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    近期,中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室在宽带激光调制材料方面取得进展。相关成果以“Broadband 1T-polytype tantalum disulfide saturable absorber for solid-state bulk lasers”为题发表于Photonics Research。

    1T-TaS2是一种典型的强关联电子材料,其0.2eV的窄带隙弥补了零带隙石墨烯和大部分较宽带隙二维光学材料之间的空白。结合它的较强光吸收,高载流子浓度和高迁移率,1T-TaS2在宽带光电子器件的应用方面具有相当大的潜力。

    研究人员通过改进化学气沉积法制备了厚度可控的1T-TaS2低维薄膜材料,通过瞬态吸收光谱和Z-scan技术对1T-TaS2薄膜在400-1100nm范围内的超快载流子动力学和515-2500nm范围内的非线性光学吸收响应进行了系统研究,发现其具有较快的光生载流子复合寿命和宽波段(0.5-2.5μm)饱和吸收现象。在1030 nm激光辐照下,1T-TaS2薄膜的非线性吸收系数为-22.60 ± 0.52 cm MW-1,优于类似实验条件下其他典型的二维可饱和吸收材料(如石墨烯、黑磷、二硫化钼等)。 基于以上优异的非线性光学性能,制备了1T-TaS2可饱和吸收体,在1-2μm范围内实现了多种波长的被动调Q脉冲激光输出。

    以1T-TaS2为代表的强相关材料为光电材料提供了一种独特的材料体系,有望为宽波段尤其是中红外波段脉冲激光器提供性能优异的新型光学材料和激光调制器件。

    该工作得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、中国博士后科学基金、中科院特别研究助理资助项目的支持。

    来源机构: Ofweek-激光网 | 点击量:1
  • 2   2023-01-29 (编译服务:光电情报网信息监测服务平台
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    来源机构: Ofweek-激光网 | 点击量:0
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    趋势一:干线400G商用元年,2023年有望规模增长
    400G将成为未来十年光网络大平台,如100G一样会统治光通信的又一新时代。2023年长距离400G技术会从幕后走到台前,逐步商用,主流的PM QPSK(128Gbaud)和16QAM(107Gbaud)方案各有所长,将呈现双雄对决格局,未来将融合统一。
    趋势二:全光网进一步发展,OXC向更高维度演进
    全光网是建设“网络强国”焦点,OXC是全光网发展核心。为应对节点规模的持续扩大,网络骨干节点从传统ROADM向OXC升级,WSS维度将向32维以上更高维度演进,城域网络小型化OXC设备将进一步普及。
    趋势三:新型光纤不断优化,长距传输优势凸显
    大道行致远,新型光纤将极大释放400G传输系统潜力。超低损G.654.E光纤对 400G bit/s及以上超高速长距传输性能提升明显,2023年商用规模将进一步加大。空芯光纤、多模光纤等新技术不断涌现,持续提升光通信传输性能。
    趋势四:C+L扩展传输即将走向商用,多波段、SDM等技术成为下一研究热点
    采用C+L 波段扩展提升400G传输系统单纤容量成为业内共识。2023年C+L波段扩展将从试点走向商用,并带动产业链上游光器件技术升级。未来800G bit/s、1T bit/s以上更高速率WDM系统单纤容量的提升,将推动S+C+L多波段、空分复用等新技术研究。
    趋势五:全光网低时延、确定性需求驱动下,OSU与SPN小颗粒方案齐头并进
    OSU和SPN切片构建低时延、确定性全光网,将成为网络差异化承载和商业高价值所在。两种技术将时延作为重要优化目标,提供兆级精细化动态带宽无损调整,实现多种业务灵活接入和硬隔离保障,在运营商专线业务承载及行业推广应用上保持齐头并进。
    趋势六:网络节点向集约化发展,集成度从器件到系统全面演进
    硅光及半导体封装技术演进,将促进整机设备集成度从器件到系统全面演进。单波速率及系统容量增长促使网络节点业务接入和交叉调度面向集约化发展,硅光集成、CPO及3D共封装等技术推广应用,促进核心芯片、光模块更小封装演进与能耗比持续提升。
    趋势七:协同管控是运营商网络实现开放解耦的有效手段
    对于开放解耦既不可高估短期收益,也不可低估长期价值。对于场景复杂且存量巨大的运营商网络,需重点考量全生命周期总体TCO。在管控领域通过标准化北向及SC-DC一体化编排拉通、能力开放,是实现运营商网络能力与价值开放的有效手段。
    趋势八:引入数字孪生,推动传统光网络向智慧光网演进
    数字孪生与光网络传统技术交叉融合,是智慧化、数字化演进必然趋势。光纤传感、光层数字化等技术的应用,实现了对光网络内外部环境状态的精准感知与镜像仿真预测,有利于提升规、建、维、优全生命周期能力和效率。
    趋势九:全光网低功耗优势明显,三大路径支撑绿色可持续发展
    节能减排是大势所趋,全光网需深化低碳发展路径。以全光接入、全光传输和全光交换三大典型应用场景为代表的全光网络,较之传统电域信号处理节能降耗效果突出。芯片制程工艺提升、器件封装工艺改进以及系统节能降耗三大路径,将保证全光网络绿色低碳优势持续领先。
    趋势十:网络安全重要性凸显,光网络构建全面安全体系
    光网络安全技术需持续精进,构建多重安全保障。光网络需要从光纤链路、网元设备、网络架构、管控系统和供应链国产化等五大维度,持续开展理论研究创新与实践验证,精益求精构建全面安全体系。

