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中国科学家在一维量子液体研究领域获重要进展

合肥在线  2017-10-25 21:04   稿源: 合肥在线

  合肥在线讯 (记者 王旭) 记者10月25日从中国科技大学获悉,中国科学家在一维量子液体研究领域获重要进展,在国际上首次得到了一维有限温多体系统在经典气体和量子液体之间转变的量子临界性质。中国科技大学潘建伟教授及其同事苑震生等与中科院武汉物理与数学研究所研究员管习文小组合作,通过对光晶格中的超冷原子进行量子调控和测量,在低维量子多体系统研究领域取得了重要进展。该研究成果近日发表在《物理评论快报》。

  一维量子系统的研究涉及从纳米线、纳米管到线型冷原子阵列等一系列物理材料,这些材料有望应用于纳米光电技术、传感技术、能源技术以及量子信息处理等领域。在一维量子系统的理论研究中,2016年诺贝尔物理学奖得主Haldane及其合作者在上世纪80年代作出了开创性的工作,他们建立了被称为朝永-拉亭杰液体(TLL)的理论。

  但在实验上制备和调控一维量子系统难度极大,观测TTL理论所预言的物理特性及一维量子临界现象长期以来是凝聚态物理和冷原子物理实验中的重大挑战。

  针对这一悬而未决的重要基础物理问题,该联合研究团队在实验上,创造性地搭建了新的实验系统,开发了独特的量子调控技术,并首次实验观测了TLL特有的性质。在理论上,则首次用实验数据明确地定出了相图上经典气体、量子临界区和TLL三个区域。

  该工作得到了审稿人的高度评价:“这是一个高质量的、里程碑式的一维物理系统研究工作,不仅局限在超冷量子气体中,而将在其它物理体系中具有广泛的应用价值。”目前,该工作已经得到科技部、自然科学基金委、教育部、中科院等单位的资助。

  这群科学家终日“与鼠为伴”只为寻找肿瘤早期筛查诊断“密钥”

  ○基因工程小鼠的笼具需要经过高压灭菌

  深秋,雨后的桂树上缀满了珠串般的黄花。扑鼻的芳香将一栋不起眼的灰色小楼萦绕。在中科院合肥物质科学研究院实验动物中心,生活着一群特殊的“基因工程小鼠”。这里的科研人员终日“与鼠为伴”,只为构建肿瘤模型,寻找早期筛查诊断的“密钥”。

  “基因工程小鼠”比人还干净

  白色的连体隔离服,从头包裹到脚,依次戴上口罩和塑胶手套。每打开一扇隔离门,就要对手套喷洒消毒剂。就连随身携带的相机和手机都需事先经过紫外线的光照。

  “在这里不走回头路。”实验动物中心的工作人员伸手拉开第五道隔离门,向记者介绍说。

  在实验动物中心,无论是空气、设备,还是人和实验动物,都严格施行单向流通。目的只有一个,隔绝微生物和病菌。

  又到了给基因工程小鼠更换笼具的日子。不锈钢的高压灭菌锅内,鼠笼和垫料正在经受121摄氏度高压灭菌。绿灯亮起,意味着灭菌完成。拉开金属门,余热向周围消散,工作人员麻溜地抱起整摞一人高的鼠笼。

  深褐色的鼠笼底部铺满一层米黄色的颗粒。像是小粒爆米花一般的垫料,抓起一把,摸上去还是温热的。

  “这是玉米棒的芯子做成的。”工作人员向记者介绍道,相比过去传统的刨木花,玉米芯垫料更适合基因工程小鼠长期生活。差不多每隔7天,工作人员就要给小鼠们更换新的笼具。对于生育期的母鼠,会换得更勤,三四天就要换一次。

  成功构建世界独有的肿瘤模型

  这些从美国哈佛大学远渡重洋来到合肥的“基因工程小鼠”,住在恒温恒湿的饲养室里,连食物和水都要保证严格的消毒灭菌。

  中科院合肥物质科学研究院实验动物中心主任林文楚研究员告诉记者,这个地处合肥科学岛的实验动物中心,身后依托的正是国家重大科技基础设施——“稳态强磁场大科学装置”。

  要知道,强磁场与极低温、超高压一样,被称为科学实验最重要的极端条件之一。自1913年以来,诺贝尔奖研究成果中,有19项与强磁场有关,也因此被誉为“诺奖摇篮”。

  受“稳态强磁场大科学装置”的感召,林文楚博士与7位哈佛医学院的同事相继来到合肥。与他一起归国的,还有几十笼从哈佛大学引入的基因工程小鼠。

  短短两年时间,中科院合肥物质科学研究院强磁场科学中心的肿瘤基因组与表观遗传学实验室就构建了两种世界独有的肿瘤模型和多种研究急需的肿瘤小鼠模型。

  “比如我们的皮肤鳞癌就是世界上独一无二的,我们的畸胎瘤模型也非常独特的。”实验室负责人林文楚研究员向记者介绍说,利用“基因工程小鼠”,科研人员可以通过修饰特定基因,定时、定点激活某一个或者某几个基因突变,从而构建特定的肿瘤模型。

  林文楚研究员表示,构建肿瘤模型的目的是为了掌握肿瘤发生和发展的生物学特性,帮助研究肿瘤分子病理机制,最终目的是为肿瘤的早期筛查和精准治疗提供基础。

  “尊重动物,尊重生命。”林文楚研究员告诉记者,后期实验动物中心已计划在科学岛上树立起一座“实验动物纪念碑”。

  编辑: 王旭 返回合肥在线首页
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