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llz天下皆知美之为美,斯恶矣;皆知善之为善,斯不善已。故有无相生,难易相成,长短相形爱出者爱返,福往者福来。生命的本真就是这样,你今天付出了爱与善良,经过时间的发酵和流转,将来也一定会有人,以这样或那样的形式,回报你以善良和爱。这世上沒有所谓的天才​llz天下皆知美之为美,斯恶矣;皆知善之为善,斯不善已。故有无相生,难易相成,长短相形爱出者爱返,福往者福来。生命的本真就是这样,你今天付出了爱与善良,经过时间的发酵和流转,将来也一定会有人,以这样或那样的形式,回报你以善良和爱。这世上沒有所谓的天才,也没有不劳而获的回报,你所看到的每个光鮮人物,其背后都付出了令人震惊的努力。请相信,你的潜力远沒有爆发出来,切勿给自己的人生设限,你自以为的极限,只是别人的起点。态是一个人看待生活的态度,由自己决定。

把发光分子关进“笼子” 让“有机夜明珠”光芒更甚

  在鼠标、手机、玻璃杯、陶瓷杯、插销、档案袋等介质的表面,都能显示出不同清晰度的指纹,甚至指纹中的呼吸孔均能成功识别。值得一提的是,基于该类材料,研究团队还设计并制备了余辉显示屏。通过电流驱动和系统控制,首次实现了材料在余辉显示领域的应用。

  早在炎帝时期,人类就发现了长寿命发光的余辉现象,也就是人们常说的“夜明珠”,经过千百年的发展,余辉发光现象依旧常见于无机发光材料,即能发出磷光的高标准天然无机材料。近年来,科学家们一直希望设计出高效的能长时间保持余辉的有机室温磷光材料。

  这种执着,让科研工作者们距离梦想更进一步。近日,中国科学院院士黄维、南京工业大学教授安众福联合新加坡国立大学刘小钢教授,提出“发色团限域”策略,最终实现了分子态高效蓝色室温磷光,成果发表于国际顶尖学术刊物《自然·材料》。

  研究团队还“一光多用”,开发出具有多重应用价值的磷光材料器件,并尝试将其应用到指纹识别中。值得一提的是,该材料黏附指纹的能力较强,在鼠标、手机、水杯、档案袋、金属等日常生活中常见物体上,均能很好地显示出来指纹。虽然目前这些应用还处于实验室阶段,但对科研人员来说,这些探索对理解有机磷光材料分子结构、堆积方式与发光性能的关联机制具有重要意义,同时为纯有机室温磷光材料迈向新应用奠定了基础。

  妙手偶得,推开有机室温磷光世界一扇窗

  于茫茫黑夜中熠熠闪光的夜明珠,被视为人间宝物。传统的夜明珠,是一种在撤去激发光源后,仍能持续发光的特种蓄光型材料,也被称为磷光材料或长余辉材料。

  有机超长磷光材料,被业界誉为“有机夜明珠”,近年来备受关注。继2019年“有机超长磷光材料”首次入选中国科学院与科睿唯安联合发布的《研究前沿》化学与材料科学领域的Top10热点前沿后,2020年该研究方向——有机室温磷光材料再次入选。

  目前,中国、新加坡、美国、英国、日本等国科研人员在有机室温磷光材料领域做了很多重要工作,通过引入溴/碘等重原子、引入芳香碳基、形成晶体等具体方法,合成了多种有机室温磷光材料。

  “以往,室温磷光材料通常是含贵金属的无机物或金属有机化合物,这些金属在地表的丰度很低、存量有限,而且价格昂贵,例如铱、铂。所以越来越多的研究,开始集中于不含金属的纯有机磷光材料上。纯有机化合物的磷光材料,多由碳、氢、氮等元素构成,他们在地表含量高,合成相对简单,但它们要被限制在77K,即零下196摄氏度的环境中才能长时间发光。”论文的通讯作者之一安众福说,2010年他还在读博士时,开始研究能够超长时间发光的有机磷光材料,自此打开了磷光世界一扇窗。