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    伴随着量子技术的高速发展,越来越多的科研人员把目光转向量子通信、量子计算、量子模拟等实际应用,人们坚信量子技术将会引领新一代的科技浪潮。加州大学圣巴巴拉分校 Galan Moody 实验室的Kamyar Parto博士认为,从所处的发展阶段来看,量子技术的今天,就像传统计算机的20世纪40年代。计算机发展之初,科研人员想要利用刚刚制造出的晶体管实现数字开关,但是到底基于何种结构的平台仍然是一个问题。因此,世界上不同的研究团队研发了不同的平台。不过最终都朝着一个方向发展——互补金属氧化物半导体(CMOS),在这之后,半导体技术迎来了爆发式的快速发展。今天的量子技术恰是如此,每个研究团队都有自己独特的想法和专门的应用,可谓百花齐放,目前还没有哪一种成为赢家。就量子计算而言,现在就有基于超导量子位、硅自旋量子位、静电自旋量子位和离子阱的量子计算机。Parto 预测,未来胜出的量子平台将是不同平台的组合,原因就在于虽然每种平台功能都很强大,但本身也不可避免的具有一定局限性。比如,自旋量子比特可以更轻松地存储信息并对其进行一些本地“操作”,却无法传输这些数据。但是如果采用量子光子学传输信息就变得非常容易。

    量子比特作为量子技术的驱动器,与经典比特存在很大的不同。后者可以表示0和1两种不同的状态,就像是一个硬币的两面要么是0要么是1,并且经过逻辑门运算之后得出的结果是0和1的一种情况,绝对不会出现既是了0又是1的情况。但是量子比特可以既是0 又是1,两种状态同时存在。这种状态在量子力学中称作“量子叠加态”。

    Parto 表示,在光子学领域,可以使单个光子处于既是0 又是1的状态。这是因为单个光子构成了所谓的双能级系统,意味着它可以存在于0、1或任何组合中,可以是20%的0 和80% 的1,也可以是70% 的0 和30%的1。实现该技术的挑战之处在于以高效率生成并收集单光子,比如使用波导将它们传输到芯片上。

    Parto 解释说:“如果将单光子放入许多不同的波导中,且每个波导上有一千个单光子。人们可以编码光子如何沿着芯片上的波导传播,从而实现量子计算。”虽然使用波导在芯片上控制光子传输相对简单,但隔离单光子并不容易,而且想要建立一个快速高效地产生数十亿个光子的系统要困难得多。

    虽然产生单光子的方法有很多,但 Parto及其同事通过某些仅有单个原子厚度的二维 (2D) 半导体材料中的缺陷来生成单光子。如果将激光照射到2D材料缺陷上,材料会发射单光子做出响应。材料中的缺陷表现为所谓的限速状态,由此可以一次一个的发出单光子。每隔3-5纳秒可能产生一个单光子,但具体的产生速度还需要进一步确定。

    2D材料的一大优势是易于在特定的位置设计缺陷。而且由于其厚度非常小,可以覆盖到其他材料上,不受3D 晶体材料几何形状的限制,且易于集成。实验过程中,2D材料上的缺陷必须以极高的精度放置在波导中。Parto 指出,材料上有一个点缺陷可以产生光,他们需要将那个单光子进入波导。为了达到这个条件,研究人员尝试了多种方法,比如,将2D放在波导上,然后寻找现有的单个缺陷,但即使缺陷精确对齐并位于正确的位置,提取效率也也只20%-30%。原因在于单个缺陷只能以一种特定的速率发射,并且一些光以倾斜的角度发射,而不是直接沿着波导的路径发射。该设计的提取效率理论上最高仅为 40%,但制造用于量子信息应用的有效设备需要 99.99% 的提取效率。

