1
不用一滴油墨，还原美丽世界！西湖大学研究团队实现“飞秒激光无墨彩打”关键技术突破
【导读】
西湖大学仇旻团队用氮化钛和氮化铝钛组成的复合薄膜，作为特殊“纸张”，在其表面利用超快激光进行微纳加工，实现“飞秒激光无墨彩打”，为激光无油墨彩色打印技术的产业化应用提供了新思路。近日，相关研究结果发表在《自然—通讯》上。
该项技术的核心首先在于他们发明了一种新颖的“纸”——厚度不过约110纳米、仅为头发丝千分之一。这种“纸”分为三层：如图1所示，研究人员在单晶硅衬底上先后镀50纳米的氮化钛和60 纳米的氮化铝钛。第一层，也就是自上而下的最底层，是呈金属性的氮化钛，它将作为光的反射层——作用是阻挡光线穿透，并增加亮度。第二层，是高损耗的氮化铝钛电介质，将调控对自然光的吸收——正如我们所知，物品所呈现的颜色，是由他们吸收的光所决定的。第三层，是最顶层的氧化铝——当超快激光作用于氮化铝钛表面，会额外形成一层以氧化铝为主的透明薄膜，它将和氮化铝钛一起，调控所吸收的自然光。
由于氮化钛和氮化铝钛的硬度较大，它们被称为陶瓷材料，而这层“陶瓷”构成的如羽毛般轻盈的“纸”，将成为“外衣”，附着在需打印图样的物品之上。
同时，仇旻团队研发了“笔”的另一种用法——这支笔，依然是激光，不过在他们的技术中，这支笔不再直接在物品表面创造结构，而是将在陶瓷薄膜纸上进行“雕刻”。激光将投在薄膜上，通过控制入射激光的能量或扫描速度，便可同时改变氧化膜（氧化铝）和氮化铝钛膜的厚度；在厚度改变后，入射的自然光将通过三层膜结构之间的复杂干涉效应，形成特定的反射颜色。从而，丰富多彩的颜色就此成型。
随后，研究人员利用多种技术手段如能量色散x射线、x射线光电子能谱、x射线衍射、聚焦离子束刻蚀对激光着色的区域进行材料分析，证实观察到的色彩的确来自激光诱导形成的氧化层；也就是说，他们研发的“纸”与“笔”，终于实现了理想中的激光彩色无墨打印。
__
论文信息：
标题：High-speed laser writing of structural colors for full-color inkless printing
出版信息：Nature Communications，02 February 2023
DOI：10.1038/s41467-023-36275-9
_
2
我国学者与海外合作者在晚中新世陆相温度演化研究方面取得新进展
【导读】
中国地质大学（北京）地球科学与资源学院王成善院士课题组联合德国基尔大学地球科学研究所、美国华盛顿大学团簇同位素实验室在晚中新世陆相温度演化研究方面取得新进展。相关成果以“大气CO2驱动东亚晚中新世降温和生态系统重组”为题，于2023年1月23日发表在《美国科学院院报》（PNAS）上。
晚中新世-早上新世（8-5 Ma），全球海水表面温度经历了~6-8 ℃显著降温（中高纬地区）和快速回暖；陆地生态环境也发生剧变，如全球荒漠化加剧、北半球瞬时冰川开始出现、碳四草本植被向中高纬地区扩张、灵长目类人猿开始直立行走等。这一系列气候与生态环境变革推动了现今地球生态格局的形成。前人指出大气CO2浓度变化可能驱动了晚中新世全球陆地-海洋温度演化，进而引发全球生态环境变革。然而，我们对该时期陆地温度响应了解较少。
课题组利用古土壤碳酸盐团簇同位素古温度计，重建了中国黄土高原地区8-5 Ma期间相对连续的地表温度记录，首次揭示出地表年平均温度在7.5-5.7 Ma期间经历~7 ℃的降温，在降温峰值期（~7-5.7 Ma），地表温度短暂与现今年平均温度相当，并在5.5-5 Ma经历快速回暖。地表温度变化与全球海表温度变化趋势一致，指示了大气CO2浓度变化可能是该时期全球温度变化的主要驱动因素，表明晚中新世末期的东亚生态环境变革与全球温度变化紧密相关。此外基于系列大气环流模拟，课题组发现随大气CO2浓度下降，亚洲大陆与赤道西太平洋的陆海热力差异减小；中纬度地区东亚夏季风环流减弱，从南海和西太平洋向东亚中高纬度地区的水汽输送显著减少，东亚地区夏季降水明显减少。这表明大气CO2浓度调控的全球变冷加剧了东亚季风区的陆地干旱，指出大气CO2浓度变化是驱动晚中新世全球变冷与东亚陆地生态环境重组的直接因素。
近百年来，随着大气CO2排放不断增加，全球平均气温持续升高，随之而来的气候环境问题，如海平面上升，极端高温与强降水等事件，已经成为人类面临的最大威胁。通过结合地质证据与气候模拟结果，该成果为深入理解东亚地区未来的气候演化提供了借鉴，即在全球持续变暖的气候背景下，东亚季风区将更加湿润，洪涝和飓风强度与频次可能进一步增强。该成果发表以来，PNAS官方新闻媒体以亮点成果的形式对该研究进行了报道，指出“该研究首次从海-陆温度协同演化的角度强调了大气CO2浓度变化在全球气候演变中的驱动作用，为理解东亚陆地生态系统重组与全球气候之间的协同演化关系提供了重要依据”。
_
论文信息：
标题：CO2-forced Late Miocene cooling and ecosystem reorganizations in East Asia
出版信息：PNAS，23 January 2023
DOI：10.1073/pnas.2214655120
转自：“科研之友 ScholarMate”微信公众号
如有侵权，请联系本站删除！
