代表的第一代半导体材料,以砷化镓、磷化铟为代表的第二代半导体材料,以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体材料,半导体器件的工作范围和适用场景不断拓展,为信息社会的发展提供有力支撑。

半导体代表性材料进阶图 下图

那么,真正具有技术前景的新一代半导体材料,应该具备哪些要素?

牛智川表示,评估半导体材料的发展前景时,应注重两个指标。

一是能否发展出高可控性的量产制备技术,这是判断新体系材料是否具有长期发展前景的必要前提。在面向实际应用发展的初期阶段,必须评估规模化生产平台的可行性,包括大型制造设备等,并通过小试和中试工程化考验,检验产品良率和器件性能的稳定性。

其次是技术迭代链条是否完善,这是市场化成败的必要考量。半导体技术迭代链条包括所有技术环节所需的相关支撑条件是否具备可靠来源,市场周期的波动率,用户对产品需求性价比,以及对比竞品材料的优劣等。

在具备产业化前景的基础上,该如何发挥材料自身的性质,使之转化为产业发展的动力并释放市场价值?

闫建昌表示,每一种材料都有自身的优势和局限性,要充分发挥或者挖掘其有利因素,以扬长避短。曾经业界认为氮化镓材料缺陷密度太高,不可能用来发光,但氮化镓的一些特殊机制能够绕开缺陷密度的问题,并基于自身的硬度和化学稳定性等优势弥补纯净度的不足,赢得了发展空间。

“无论氮化铝镓、氧化镓还是金刚石,在器件和产业发展上还有很大的空间。发展的基础取决于材料本身和材料制备水平,要实现更低的缺陷密度,把材料的优势和潜力充分发掘出来,这是未来超宽禁带技术和产业发展的基础。”闫建昌说。

郭辉表示,新材料的上量有一个过程,要考虑综合效益,找寻市场地位。

“在微电子领域,超宽禁带半导体主要用于功率半导体,既要考虑材料本身的制备成本和功率器件本身的成本,也要考虑器件用在系统内的成本。通过综合效益寻找市场空间,形成市场竞争力。”郭辉说。

牛智川表示,要在扎实做好实验室技术开发研究基础上,深入理解材料物性优化的基本技术方法、路径,全方位建立基础物理化学性质数据,形成从设计到器件功能实现的最佳迭代模式。在此基础上,建设中试平台,集中考验实现高良率工程化制造的技术流程、方案和规范。后续增加用户定制要求,逐步完善器件的特定功能的量产制造技术、提高迭代效率,与市场深度融合。#财经##微博股票##今日看盘##财经头条##投资##财经头条文章#

