法国研究人员开发高温电解 水蒸气系统可高效制氢
法国研究人员最新开发出一种通过高温电解水 蒸气制取氢的系统，氢生成率超过90%，这套低能耗、 高性能制氢系统有望降低制氢成本，为工业用氢和氢 能源生产开辟新道路。
氢可以通过甲烷重整、电解水等方式制取。甲烷 重整制氢虽然成本低，但工艺复杂，对化石能源消耗 量大，并会产生大量二氧化碳;而电解水制氢尽管过 程简便，造价却十分高昂。
法国原子能委员会下属的新能源技术创新实验 室设计出一个高温电解系统，在700°C的工作温度下， 电解温度为150°C的水蒸气来制取氢气，生成率超过 90%。系统还能将生产过程中排出气体的热量进行 回收，用于系统加热。这一成果证明，通过最大化利 用系统内的热能，低温热能也能用来制取氢气，并实 现令人满意的高生成率。
据介绍，该系统外形紧凑，整体体积近似于1台 冰箱，可制取1〜2.5 m3/h的氢气。不仅系统本身造 价不高，且操作成本也十分有限，每制取1 m3的氢气 仅消耗3. 9°电。
氢是重要的工业原料，被广泛应用于钢铁冶金、 玻璃加工、农业食品加工等诸多领域；同时，作为一种 燃料，氢具有无污染、可再生、能量密度高、方便储存 和运输的特点，被视为最理想的清洁能源之一。
专家发现通过对水稻关键基因
调控或可实现低肥高产
中国科学家最新研究发现，水稻关键增产基因 DEP1能调控氮肥高效利用，或可帮助改良水稻品种，
实现少施肥高产量的目标。
中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东和
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TECHNOLOGY AND MARKET
Vol. 22, No. 7,2017
中国水稻研究所钱前等人带领的科研团队近日在英
国《自然-遗传学》杂志上报告说，DEP1是他们之前 研究发现的一个中国超级稻增产关键基因。这次在 历时5年的新研究中又发现，这个基因的等位突变 体，在水稻营养生长期（根茎叶等的生长期）表现出对 氮肥钝感，而在生殖发育期（花、种子、果实等的生长 期）对氮的吸收和利用率提高。这就意味着可以通过 基因调控在适当减少氮肥施用量的条件下实现水稻 更高产量。
进一步研究发现，DEP1基因负责编码的蛋白质 是G蛋白伽马亚基。G蛋白是调控动植物生长发育 非常重要的信号传导蛋白，包括阿尔法、贝塔和伽马3 种亚基。研究人员还发现，减弱G蛋白中的阿尔法亚 基或者增强贝塔亚基的活性，也能对水稻造成氮肥钝 感效应。这说明，G蛋白的3种亚基都可以作为调控 植物对环境中氮信号感知与响应的分子通道，这一信 息对于水稻育种人员来说至关重要。
研究人员介绍说，目前中国的水稻生产中，氮肥 利用率仍比较低，造成大气污染及江河湖泊富营养 化，而国际上对农作物氮高效利用的分子调控机制还 知之甚少。因此，水稻DEP1基因这一新功能的发 现，为“生态友好型”水稻高产和稳产提供了保证，也 为揭示农作物氮高效利用的分子调控机制提供了 线索。
光子芯片将成为电子行业的未来
在过去40年里，“摩尔定律”一直推动着电子行
业的发展，与其说是定律，不如说它是公理或推测。 “摩尔定律”是指每2年电子设备的速度和性能就会 提升1倍。实际上，每年科技公司都会推出更新、更 快、更智能、更好的电子产品。
摩尔定律是由英特尔（Intel)创始人之一戈登摩 尔（Gordon Moore )提出来的，其内容是，“每隔2
个
月芯片上晶体管的数目就会增加1倍，”晶体管，微型
技术与市场
科技前沿
2017年第24卷第7期
电流开关，是电子产品中的最基本单元。他们的尺寸 越来越小，速度也变得越来越快，而且消耗的电力 更少。
在技术领域，21世纪最重要的问题之一是到底能 制造多小的晶体管，如果他们有1个尺寸的极限，那 么在这个点上，我们可能就没法持续制造出更小、更 强、更有效率的设备。这是一个仅在美国就能达到 2 000亿美元收入的行业。它是否会停止增长。
目前，像英特尔这样的公司，正在生产14 nm的 晶体管（仅比DNA分子宽14倍）。他们是由硅制成 的，硅是地球上第二丰富的材料。硅原子的尺寸约为0. 2 nm。
目前晶体管大约70个硅原子的宽度，正在接近 可以制造的晶体管尺寸的极限。
目前，晶体管使用电子信号—
依赖电子的移动
的电子尺寸更小，比光子的波长小50 ~ 100倍。
这意味着光子设备比我们现在使用的电子设备 要大的多。因此，要制造更大的晶体管，而不是更小 的。
但是可以从两个方面入手，让芯片的尺寸保持不 变，处理能力提高;保持同样性能的同时，缩小芯片的 尺寸，或者两者共存。一方面，光子芯片只需要几个 光源，产生光子，然后通过微小的透镜和反射镜就能 让光子到达芯片上，从而驱动芯片工作;另一方面，光 的速度比电子快的多。在1个芯片上，平均来说，光 子的速度是电子的20倍。这意味着计算机的运行速 度快20倍，如果按照目前技术的发展速度，这样的速 度提升需要花15年的时间。
最近几年，科学家们已经证实了光子芯片的进 展。一个关键的挑战是，确保新的光子芯片可以与所 有现有的电子芯片一起工作。如果可以做到这一点， 或者仅仅使用光基技术晶体管来提高电子晶体管的 性能，也可以看到显著的性能提升。
在首个消费设备上市之前，还有许多工作要做，
1个晶体管有3个部分，例如:把他们当作数码相 机的组成部分。首先，信息进入透镜，相当于晶体管 的源头;然后，它通过通道从摄像传感器传送到相机 内的电线;最后，信息存储在相机的存储卡上，被称为 晶体管的“漏极”，这里是信息的终点。
现在，所有这一切都是通过电子的移动才发生 的。如果将光作为替代媒介，就需要移动光子而不是 电子。亚原子粒子，如电子和光子在运动中都有波 动，即使它们朝着一个方向运动，也会出现上下震动。 每一个波的长度取决于光子或电子传播通过的介质。
在硅中，光子最有效的波长是1.3 pm。这是非 常小的，1个人的头发只有100 pm左右。但是硅中
技术进步需要时间。首个真空三级管诞生于1907 年，尺寸是1〜6英尺（平均10 mm)高。现在类型的 晶体管（目前尺寸达到14 pm左右）发明于1947年， 它的尺寸是40 pm长（比现在的晶体管长3 000倍）。 1971年首个商业微处理器刚刚问世时，比现在的微处 理器大1 000倍。
电子行业中大量的研究工作和重大发展，所有这 一切在光子行业中才刚刚开始。因此，目前的电子设 备可以执行比光子设备更加复杂的任务。但是，随着 研究的深入，光的能力将赶上并最终超越电子的速 度。无论这一切要经历多长时间，光子学的未来都是 光明的。
来工作。但如果能够利用光（由光子组成而不是电 子），就能让晶体管的速度更快。我们的工作，寻找方 法将现有芯片与光基技术整合，是我们努力的一部 分。
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