    Parto 表示,材料缺陷初发出的光朝着四面八方出射,但是只有照射到波导中才有用。研究人员有两种选择,如果将波导放置在缺陷的顶部,也许10%-15%的光会进入波导,但这远远不够。不过有一种称之为珀塞尔效应的物理现象——腔量子电动力学框架下的自发辐射增强,简单来说就是通过腔模的改变来调控量子体系自发辐射的速率。研究人员可以通过这种效应提高提取效率并将更多的光引导到波导中。在该研究中,他们采用微环形谐振器将光耦合进出波导。

    如果微腔足够小,可以导致缺陷腔的自发辐射,并在微环谐振器中加速,变得更亮,从而增强提取效率。通过Purcell效应,该研究在室温下表现出高达46%的腔增强光谱耦合效率,超过了无腔波导-发射器耦合的理论极限(高达40%),比之前的工作提高了近1个数量级。

    “团队对实验结果感到满意,因为在2D材料上实现单光子发射有助于解决其他材料在可扩展性和可制造性方面所面临的一些挑战。短期内,我们计划进一步探究其在量子通信中的不同应用;但从长远来看,我们的目标是进一步开发可用于量子计算的平台,” Parto讲到。如果想要做到这一点,该团队需要将提取效率提高到 99% 以上,而实现这一目标需要更高质量的氮化物谐振环。但是氮化硅薄膜并不一定是完全结晶,即使在原子水平上对其进行平滑处理,它的表面可能看起来像海绵一样仍然很粗糙,这样就会导致光散射,影响耦合效率。然而,如果材料本身不是完全结晶的,即使你试图在原子水平上对其进行平滑处理,表面仍然可能看起来很粗糙,像海绵一样,导致光线从它们身上散射开来。虽然有的研究团队在专门的公司购买高质量的氮化物,但Parto 计划在 UCSB 洁净室的等离子增强化学气相沉积炉中独立生长氮化物,以确保材料质量。

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      近期我国科研人员突破了原子级平整反铁磁金属单晶薄膜的关键制备技术,使超快速响应超高密度反铁磁随机存取存储器的研制成为可能,有望大幅提升手机、计算机等信息产品运行速度。该研究由北京航空航天大学材料学院磁性功能材料研究团队、华中科技大学物理学院、中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所加工平台合作完成,相关成果19日在国际学术期刊《自然》杂志上发表。 

     中科院苏州纳米所加工平台团队在此项技术突破中负责器件的微纳加工。众所周知,芯片加工技术是我国面临的关键“卡脖子”技术之一,加工平台团队致力于整合芯片技术创新资源,突破产业发展的微纳加工核心技术,探索形成长效稳定的产学研合作机制。加工平台(http://nff.sinano.ac.cn/)已建成国内功能齐全、工艺能力领先的集器件设计、工艺加工、测试、器件封装和设备研发于一体的多功能技术平台,拥有外延、光刻、化学气相沉积、物理气相沉积、刻蚀、离子注入、减薄、切割、封装、工艺量测及器件性能检测与失效分析等大型微纳加工设备300余台套,可满足微电子、光电子器件、微纳光机电系统、生物芯片和各种传感器的研发(2~6英寸)和小试(8英寸)需求。加工平台已与来自高校、科研院所、企业的科研团队建立了友好合作,开展联合技术攻关、共建研发基地/实验室,助力重大科研突破、加速产品开发和企业成长。加工平台目标是建成具有国际先进水平的、面向国内外开放的纳米科学研究和成果转化的公共技术服务中心。

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      近日,中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学课题组在Genome Biology(《基因组生物学》)发表了题为“Doxycycline-dependent Cas9-expressing pig resources for conditional in vivo gene nullification and activation”的研究论文,该研究构建了可通过小分子药物灵活调控基因剪刀蛋白Cas9表达的工具猪,利用该工具模型,实现了成体大动物体内高效基因编辑,并首次构建了大动物原发性可转移的胰腺导管腺癌模型。