  2010年的一个傍晚,安众福像往常一样,将有机磷光材料样品附着到硅胶板上,在关掉紫外灯的瞬间,眼前突然闪过一道亮光。

  “我不敢相信自己的眼睛,一般情况下,材料只在紫外灯照射下才会发光,关掉灯亮光也会随即消失。”安众福不甘心,又试了一遍,一闪而过的光依旧存在。他当即换了短波长的紫外灯去照硅胶板上的样品,这时,不但出现了一道余辉,还持续了10秒左右。

  安众福既惊喜又惊诧,有机材料通常很难观测到室温磷光,一般在低温下比较容易实现。而且,在有机材料科学实验中,撤去激发光源后还能发光数十微秒即为“长时间”发光,而他们观测到的磷光却可发光约10秒。他们把这种材料定义为“有机超长余辉材料”。

  在导师、中国科学院院士黄维等人的指导下,2015年,安众福所在的科研团队,在世界上首次设计并制备了多个系列的室温单组份有机长寿命磷光材料。

  受“冷冻”启发,独特结构提高发光效率

  6年前让安众福在有机室温磷光材料领域“初啼新声”的那项研究,核心在于首次提出的“H—聚集结构稳定三重态激子”的设计思想。这种结构设计的研究思路,让研究团队获得一系列新型的小分子和聚合物纯有机超长磷光材料。此次发表的成果,亦能寻得其中痕迹。

  “促进单重态和三重态之间的系间窜越,抑制三重态激子的非辐射跃迁是实现纯有机室温磷光的关键。”安众福指出,由于三重态激子的耗散途径很多,如延迟荧光、三重态—三重态湮灭等,这严重影响纯有机室温磷光性能的提升。

  “我们阅读大量文献并做了很多尝试后发现,在77K的低温环境中,被冻住的蓝磷光材料更容易高效发光。这启发我们,在室温下限制磷光材料中分子运动,是不是也可以实现蓝色磷光材料的高效发光?”安众福说,在此次研究中,团队基于强作用力的离子键,创造性地提出“发色团限域”策略,他们以均苯四甲酸(PMA)这一多羧酸化合物为研究模型,通过结构设计,合成了均苯四甲酸四钠盐(TSP)的高效蓝色室温磷光离子晶体材料。

  “这相当于把磷光材料的分子包裹在一个由离子键搭建的笼子里,离子键包围在分子周围,周围的抗衡离子将发光的分子,也就是发色团,限定在一个刚性、孤立的笼子里。各个方向的抗衡离子和发色团相互牵制,形成稳定的结构。同时,羧酸基团不仅可以形成离子键,而且还有利于促进激子的系间窜越。”安众福介绍,光激发后,有机离子晶体TSP呈现明亮的蓝色长余辉现象,其寿命可达168.39毫秒。

  “研究发现稳态光致发光光谱和磷光光谱几乎完全重叠,仅在325纳米处出现一个极小的荧光峰。较大的磷光峰占比从侧面说明了其高效的磷光效率,磷光效率高达66.9%。”安众福兴奋地说。

  一光多用,在多个领域展现应用前景

  最简单的分子却能实现最优异的磷光性能,为了进一步验证“发色团限域”策略实现分子态高效室温磷光的普适性,该团队调整抗衡离子和发色团单元,设计合成了5个蓝色磷光材料、2个绿色磷光材料和5个黄色磷光材料,均实现了长寿命、高效室温磷光。其中,蓝色室温磷光发光效率高达96.5%。

  有机离子晶体的高效长余辉和水溶性特征,也让团队看到理想照入现实的希望。他们基于离子晶体TSP制备了加密墨水,通过喷墨打印技术,将有机室温磷光材料TSP打印到需要显示的位置,实现了材料在数据安全方面的应用。

  记者看到,在一张纸上,写有“My hometown Nanjing is a charming, bustling, metropolitan city with a long history”。在普通日光下,打印出的纸张看上去平淡无奇。但关掉光源后,“Materials”的蓝色加密信息显示出来,这些蓝色字母的颜料便来自有机室温磷光材料TSP。

