2017年应用科学领域最令人兴奋的7项进展

石墨烯筛将海水转化为饮用水

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广泛的关注。现在，研制能够筛分普通盐的膜已经取得了令人瞩目的进展。

石墨烯氧化物膜已经证明了过滤小纳米颗粒、有机分子和大盐的能力。然而，到目前为止，它们还不能分离常见的盐，所以它们不是一种有效的脱盐技术。来自曼彻斯特大学的一个团队进一步开发了这项技术，现在能够精确控制膜上孔隙的大小。

当普通盐溶解在水中时，它们周围就会形成一层水分子的“外壳”。这种分子特性使得氧化石墨烯薄膜上的微小毛细血管能够阻止盐和水一起流动。水分子可以通过膜屏障和流动异常快，这是理想的应用这些膜海水淡化。这项研究展示了这项技术在现实世界中的潜力，可以为数百万难以获得足够清洁水源的人提供清洁饮用水。

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新的快速检测方法可以识别葡萄中的野火污染

葡萄酒生产商和葡萄种植者有了一种新的强大工具，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是主观判断，他们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，随着农作物束之高阁，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，可以精确地测量出在葡萄酒生产前存在于水果中的挥发性酚的含量。挥发性酚是葡萄暴露在烟雾中吸收的化合物，会影响葡萄酒的风味。

该技术也可以应用于葡萄酒发酵和陈酿后，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情况

科学家开发了一种快速、高灵敏度的指纹测试，只需几秒钟就能确认某人是否使用过可卡因。缓刑服务机构、监狱、法院和其他执法机构经常使用药物检测。然而，传统的测试方法有其局限性。在检测体液的地方，可能存在生物危害，通常需要严格的储存和处理方法。

在这种新方法中，指纹是在色谱纸上采集的，这是一种称为纸喷雾质谱的技术的一部分。当有人服用可卡因时，他们在代谢毒品时排泄出苯甲酰野芹碱和甲基野芹碱的痕迹，这些化学指标存在于指纹残留物中。重要的是，即使洗手后，这些痕迹仍然可以检测到。

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通过人体追踪

研究表明，众所周知对人体有害的全氟化和多氟化烷基物质(PFASs)被广泛用于许多受欢迎的连锁餐厅的快餐包装纸。

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PFASs进行放射标记，并跟踪这些化学物质进入人体后的命运。该方法比以往的质谱法耗时更短。

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。即使化合物的变化非常小，研究人员也能看到大脑摄取的差异，这可能会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方法来分析和检测化合物。然而，它们庞大的体积阻碍了它们作为现场工具的应用。研究人员现在已经创造了一个小型化的便携式版本，保留了它的老大哥的灵敏度。

这项新技术结合了一种在陶瓷和玻璃板上的“微光刻”工艺，使传统质谱法中使用的离子阱小型化。两块板之间的空间，也就是发生反应的地方，不到一毫米宽，使得离子阱比传统的轻一百倍，也小一百倍。

这一发展为无数可能的应用打开了大门。一些建议的用途包括在机场进行爆炸探测和现场法医调查，在这些情况下，快速转身是必不可少的。

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患慢性疾病的风险受到我们摄入糖的类型的影响

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

雌性大鼠在正常饮食的同时，给予葡萄糖、果糖或白开水作为对照，为期八周，并监测它们的健康状况。研究人员发现，喂食糖溶液的大鼠比对照组消耗了更多的卡路里，而且喂食葡萄糖的大鼠的总卡路里摄入量高于喂食果糖的大鼠。然而，令人惊讶的是，只有果糖组的最终体重显著增加。与葡萄糖组相比，果糖组还显示出更多的血管疾病和肝损伤标志物。这些因素包括高甘油三酯、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)以及影响血压的主动脉松弛受损。

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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低成本、高效的材料，即光阳极，这种材料能够利用可见光作为能源来分解水。在过去的四十年里，研究人员只发现了16种这种光阳极材料。现在，一个团队使用一种新的高通量识别新材料的方法，发现了12种有前途的新型光阳极。

为了完成这项令人兴奋的工作，研究人员结合了计算和实验方法，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前途的候选化合物。

科学家们现在有12个新的潜在的光电阳极来制造太阳能燃料，以及一个新的材料发现管道来促进未来的发现。

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