      猪不仅是重要的农业经济动物,也是重要的医学动物模型。随着基因编辑技术的发展,特别是CRISPR/Cas9技术的出现,越来越多具有重要应用价值的基因修饰猪模型被培育出来。构建这些模型主要通过受精卵注射或体细胞核移植技术来实现。然而,通过受精卵注射方式获得的基因编辑动物往往是嵌合体,需通过进一步的繁殖才能获得目标基因型,通过体细胞核移植方式获得基因编辑动物涉及复杂、低效的体细胞克隆过程,耗时、耗力且成本极高。

      为了解决以上问题,赖良学课题组多年来一直致力于培育嵌入基因剪刀(Cas9蛋白)的工具猪模型,早在2017年,培育出了以Cre重组酶为开关来启动Cas9蛋白表达的工具猪,首次实现了对成体大动物直接进行体内基因编辑,并将其成功地用于原发性肺癌模型的建立(Genome Research, 2017)。但该工具猪模型的应用需要在体内递送入Cre重组酶,其过程复杂、昂贵,且效率较低。另外,Cre重组酶对Cas9蛋白表达的启动是永久性的,而Cas9蛋白在体内的持续表达,会引起基因组损伤、脱靶效应及免疫反应等不利影响。

      四环素诱导基因表达系统可通过简单的小分子药物Dox灵活地调控外源基因的表达时间与表达量,且具有简单、高效及易操作的特点。2022年,赖良学课题组通过基因编辑技术将该调控系统引入猪体内,培育出了Dox诱导外源基因表达工具猪模型,并证明了其对任意外源基因的可调控表达的有效性(Science China Life Sciences, 2022)。在本次研究成果中,研究人员进一步将Dox诱导外源基因表达系统和Cas9蛋白一起嵌入猪体内,培育出了带有升级版基因剪刀的工具猪。

      研究人员首先证实,小分子药物可对工具猪体内的Cas9蛋白表达时间和表达剂量加以灵活调控,即Cas9表达由药物施用与撤除而加以启动和关闭,而表达量受给药剂量控制。另外,通过对怀孕母猪进行药物处理,小分子药物Dox可跨过胎盘屏障,实现胎儿体内剪刀蛋白Cas9的高效诱导表达。接着,研究人员进一步证实,诱导表达的剪刀蛋白Cas9不仅可以切割基因组,导致基因失活及染色体重排,还可以采用截短失活型sgRNA及转录激活蛋白组合,实现内源靶标基因的表达激活。

      为了验证利用该工具模型进行体内基因编辑的效果,研究人员将包装有靶向两个抑癌基因(TP53、LKB1)的sgRNAs和人KRASG12D表达框的腺相关病毒通过胰腺导管和/或直接胰体注射至胰腺内,诱导产生致癌基因突变。21周后,猪出现明显的腹胀和摄食减少,PET-CT结果显示腹腔内出现明显的代谢信号异常,解剖结果显示,胰腺内出现大量肿瘤,并且已转移至肝脏、肠及膈膜等器官/组织,组织切片结果也显示出现了典型的胰腺导管腺癌病理变化。

      研究团队获得的Dox诱导Cas9表达猪模型,将为直接进行体内基因编辑、体内基因文库筛选及体内基因表达调控提供理想的工具。

      另外,研究人员还在该工具基础上,通过时空调控Cas9表达,建立了一步体细胞克隆法即可获得能够稳定遗传的时空特异性单或多基因敲除猪模型的策略,为后续构建各种用途的新型条件性基因敲除猪模型提供了极大便利,也为细胞谱系示踪模型构建、基因治疗过程中Cas9蛋白的安全性评估等研究提供理想的工具。

      本研究中,中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学课题组金琴副研究员、刘晓艺博士研究生、庄镇鹏博士研究生以及广东省实验动物监测所黄家园博士为共同第一作者,赖良学研究员和王可品研究员为共同通讯作者。该研究成果得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、海南省重大科技计划、中国科学院青年创新促进会和中国科协青年人才托举工程等项目的资助。

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      近日,国家药品监督管理局批准珠海市丽珠单抗生物技术有限公司申报的托珠单抗注射液(商品名:安维泰)上市。该药是国内获批的第二个国产托珠单抗注射液生物类似药,适应症为类风湿关节炎。
      托珠单抗是一种重组人源化抗人白介素6(IL-6)受体单克隆抗体,可特异性地结合可溶性和膜结合性IL-6受体,并抑制由IL-6受体介导的信号转导。目前,托珠单抗注射液被纳入《新型冠状病毒感染诊疗方案(试行第十版)》和《新型冠状病毒感染重症病例诊疗方案(试行第四版)》,对于重症病例且实验室检测 IL-6水平明显升高者可试用。