  基于该材料的喷墨打印加工性能,团队还打印了高精度的世界地图,进一步展示了该类材料在加密墨水方面的应用潜力。

  不仅于此,这类离子化合物还能与指纹中的油脂等富羟基结构结合,用于指纹识别。

  记者看到,在鼠标、手机、玻璃杯、陶瓷杯、插销、档案袋等介质的表面,都能显示出不同清晰度的指纹,甚至指纹中的呼吸孔均能成功识别。

  “我们将TSP材料研磨成粉末,洒在鼠标、手机等介质的表面,TSP可以与指纹中的油脂发生作用,就会显示出指纹的轮廓。”安众福解释。

  值得一提的是,基于该类材料,研究团队还设计并制备了余辉显示屏。通过电流驱动和系统控制,首次实现了材料在余辉显示领域的应用。

  “雷达探测时,会在屏幕上显示位点信息,将TSP植入雷达显示材料中,在电流驱动下,不仅实现了0—9数字的余辉显示,而且因为余辉停留的时间长,可以显示出目标移动的距离和方向轨迹,有利于雷达扫描的示踪显示。”安众福展望,这种显示效果还可以用于医学影响成像,将磷光材料注入生命组织中,在光激发后,可以清楚看到组织中的成像轮廓,但这还需要大量的实验测试。

  不过,目前的加密、指纹识别、雷达示踪等尝试都还只是在实验室阶段,要进入产业化还需要长时间的积累和验证。“科研人员的使命是应社会发展需要,不断革新,推动社会变革。”安众福说。

  来源:科技日报

#机器人# 【消杀“走俏”,医疗“受捧”,美好生活,有机器人在】在一条不足50厘米的过道中,“飞鱼”自如穿梭,将餐品精准送到顾客的桌旁。配合灯光+语音+动画多种交互方式,可以多重提醒、清晰告知顾客及时取餐。如果出现餐盘取错的情况,“飞鱼”也会通过闪烁红灯以及语音方式提醒顾客。在餐盘确认取走后,不需要任何操作,“飞鱼”就能直接进行之前预设的下一项任务,减少直接接触,有效提高顾客的用餐体验。

过去科幻电影中才有的场景,如今已经应用在现实生活中。这款“飞鱼”就是在2021年世界机器人大会的服务机器人展区擎朗智能展位上最新发布的送餐机器人。

除了配送机器人,在此次服务机器人展区中,还有商用、家用、医用、消杀、养老助残机器人等,展现了服务机器人在更多场景下的应用。

消杀机器人“走俏”

服务机器人是指用于非制造业、以服务为核心的自主或半自主机器人,可从事导引、迎宾、配送、政务服务、健康护理、情感陪护、家庭清洁、娱乐等工作,主要包括个人/家庭服务机器人和专业服务机器人两大类。

当前,服务机器人在国内正从起步阶段走向快速增长阶段,特别是在新冠疫情催化下,机器人成为某些场景的必需品,比如消杀机器人。

2020年3月,为了抗击疫情,全国首个“AI+抗疫”全场景示范工程实施,创泽集团承担了消毒杀菌板块的研发、实施工作。经过2个月攻关,创泽智能消毒机器人已在医院、大型展会、酒店、学校、交通枢纽等多场景成功应用。目前,产品体系研发更新迭代,已推出了第八代产品。

区别于人工消毒较为单一且耗时费力的消毒方式,创泽智能消毒机器人完全可以替代人工进行高水平消毒等工作,大幅度降低医务工作者的工作强度和被感染概率。该机器人内设智能消毒系统,通过雾化、紫外线、等离子等方式实现360度全方位、无死角消毒,消毒效率达到99.99%。另外,该款机器人还配备远程实施系统,通过手机、PC管理系统实现机器人的远程控制、工作推送、状态查看、调度指挥等管理功能。

此外,集萃制造、普渡等机器人企业也纷纷推出消杀机器人。

医疗机器人“受捧”

加快布局智慧医疗,发展高端医疗设备,是我国“十四五”时期造福民生福祉的重要举措之一。在2021世界机器人大会服务机器人展区,医疗机器人参展企业数量与参展面积都比上一届大大增加,手术机器人、康养机器人等同台亮相。

