http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2017-02-07
2016年，在一个个有望改变人们未来生活的领域，中国科学家从未停止追逐的脚步，取得了一次又一次的突破。
今天，就一起来了解改变未来的三大前沿科技，未来，它们很可能影响你的生活！
捕捉神秘马约拉纳费米子
首先来认识一种名叫马约拉纳费米子的粒子，由于状态非常稳定，这种粒子是制造量子计算机的完美选择之一，但是为了捕捉它，科学家们已经潜心追踪了80年。
在上海交通大学的一所实验室里，贾金锋正带领他的团队研究一种神奇的粒子：马约拉纳费米子。温度一点点提高，磁场逐步改变，贾金锋教授要随时追踪马约拉纳费米子的状态。
尽管很多人在谈论量子计算的超强性能，比如一秒钟就能完成现在超级计算机几年的计算任务，但是迄今没有制造出一台真正意义上的量子计算机，其中一个很重要的原因就是，用于量子计算的粒子状态并不稳定，任何电磁或物理干扰都可以轻易打乱它的工作。而马约拉纳费米子的状态非常稳定，这使它成为制造量子计算机的完美选择之一。六个月前在上海交大的实验室里，贾金锋成功捕捉到了它。
提起当时的情景，贾金锋说：“其实我刚开始听到这个马约拉纳费米子的时候，我觉得这个东西，可能20年也不一定做得出来。”
利用特殊的材料制备方法，贾金锋研究团队在超导体上生长5个纳米厚度的拓扑绝缘体，制备出拓扑超导体材料，最终在拓扑超导体的界面上发现了马约拉纳费米子。迷踪80年的神秘粒子被成功捕获，也让贾金锋更加坚定了用其制造量子计算机的信心。
说起对未来的打算，贾金锋说：“希望能在几年之内把拓扑量子比特做出来！（此前）全世界还没有，所以我们要是从这一点开始切入的话，我们跟全世界是同一个起跑线，对我们国家来说，这是能够赶上量子计算世界脚步的一个切入点。”
液态金属站起来电影场景或成现实
喜欢科幻电影的朋友对液态金属机器人应该不会陌生，然而让液态金属站起来，像科幻电影里一样成为任意改变形态的机器人，是科学家们正在努力的方向。在中科院的研究所里，我国科学家也同样在这一领域里不断探索、不断突破。
中科院理化所研究员、清华大学教授刘静介绍说：“柔性机器应该说是机器人领域里面最具挑战性的，而且应该是终极目标，液态金属近年来为这个柔性机器打开很多视野。”
△电影《007》中的液态金属机器人
刘静课题组研究的是国际最前沿的镓铟合金。金属的熔点较高，通常除了水银，常规环境下的金属多呈固态。而镓铟这两种金属的合金即使在室温下也能保持液态，而且具有很多神奇特性。现在刘静最大的目标就是要让他的液态金属能站起来，“现在咱们液态金属的力量还偏弱，但是怎么让它有10倍甚至20倍更大的（力量）？”
然而要想研制出像电影中一样的液态金属机器人，刘静却遇到了一个最大的坎，“需要它站立起来，它马上就在这个桌面上可以立起来，需要它趴下去，它就像一滩水一样，迅速匍匐在这个桌面上，这是我们现在一个最基本的难点。”
刘静尝试着往液态金属中添加固体金属，就好像人体的骨骼一样，这样液态金属就有了支撑自身的力量，同时，刘静还希望能用柔性材料将液态金属封装起来，就好像在液态金属外面加一层皮肤。朝着这一目标，刘静团队在2016年实现了液态金属的一系列成果。柔性液态金属可以节律性地振荡跳跃，可以在电场中做各种复杂的运动。
刘静说， 2017年的目标是希望能够把液态金属组装起来，让它站立起来，“就像类似于科幻电影里面可变形的液态金属机器，这是完全有可能的。”
医疗领域新方向：细胞再生
在不久的将来，生病了，吃药可能就不是唯一选择了，或许还可以通过特殊的材料和治疗手段，让人类的细胞得到再生，修复受损部位、治愈疾病，而在这一医疗前沿领域，我国的科学家也在积极探索治病救人的新方法。
位于北京的中科院遗传发育所，戴建武研究员的独门绝技——组织再生和损伤修复功能生物材料研究技术，已经在临床取得了令人惊喜的成绩。最近，一名今年5月不幸遭遇车祸、颈段损伤、下肢完全不能活动的病人，在进行完“神经胶原支架”干细胞移植手术后，已经逐步恢复其下肢功能，神经信号能够跨越损伤部位进行传导。
戴建武介绍说，在再生这个领域，大家认为最难再生的或者最不能够再生的组织大概就是中枢神经，在自然界，壁虎的尾巴断了，可以自己生长出来。然而干细胞和生长因子也具有修复损伤的能力，但是由于体积只有纳米级，在丰富血流循环的作用下很难作用于受损部位。因此，修复再生一直是个难点。戴建武瞄准了这个难点下手，制作了固定和连接损伤部位的生物支架，“我是另辟蹊径，它可以确确实实通过我们设计的这个功能，结合干细胞或者结合生长因子，就可以确定这些有效成分在空间的定位，形成微环境。”
2013年，戴建武设计了全球首个子宫内膜再生临床手术，10名因子宫内膜受损而导致不育的育龄妇女，8人均正常怀孕产子，取得了再生医学的巨大突破。
△戴建武设计的子宫内膜再生临床手术让不孕妇女正常怀孕产子
从特殊材料到干细胞，前沿科学研究的奇迹正发生在每一个地方、每一个领域。中国科学家们将他们的创造力悉数倾注到一个又一个未知世界里，为了探索科学，也为了改变着我们的生活，以及未来。
[新浪网-央视]