环球科技参考

可适应极端低温及行星辐射环境的新型硅锗晶体管电子设备问世

据美国国家航空航天局（NASA）消息，近日在其相关计划资助下，美国佐治亚理工学院团队联合NASA喷气推进实验室和美国田纳西大学诺克斯维尔分校，成功研发出一款新型硅锗（SiGe）电子设备。该设备可在-180℃极端低温及5Mrad总剂量电离辐射环境下稳定运行，将为探索木卫二等“海洋世界”及建设月球、火星基地提供关键技术支撑。

太阳系中有大量天体被认为存在水，其以冰、水汽或液态水的形式存在于这些天体表面或表层以下。然而，探索这些天体面临巨大挑战。“海洋世界”环境极为恶劣——辐射高达5Mrad（人类致死剂量的50倍），温度低至-180℃。

研究人员利用SiGe合金纳米材料开发出新型晶体管。SiGe合金能加快电子运动速度，且温度越低效应越明显；同时能提升辐射耐受性，实现“低温高速”与“抗辐射”双赢。他们开发了晶体管模型，并基于元件库创建了模拟和射频SiGe构建模块，制作了集成电路原型。原型芯片整体尺寸5毫米×5毫米，其中集成的X波段SiGe射频通信链路面积小于10平方毫米，在-180℃和5Mrad辐射下仍能运行，而此类系统此前从未实现过。项目成果包括SiGe元件库设计文件及电子设计生态系统，可直接用于未来NASA任务。

研究人员表示，鉴于“海洋世界”代表了太阳系辐射与低温叠加的最极端环境，该技术不仅能支持木卫二冰下探测、分布式传感器网络等任务，还可直接应用于月球表面夜间巡视、火星永久阴影区探测等场景。此外，SiGe雷达传感器和通信链路还可在无保护条件下部署于月球车机械臂，增强基础设施建设和探测能力。（刘文浩）

美国研发新型地球能量监测仪器

美国科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室近日宣布，其历时6年研制的Libera仪器首次采用碳纳米管传感器技术，实现对地球全波段辐射能量的高精度连续监测，确保地球“能量收支”数据记录从美国国家航空航天局“云与地球辐射能系统”（CERES）任务无缝延续至下一代，为理解气候变化、天气系统和海洋环流提供关键数据支撑。该仪器已正式交付并安装于计划于2027年发射的JPSS-4卫星。

地球“能量收支”指太阳辐射进入地球系统与地球向太空辐射能量之间的平衡关系，这一平衡驱动着大气运动、洋流循环及天气系统，对维持地球生命至关重要。

研究人员表示，Libera仪器采用多项创新技术。其核心传感器由美国国家标准与技术研究院研发的碳纳米管阵列构成，该材料可吸收全波段辐射（紫外、可见光及红外）并能通过微温变化精确计算辐射能量。仪器传感器头可以持续摆动，每日完成全球覆盖扫描，5年任务期内总计扫描约3000万次。研究人员还设计了可在太空极端环境下长期运行的精密电机系统，解决了太空任务中机械部件耐久性的关键难题。

这些测量将在多个应用领域产生实际效益。通过追踪赤道与极地间的能量不平衡，科学家能更深入地理解调节地球天气的系统机制，不仅有望为气候模型改进、预测精度提升及气候适应战略制定提供基础支撑，还有助于为决策者提供如何应对气候变化的关键科学依据。（刘文浩）

澳大利亚量子技术公司将开发矿区人工智能传感器

近日，澳大利亚量子技术公司TeraGlo获得该国政府240万澳元的资助，用于开发首个可实时测量黏土矿床中可回收稀土元素的矿区传感器。

TeraGlo此次获得的资助属于澳大利亚政府关键技术创新挑战计划第二阶段首批资助的一部分，本批资助规模达1270万澳元，将支持8个量子技术项目。

TeraGlo与澳大利亚阿德莱德大学光子学与先进传感研究所合作研发量子人工智能材料传感（QAIMS）技术。QAIMS通过新型荧光技术运作，利用不同颜色的多路光源照射特定材料，使其激发出特征颜色的光信号。这些被称为“荧光”的信号具有材料特异性，既能检测、鉴别和量化复杂混合物中的目标材料，又能对样品的形状、形态、尺寸和结构进行成像。

TeraGlo的QAIMS产品主要是便携式分析仪，每台手持设备均根据应用需求定制，并内置数据处理系统、图形用户界面和直接云端连接功能。该公司还提供在线分析仪，其传感器组件可集成于多种场景。TeraGlo还利用了上转换荧光成像技术，该过程中两个或多个低能光子被依次吸收，从而发射出更高能量，即更短波长的光子。

TeraGlo表示，大多数化合物相检测或矿物学技术仅能提供光谱响应，而新型荧光技术的一大优势在于其成像能力，可提供完整的样品形态信息。（刘学）