在北京术锐技术有限公司展台,一位操作者正在通过操作台,在保留蛋膜的情况下,精准地将一颗生的鹌鹑蛋剥壳。该公司工作人员称,这其实是模拟在手术中分离最精细的组织动作。

天智航展台重点关注骨科手术机器人。此次展示的天玑Ⅱ骨科手术机器人兼容2D/3D模式,能够辅助开展脊柱外科手术以及创伤骨科手术,以机器臂辅助完成这些手术规划与手术器械或植入物的精准定位。

“我们认为,天玑不仅是机器人,更是医生的智慧伙伴。”该参展商表示,该手术机器人具有高精确度特点,同时给骨科医生带来新的高效智能工作流程,适应多变的手术应用场景,显著改善操作体验。

专注于神经外科手术导航定位系统的睿米手术机器人,由北京柏惠维康科技有限公司自主研发,配有多模态影像处理及手术规划软件,能够处理CT、MR、PET、BOLD、DTI等多种医学影像数据,并根据医生的手术规划进行自动定位,精度达到0.5毫米以内。

该款机器人支持多平面重建,随时切换路径视图,多路径与血管间自动干涉检测,便于规划最优手术路径;并以独立的光学跟踪导航系统,自主研发多种无创标志物,可实现影像内及自然光下的快速识别。此外,机器人臂展大于1000毫米,支持患者仰卧、侧卧、俯卧等多种体位,实现全颅脑无盲点高精度定位。

四足机器人“亮眼”

“不超过5年,在大街上或者很多地方,你都能看见有人跟四足机器人一起逛街,做一些休闲娱乐活动;再如在危险作业区,一些建筑工地、消防场所甚至化工厂都会有它的身影。”宇树科技王兴兴曾公开表示,以前大家想到的大多是人型机器人,但从目前情况来看,以四足机器人为载体,让真正能移动的机器人产品走进人们生活的概率是非常大的。

2021牛年春晚上,一群踩着音乐节奏翻滚起舞被称为“犇犇”的机器牛吸引了众多观众的眼球。这次展会,他们不仅带来了“犇犇”,还“牵”来了全球首款伴随仿生机器人Go1。

Go1身上背着摄像头和雷达传感器,可以完成上楼、上坡等动作,还可以帮助人们在危险的场所进行巡检或地铁巡逻。它不光工作努力,卖萌也是一把好手,遇到观众就兴奋起来,前脚欢快地迈着小碎步,像一只看到主人兴奋得开始原地跺脚的小狗。

一位前来观展的市民看到“小狗”后,十分惊讶。他表示,这更像是一只真正的狗,陪伴在主人身边,一起跑步、郊游、逛超市,还不用担心咬人,更不用每次出门都铲屎。

据官方公布的信息,Go1的最高奔跑速度可达到17km/h,可以始终保持在主人余光范围内,还会实时躲避障碍,即使从3米高处后空翻落地,仍能正常起立行走。

特别是在非常态情况下,四足机器人灵活性相对较好的优势就会体现出来。有时稍大一点履带车可能会堵塞安全消防通道,而四足机器人在路面状况不平整的情况下,也可以快速通过。

除了上述服务机器人,还有专注酒店服务机器人的远鲸科技、服务于楼宇之间的派宝机器人、提供智慧环卫解决方案的坎德拉、“水陆空”三维护理机器人柔机人以及潜心教育机器人的宾果智能等。

与会专家表示,随着人机交互技术的逐渐成熟,以及老龄化加剧、教育需求增大,机器人直接面向家庭/个人提供服务的市场潜力巨大,服务机器人势必朝着家庭化、智能化、产业化、模块化方向发展,

但总体来说,目前,我国服务机器人行业还处于初级发展阶段,仍需要在加强政策资金扶持的前提下,实现核心技术的自主化,尽早建立行业统一规范标准,加大对社会公众的科普力度,让机器人助力人类美好生活的实现。https://t.cn/A6MvcFwn


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