今日微纳/光电/半导体/材料快报

ONE

Nature: Planning chemical syntheses with deep neural networks and symbolic AI

为了规划有机小分子的合成，化学家们一般使用逆合成分析技术，这是一种将目标分子递归转化为更简单的前体的技术。计算机辅助的逆向合成是一种有用的工具，但目前速度很慢并且质量不理想。这篇文章作者使用蒙特卡洛树搜索和符号人工智能（AI）来发现逆合成路线。他们将蒙特卡洛树搜索与指导搜索的扩展策略网络以及筛选网络结合，来预先选择最有希望的反合成步骤。这些深层神经网络是基于大量曾经发表过的有机化学反应来进行训练的。这个系统比传统的计算机辅助搜索方法快30倍。而且在双盲AB测试中，化学家们平均认为这个系统生成的路线与文献报道的路线相当。

DOI: 10.1038/nature25978

https://www.nature.com/articles/nature25978

TWO

Science: Bioinspired spring origami

折纸可以将物体折叠成艺术，工程和生物系统中的各种形状。 与常见的纸张折叠物体相比，蠼螋（一种昆虫）的翅膀有一个精致的自然折叠系统，而目前的折纸模型无法充分描述。 这种不同寻常的折叠系统在飞行期间通过双稳态锁定机制保持打开，并且在没有肌肉驱动的情况下快速自折叠。 这篇文章揭示了这些独特的功能来自于富含蛋白质的蠼螋翅膀关节像弹簧一样的延伸和旋转。 受到这个生物翅膀的启发，作者建立了一个弹簧折纸模型，有效的拓宽了传统折纸的折叠设计空间，并可以制造出具有可编程仿生变形功能的精确可调的四维打印物体。

DOI: 10.1126/science.aap7753

http://science.sciencemag.org/content/359/6382/1386

THREE

Nature: Room-temperature nine-μm-wavelength photo-detectors and GHz-frequency heterodyne receivers

众所周知由于热诱导的暗电流，8至12微米波段的半导体光电探测器以及所有相关的应用（如成像，环境遥感和激光通讯等）很难在室温下实现，在这类器件中高灵敏度和高速度从未与高温操作兼容。这篇文章报道了一种室温下高性能9微米波长红外量子阱光电探测器。此探测器是基于一种亚波长金属谐振器制造成的超材料。室温下如此高性能是因为每个谐振器的光子收集区域比其电子区域大得多，从而大大减少了器件的暗电流。此外，器件物理面积的减小及其响应度的提高使我们能够利用量子探测器在室温下固有的高频响应。通过在探测器上混合两个量子级联激光器的频率作为外差接收机，作者测量了高于四千兆赫（GHz）的高频信号。因此，这种宽带室温探测器可以大大助力于诸如高速（千兆比特每秒）多通道相干数据传输和高精度分子光谱学的发展。

DOI: 10.1038/nature25790

https://www.nature.com/articles/nature25790