【二度牵手“新”意浓】博鳌亚洲论坛全球健康论坛第二届大会、第二届全球健康博览会在青岛西海岸新区启幕
有朋自远方来,不亦乐乎。6月的青岛西海岸新区清爽宜人,开放的新区再次迎来“博鳌”。
  6月1日,博鳌亚洲论坛全球健康论坛第二届大会和第二届全球健康博览会在青岛西海岸新区青岛世界博览城盛大启幕。众多重量级行业大咖、专家学者齐聚西海岸,碰撞思想火花,共话世界健康变局。世界医疗卫生行业和大健康领域众多领军企业参展,合力打造具有顶级影响力的国际健康成果展示平台。
  再续前缘,西海岸靠什么赢得“博鳌”青睐?这场全球最高规格的健康盛会又将为西海岸发展带来怎样的机遇?
牵手
获得一场国际会议的举办权,很大程度上取决于举办城市服务水平、文旅资源、城市魅力等综合实力。
  西海岸新区正是这样一座“软硬兼备”的城市。
  如果说坐拥15万平方米布展面积、3.3万平方米会议中心的中铁青岛世界博览城,怀揣金沙滩希尔顿、银沙滩温德姆、星光岛融创嘉华在内的37家星级品牌酒店,近10万平方米的酒店会议设施以及每日超8万人次的旅客接待能力是新区“牵手”上届大会的硬实力;那么西海岸开放热情的基因、真挚服务的态度、苦练内功的韧性,才是“博鳌”再次登门的“西引力”。
  实际上,在首届大会结束时,西海岸新区便注定会赢得这位“回头客”。2019年6月12日,首届博鳌亚洲论坛全球健康论坛大会闭幕式上,大会主席陈冯富珍宣布第二届博鳌亚洲论坛全球健康论坛大会将继续在青岛举办。
  在首届博鳌亚洲论坛全球健康论坛大会期间,中国残疾人联合会主席张海迪曾说,大会的成功举办,向全世界展示了这座城市一流的办会水平。新区建立了会展政务服务保障体系,制定出台了系列会展产业扶持政策;成立了全区会展业发展工作领导小组,对各类展会举办提供“一站式”政务服务,大大优化了会展营商环境。
  近3年来,一系列国际大会、活动频频落户西海岸新区。翻阅新区会展“成绩单”,仅2019年一年,就举办了418场参会人数100人以上的会议,办展总面积达106万平方米。
  如今,连续3年获评中国最佳会展名区的西海岸新区,在2020年就创出疫情防控下举办大型活动的“新区样板”,创新“指挥部统筹、专业化指导、市场化营销、专班化保障”办节办会模式,连续举办青岛国际啤酒节、东亚海洋合作平台青岛论坛等会展节庆活动344场,创出了精准防控的全国范本,“会展之滨”城市名片越擦越靓。
赋能
  回首上一届博鳌亚洲论坛全球健康论坛大会,牵手成功的双方擦出了怎样的火花?落子西海岸的“博鳌”,为新区招商引资搭建了全新平台。
  上届大会期间,200多家国内外知名企业和组织齐聚,展示了互联网医疗、AI人工智能、5G远程医疗等一系列尖端理念、技术和成果;89个健康领域创新项目路演,推动了产业与资本强强联合,为健康产业提供了更加广阔的发展空间;25个健康产业项目集中签约落户,项目总投资达369亿元,涉及高端医疗服务、生物医药、医疗器械、康养保健、中医药等多个领域,汇聚起全球大健康领域领先性的企业、人才、资本和创新技术。
  短短两天会期便有如此成果,与大会精心组织、高规格搭建的交流平台密不可分。更让与会企业和机构对西海岸在发展医养健康产业方面的良好基础和独特优势留下了深刻印象,为后续深度合作打下了基础。
  以首届大会为平台,西海岸新区吸引了大量健康产业项目集中落地。新区聚焦“千亿级”大健康产业新高地,迅速制定了一系列政策,推进产业、科技、管理、组织、商业模式创新,加快培育构建国内一流的生命健康产业集群。青岛华大细胞中心项目、青岛妇女儿童医院西海岸院区等一系列高端医疗机构纷纷落户。截至目前,西海岸新区共有签约注册、在建医养健康产业项目50个,总投资1517亿元,其中康养旅游及平台项目28个,医疗机构类项目10个,生物制药研发类项目12个。
  此外,西海岸新区还在全国首创了“互联网+评估+护理”服务模式,对“互联网+护理服务”赋予了全新的内涵,累计开展老年护理评估9000余人次,355支家庭医生服务居民约56万人,“智慧医疗”在西海岸落地生根。
  如此良好的大健康产业生态答卷,让新区再次聚集了世界目光。
  新机
  一场国际盛会产生的效应,往往超越了会议本身的“一事一议”。有了上届大会的经验,西海岸将更好地利用本次大会平台再谋发展。
  本次大会的举办,将为西海岸新区汇聚更多全球性的创新资源:1个开幕式、2场全体大会、33个分论坛和15场重要活动,其中不仅有议题之辩还有成果之展,不仅能凝聚共识还将共话未来。
  本届大会云集了国际卫生健康科研领域的权威专家学者、国际组织负责人以及企业机构代表,致力于打造国际健康领域交流合作平台,各方嘉宾将在主题分论坛、圆桌对话会、闭门对话会、主题沙龙等活动中进行丰富的对话交流。这将为新区健康产业带来领域内最前沿的理念、最新的政策解读以及行业走向分析,并为西海岸引入众多高端外部资源,为西海岸推进健康产业向好发展提供强大的助益。
  “博鳌”是向世界展示新区风采的最佳舞台,新区将以此为契机,放大“博鳌”效应,宣传推介好新区,向世界展示新区的开放、自信、真诚、热情。同时,新区将高站位、高定位、宽视野开展好“双招双引”,全面梳理与会重要嘉宾和企业家名单,精准服务对接,积极洽谈合作,争取达成一批合作意向。
  陈冯富珍曾盛赞青岛借上届“博鳌”契机,在普及健康知识、宣传健康理念方面所推出的举措。她表示,为期3天的首届博鳌亚洲论坛全球健康博览会全程免费向公众开放,为老百姓提供了获取健康知识的渠道,几万人在博览会期间进行了参观,产生了广泛的影响力。
  本届大会的全球健康博览会,依然邀请市民参观,提升参与感、获得感,为西海岸灌注精神文明的强大动力。(李宛遥)


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