2017年应用科学领域最激动人心的7项进展

石墨烯筛把海水变成饮用水

氧化石墨烯膜作为一种有前途的新型过滤技术已经引起了人们的广泛关注。现在，制造能够过滤普通盐类的膜这一备受追捧的发展已经实现。

石墨烯氧化膜已经证明了滤除小纳米颗粒、有机分子和大盐的能力。然而，到目前为止，它们还不能分离普通的盐，因此，它们作为一种脱盐技术并不有效。曼彻斯特大学的一个研究小组进一步发展了这项技术，现在能够精确控制膜上毛孔的大小。

当普通盐溶解在水中时，在它们周围会形成一层水分子“壳”。这种分子特征使得氧化石墨烯膜上的微小毛细血管能够阻止盐随着水流动。水分子可以通过膜屏障并以异常快的速度流动，这是这些膜用于脱盐的理想应用。这项研究证明了这项技术在为数百万难以获得足够清洁水源的人提供清洁饮用水方面的现实潜力。

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新的快速测试可以识别酿酒葡萄中的野火污染

葡萄酒生产商和葡萄种植者有了一个新的、强大的工具，可以帮助他们管理暴露在森林火灾烟雾中的葡萄的影响。到目前为止，葡萄酒生产商和葡萄种植者都采用主观的衡量标准，必须等待一到两周才能确定他们的葡萄是否适合酿酒。与此同时，随着他们的庄稼长在藤上，成本和风险也在上升。

研究人员设计了一种新的快速分析测试，可以精确准确地测量出挥发性酚的含量。挥发性酚是葡萄暴露在烟雾中会吸收的化合物，会影响葡萄酒的味道。

这项技术也可以应用于葡萄酒的发酵后和陈酿，这可以帮助酿酒师确定葡萄酒在烟熏桶中陈酿后是否有足够的烟熏化合物来匹配他们想要的风味。

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指纹测试可以检测可卡因的使用

科学家开发了一种快速、高灵敏度的指纹测试，只需几秒钟就能确定某人是否使用过可卡因。药物检测是缓刑服务机构、监狱、法院和其他执法机构的常规做法。然而，传统的测试方法有其局限性。在检测体液时，可能存在生物危害，通常需要严格的储存和处置方法。

在这种新方法中，指纹是从色谱纸上提取的，这是一种称为纸喷雾质谱法的技术的一部分。当有人服用可卡因时，他们在代谢毒品的过程中会分泌出苯甲酰ecgonine和甲基ecgonine的痕迹，这些化学指标存在于指纹残留物中。重要的是，即使洗手后仍能检测到这些痕迹。

预计这项技术将在未来十年内引入药物测试，供执法机构使用。

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快餐包装中的有害物质会在人体中残留

研究表明，许多知名连锁餐厅的快餐包装纸广泛使用对人体有害的全氟和多氟烷基物质(PFASs)。

现在已经开发出一种及时的新方法，使研究人员能够对三种形式的全氟辛烷磺酸进行放射性标记，并追踪这些化学物质进入人体后的去向。该方法比以往基于质谱的方法耗时更少。

因此，研究人员已经能够确定哪些PFASs积聚在哪些器官中，并揭示了一些令人惊讶的结果。作者说，这对健康的影响远远超出了最初的研究。即使这些化合物的变化很小，研究人员也能看到大脑摄取的差异，这可能对神经系统产生重要影响。

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便携式质谱仪可以帮助法医调查

几十年来，质谱仪提供了一种相对快速和高灵敏度的分析和检测化合物的方法。然而，它们笨重的尺寸阻碍了它们作为现场工具的应用。研究人员现在已经创造出一种小型化、便携的版本，它保留了它大哥的灵敏度。

这项新技术在陶瓷和玻璃板上采用了一种称为“微光刻”的工艺，使传统质谱法中使用的离子阱小型化。两板之间的空间，也就是作用发生的地方，只有不到一毫米宽，这使得离子阱比传统的离子阱要轻一百倍。

这一发展为无数可能的应用打开了大门。建议的一些用途包括机场的爆炸物探测和现场法医调查，这些地方需要快速周转。

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慢性疾病的风险受到我们摄入的糖的类型的影响

研究表明，我们摄入的糖的种类，而不仅仅是卡路里的摄入量，可能会影响我们患高血压和糖尿病等慢性疾病的几率。

在正常饮食的同时，研究人员给雌性大鼠喂食葡萄糖、果糖或白开水作为对照，持续八周，并监测它们的健康状况。研究人员发现，喂食糖溶液的老鼠比对照组消耗更多的卡路里，而且喂食葡萄糖的老鼠的总卡路里摄入量高于喂食果糖的老鼠。然而，令人惊讶的是，只有果糖组表现出最终体重的显著增加。与葡萄糖组相比，果糖组也显示出更多血管疾病和肝损伤的标志物。这些症状包括高甘油三酯、肝脏重量增加、肝脏脂肪燃烧减少(这是导致脂肪肝的一个因素)和主动脉松弛受损(这会影响血压)。

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新材料可以把水变成燃料

为了制造实用的太阳能燃料，科学家们一直在努力开发一种被称为光阳极的低成本高效材料，这种材料能够利用可见光作为能量源分解水。在过去的四十年里，研究人员只发现了16种这样的光阳极材料。现在，使用一种新的高通量方法来识别新材料，一个团队发现了12种有前途的新光阳极。

为了实现这项令人兴奋的工作，研究人员将计算和实验方法结合起来，首先挖掘材料数据库中潜在有用的化合物，根据材料的性质进行筛选，然后使用高通量实验快速测试最有希望的候选化合物。

科学家们现在有12种新的潜在的光阳极来制造太阳能燃料，并有一个新的材料发现管道来促进未来的发现。

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