瑞士科学家开发脑-脊髓接口实现脊髓损伤后自然行走

瑞士洛桑联邦理工学院研究团队开发了一种脑-脊髓接口（BSI），连接大脑和控制行走的区域，帮助慢性四肢瘫患患者自然控制腿部在站立、行走、爬楼梯等运动。2023 年5 月24 日，该研究论文发表在Nature杂志上，论文标题为Walking naturally after spinal cord injury using a brain-spine interface。

研究团队开发的这种脑脊柱接口由完全植入的记录和刺激系统组成，在大脑皮层信号和硬膜外电刺激的模拟调制之间建立联系，连接脊髓控制行走的区域。这种BSI 在几分钟内就能完成校准，且在一年内保持稳定，包括在家中独立使用。受试者反馈，能够通过BSI自然地控制腿部运动，包括站立、行走、爬楼梯，甚至穿越复杂的地形。此外，由BSI 辅助的神经康复改善了神经系统的恢复。即使关闭BSI，参与者也重新获得了拄着拐杖在地面上行走的能力。

该结果为恢复瘫痪后的自然运动控制搭建了一个研究框架。

东京大学研究人员成功使用纳米级量子传感器实现高清成像

日本东京大学科学家利用六方氮化硼二维层中的硼空位，首次完成了在纳米级排列量子传感器的精细任务，从而能够检测磁场中的极小变化，实现了高分辨率磁场成像。2023 年6 月13 日，该研究成果发表在《应用物理快报》（Appl.Phys.Lett.122,244003（2023））上。

氮化硼是一种含有氮和硼原子的薄晶体材料。氮化硼晶格中人工产生的自旋缺陷适合作为传感器。

研究团队在制作出一层薄的六角形氮化硼薄膜后，将其附着在目标金丝上，然后用高速氦离子束轰击薄膜，这样就弹出了硼原子，形成了100 平方纳米的硼空位。每个光点包含许多原子大小的空位，它们的行为就像微小的磁针。光斑距离越近，传感器的空间分辨率就越好。

当电流流经导线时，研究人员测量每个点的磁场，发现磁场的测量值与模拟值非常接近，这证明了高分辨率量子传感器的有效性。即使在室温下，研究人员也可检测到传感器在磁场存在的情况下自旋状态的变化，从而检测到局部磁场和电流。

此外，氮化硼纳米薄膜只通过范德华力附着在物体上，这意味着量子传感器很容易附着在不同的材料上。

高分辨率量子传感器在量子材料和电子设备研究中具有潜在用途。例如，传感器可帮助开发使用纳米磁性材料作为存储元件的硬盘。

原子大小的量子传感器有助于科学家对人脑进行成像、精确定位、绘制地下环境图、检测构造变化和火山喷发。此次的纳米级量子传感器也将为半导体、磁性材料和超导体等领域提供潜在应用。

土耳其科研人员研制出可实时检测食物变质的传感器

土耳其Koç 大学的研究人员开发出一种微小的传感器，可以实时、无线、无需电池地监测食品新鲜度，并将结果发送到智能手机上。2023 年5 月18 日，该研究发表在《自然-食品》杂志上，标题为Miniaturized wireless sensor enables real-time monitoring of food spoilage。

该传感器是由一种易于合成的聚合物叠加在电极上制成的，它使用电容传感技术来检测富含蛋白质的食物所产生的生物胺。它重约2 克，尺寸约2平方厘米。该传感器采用了近场通信（NFC）技术，其芯片与智能手机相联，通过天线实时无线传输测量值。当兼容NFC 的智能手机放在传感器附近时，芯片就会接收到足够的能源。

研究人员在包装好的鸡胸肉和肋排中测试了传感器，以展示该设备在现实生活中的应用。肉类样品被储存在不同的条件下：冷冻室、冰箱和室温下。3 天后，监测室温样品的传感器电容上升，表明生物胺正在从肉中释放出来，因为它已经变质。这表明，该传感器有效地检测到了腐败现象。

研究人员说：“该传感器呈现出可靠的性能，例如，在3 天的测量过程中，通过使用手机的即时传感器读数来预测食品的变质情况。在第3 天，与储存在冰柜中的样品相比，室温储存的样品显示出700%的传感器响应变化，这证明了传感器在检测变质方面的操作。”

这种设备可以用来对富含蛋白质的食品进行实时新鲜度/变质监测。此外，研究人员还展示了一种低成本材料的批量制造兼容工艺，可以制作便携式、易于操作的设备，使其更方便地用于食品安全和食物浪费等方面。

北京航空航天大学研制成功高灵敏度石墨烯MOEMS 谐振压力传感器

由悬浮石墨烯制成的纳米机械谐振器对压力变化表现出高灵敏度。然而，由于受空气阻尼的影响，这些设备在非真空环境中表现出明显的能量损失，以及由于石墨烯的轻微渗透，参考腔内不可避免地出现微弱的气体泄漏。2023 年6 月12 日，北京航空航天大学李成副教授团队在ACS Appl.Mater.Interfaces 期刊发表名为“High-Sensitivity Graphene MOEMS Resonant Pressure Sensor”的论文，研究提出了一种利用微电子机械系统技术的新型石墨烯谐振压力传感器，其特点是将多层石墨烯膜密封在真空中，并粘附在带有凹槽的压敏硅膜上。

这种方法创新性地采用了间接敏感的方法，在大气中表现出60 倍的能量损失，并解决了基底和石墨烯之间长期存在的气体渗透问题。值得注意的是，所提出的传感器表现出1.7 Hz/Pa 的高压力灵敏度，比硅的同类产品的灵敏度高5 倍。此外，全光封装腔结构有助于实现6.9×10-5/Pa 的高信噪比和低温度漂移（0.014%/℃）。所提出的方法为使用二维材料作为敏感膜的压力传感器的长期稳定性和能量损失抑制提供了一个很好的解决方案。

MOEMS 石墨烯谐振压力传感器其特点是通过阳极键合实现了10-3Pa 的真空封装，大大降低了压力差下基底和石墨烯之间高空气阻尼和气体渗透造成的能量损失。总的来说，所提出的传感器为提高信噪比和实现二维材料谐振传感器的可靠使用提供了一个有前途的解决方案。