11月29日外媒科學網站摘要：開採“白色黃金”更快更環保

11月29日（星期五）消息，國外知名科學網站的主要內容如下：

《科學》網站（www.science.org）

科學家找到更快、更環保開採“白色黃金”方法

鋰被稱爲“白色黃金”，是電動汽車電池的關鍵金屬，全球對鋰的需求一直居高不下。目前，鋰的大部分來自智利、阿根廷和玻利維亞等地的巨大蒸發池。公司從地下蓄水層抽取含鹽的含鋰鹽水到巨大的淺池中，通過太陽蒸發大部分水，以濃縮鋰離子。然後，他們混合化學物質，使鋰以固體碳酸鋰的形式沉澱出來。這種方法可能比從岩石中開採鋰更有利可圖，但太陽能蒸發過程可能需要一年多時間，而且蒸發池在脆弱的沙漠中蔓延數百平方公里，建造和維護成本高昂。

現在，研究人員正試圖用電力取代陽光。電方法通常依賴於兩個腔室，一個充滿源鹽水，另一個充滿純淨水。每個腔室都有一個電極，腔室由一層膜隔開，膜只允許某些離子通過。水室中電極的電流使水分子分裂，產生氫氣和帶負電荷的氫氧根離子，氫氧根離子吸引鹽水中帶正電荷的鋰離子，將它們吸引到膜上。與此同時，在鹽水的一側，水失去電子到電極上，產生氧氣。這些步驟可以在連續的電池中重複，直到水那邊的鋰足夠集中，可以沉澱出來。

這個想法並不新鮮，但它存在問題。這個裝置消耗了大量的電力，其中大部分用於造氧反應，而氧氣反應非常緩慢。另一個缺點是，鹽水室中的氯離子也會在電極上緩慢反應，形成氯氣，這是一種危險的有毒氣體。

美國斯坦福大學的研究人員最近在《物質》（Matter）雜誌上報道了一種解決這些問題的方法。當鋰被吸入設備的水室時，研究人員捕獲產生的氫氣，並將其輸送到鹽水一側，其中加入了氫氧化鈉（一種用於製造肥皂的廉價化合物）。添加劑釋放氫氧化物離子，只需很小的電壓差就能與注入的氫反應生成水。這將整個過程的電力需求減少了80%，並首先防止了氧氣的形成。

《每日科學》網站（www.sciencedaily.com）

1、新方法可以從空氣中高效收集水

從空氣中收集水分並降低溼度對於實現更舒適的生活至關重要。水吸附聚合物在大氣集水和乾燥劑空調中一直髮揮着關鍵作用，但解吸使聚合物能夠有效地重複使用一直是一個問題。現在，日本大阪城市大學的研究人員已經找到了一種更有效地解吸這些聚合物的方法。

通常，解吸這些聚合物需要大約100°C的熱量，但研究人員開發了一種液體水分吸附劑，只需大約35°C的溫度即可完成。這是通過使用聚乙二醇和聚丙烯乙二醇的隨機共聚物實現的，聚乙二醇對水的吸附性較好，而聚丙烯乙二醇對水的吸附性稍差。

它們親水特性的差異創造了一種轉移機制，可以分解水團，更容易地釋放水。這項技術不僅有潛力應用於乾旱地區和能源有限地區的供水，而且還可以確保在災難和緊急情況下獲得水。

這項技術的改進也有望導致溫室氣體的減少和水資源的更有效利用。展望未來，研究人員將致力於改進液體水分吸附劑，提高整個系統的效率，以實現其實用化。

2、隨着人類進化，大腦發育得越來越快

一項關於人類大腦進化的新研究發現，與早期物種相比，現代人、尼安德特人（現代歐洲人祖先的近親）以及人類家譜上的其他近親以更快速度進化出更大大腦。

這項研究最近發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上，推翻了長期以來關於人類大腦進化的觀點。來自英國雷丁大學、牛津大學和達勒姆大學的科學家們發現，每個古人類物種的大腦體積都是逐漸增加的，而不是在物種之間出現突然的跳躍。

該團隊收集了迄今爲止規模最大、跨越700萬年的古人類化石數據集，並使用先進的計算和統計方法來解釋化石記錄中的空白。這些創新的方法提供了迄今爲止關於大腦體積如何隨時間演變的最全面的觀點。