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  • 摘要:

      为进一步支持新冠病毒感染患者的临床救治工作,保障医用氧供应,1月20日,国家药监局通过快速审评通道,批准3个医用氧产品上市。

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    近日,中国农业科学院哈尔滨兽医研究所与国外高校合作,阐明了内质网分子伴侣通过内质网膜上的E3泛素连接酶RNF185调控埃博拉病毒囊膜糖蛋白合成的新机制,该研究成果发表在《自然通讯(Nature Communications)》上,并作为亮点文章推荐。

    囊膜糖蛋白GP是埃博拉病毒感染和致病的关键蛋白,但其合成和调控机制目前仍不完全清楚。研究发现,钙联蛋白-钙网蛋白循环在蛋白二硫键异构酶的参与下使囊膜糖蛋白GP发生错误折叠,并通过自噬溶酶体途径被降解。进一步研究发现,E3泛素连接酶RNF185催化囊膜糖蛋白GP的第673位赖氨酸发生K27修饰的泛素化,泛素化修饰后的囊膜糖蛋白GP通过内质网自噬通路被转运到细胞质内降解。

    该研究揭示了埃博拉病毒囊膜糖蛋白GP通过劫持宿主的钙联蛋白-钙网蛋白循环、内质网相关降解通路和内质网-自噬通路来增强其对感染细胞的适应性。

     

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    新冠病毒,通常通过呼吸道感染人类,并造成呼吸系统和人体各个器官的损伤。自2019年底首次爆发至今,新型冠状病毒仍在全球肆虐,对世界经济、社会造成极大的负面影响。

    2023年1月19日,香港大学的研究人员在心血管领域权威学术期刊 Cardiovascular Research 上发表了题为:Association of COVID-19 with short- and long-term risk of cardiovascular disease and mortality:a prospective cohort in UK Biobank 的研究论文。

    该研究发现,感染新冠会大幅增加短期和长期心血管疾病风险,并且增加死亡风险。与未感染者相比,新冠患者在感染后21天内,死亡风险高81倍,并且在18个月后的死亡风险仍然高5倍。

    在该研究中,研究人员分析了 UK Biobank 数据库中15万名参与者,包括7584名新冠阳性患者(2020年3月-2020年11月),71296名同时期匹配对照未感染参与者,以及71314名新冠大流行之前的对照者(2018年3月-2020年11月)。两个对照组的参与者身体状况与新冠感染组相似。平均年龄为66岁,男女人数几乎相等。研究人员分析了感染者和未感染者心血管疾病和死亡的发生率。

    研究发现,与未感染者相比,新冠患者在短期和长期出现多种心血管疾病和死亡的风险要高得多,包括心肌梗死、冠心病、心力衰竭和深静脉血栓形成。短期内,新冠患者出现某些心血管疾病的风险升高,例如中风和心房纤颤,但随后恢复到正常水平。

    与同时期对照组相比,在感染后的前三周内,发生严重心血管疾病的风险高4.3倍,死亡风险高81倍。在感染22天后到18个月内,发生严重心血管疾病的风险高40%,死亡风险高5倍。

    与新冠大流行之前的对照组相比,在感染后的前三周内,发生严重心血管疾病的风险高5倍,死亡风险高67.5倍。在感染22天后到18个月内,发生严重心血管疾病的风险高30%,死亡风险高4.5倍。

    此外,在感染22天后到18个月内,新冠患者出现出现心包炎的风险显著升高,相关风险增加4.5倍。

    重要的是,在亚组分析中发现,重症患者的严重心血管疾病或死亡风险更高。

    研究人员表示,与未感染的参与者相比,新冠患者更有可能患上多种心血管疾病,这可能导致他们死亡的风险更高。感染后,应接受至少一年的监测,以诊断感染的心血管并发症,这是长新冠的一部分。

    研究人员强调,这项研究是在第一波大流行期间进行的,未来的研究应该评估随后的疫情。早期的研究表明,接种疫苗可以预防并发症,还需要进一步研究,以调查接种疫苗降低心血管疾病风险方面的有效性。

    综上,研究表明,感染新冠与短期和长期心血管疾病和死亡高风险相关。康复后,仍需要接受至少一年的监测,以诊断感染的心血管并发症。

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