這項研究挑戰了一些古老的觀點，即一些物種，如尼安德特人，其大腦體積是不變的，因此無法適應環境的；相反，它強調了漸進和持續的變化是大腦體積進化背後的驅動力。

研究人員還發現了一個驚人的模式：雖然體型較大的物種通常有更大的大腦，但在單個物種中觀察到的大腦體積變化並不總是與體型相關。因此，在長達數百萬年的漫長進化時間尺度上，大腦體積的進化受到不同因素的影響，而這些因素在單個物種中觀察到，這突顯了進化壓力對大腦體積的複雜性。

《賽特科技日報》網站（https://scitechdaily.com）

1、新型人工智能可進行全身性疾病診斷

人工智能（AI）在讀取醫學圖像的能力方面取得了快速進展。在英國國家衛生局最近的一項測試中，一種AI工具分析了1萬多名女性的乳房x光照片，並正確識別出哪些患者被發現患有癌症，以及11例醫生遺漏的病例。然而，像紅斑狼瘡和糖尿病這樣的全身性疾病對這些系統構成了更大的挑戰，因爲診斷它們通常需要分析各種類型的醫學圖像，從核磁共振成像到CT掃描等。

現在，美國華盛頓大學一個科學家團隊開發了一種AI醫學圖像分析模型BiomedParse，該模型可以處理9種類型的醫學圖像，以更好地預測全身性疾病。醫療專業人員可以將圖像加載到系統中，並用簡單的英語向該AI系統提問。

這項研究成果最近發表在《自然方法》（Nature Methods）雜誌上。

研究人員專注於多模態生成AI系統，這意味着其可以處理多種醫學圖像。以前的研究一次只考慮一種類型的圖像，例如癌症研究中的病理圖像。新方法是綜合考慮各種圖像來預測全身性疾病。像糖尿病這樣的疾病會出現在全身各處——眼睛、牙齒、腎臟等等。如果只有一個可以看眼睛圖像的模型，它可能會錯過關於全身性疾病的症狀。

他們結合了各種工具來構建BiomedParse，它可以跨九種模式工作，能夠整合包括CT掃描、核磁共振成像、x射線等在內的模型。該模型有點像醫學圖像的搜索引擎，使非專業人員能夠與模型討論需要領域專業知識的非常專業的醫學圖像。這可以使醫生更好地理解圖像，因爲，例如，閱讀病理圖像通常需要很高的專業知識。

2、解開原子秘密：高能X射線照亮不可見世界

歐洲X射線自由電子激光裝置（XFEL）攜手德國電子同步加速器實驗室（DESY），通過創造具有兆赫茲重複率的高功率阿秒硬X射線脈衝，在X射線科學方面取得了突破性進展。這一成就爲研究超快電子動力學和進行非破壞性原子尺度測量開闢了新的可能性。研究人員在最新一期的《自然光子學》（Nature Photonics）上發表了他們的研究結果。

研究人員成功地產生了能量水平超過100微焦耳的單脈衝硬X射線脈衝，脈衝持續時間僅爲幾百阿秒（1阿秒=1*10^-18秒）。這個時間尺度如此之短，以至於科學家們能夠觀察到物質中最快的電子運動。

這些高功率阿秒X射線脈衝可以爲在原子尺度上研究物質開闢新的途徑。有了這些獨特的X射線，研究人員可以對結構和電子特性進行真正的無損傷測量。這爲阿秒晶體學等高級研究鋪平了道路，使科學家能夠在真實空間中觀察電子動力學。

產生這種超短硬X射線脈衝的傳統方法需要將電子束電荷大幅降低到幾十皮庫侖，這限制了脈衝能量和實際應用。該團隊開發了一種方法，利用電子束的集體效應和歐洲XFEL的專用光束傳輸系統。這種方法能夠在不減少電子束電荷的情況下，以太瓦級峰值功率和兆赫茲重複率產生阿秒X射線脈衝。

通過將超短脈衝與兆赫茲重複頻率相結合，研究人員現在可以更快地收集數據，並觀察到以前隱藏在視線之外的過程。這一發展有望改變多個科學領域的研究，特別是在蛋白質分子和材料的原子尺度成像以及研究非線性X射線現象方面。（劉春）