常用工具 医生入驻 免费问医生

《科学》(20250807出版)一周论文导读—新闻—科学网

2025-08-26 14:17:16 来源:知过必改网   

中央空调和普通空调究竟有哪些区别呢?

作者:未玖 来源:科学网微信公众号 发布时间:2025/8/10 21:08:41 选择字号:小 中 大
《科学》(20250807出版)一周论文导读

 

编译|未玖

Science,科学 7 AUG 2025, VOL 389, ISSUE 6760

《科学》,2025年8月7日,出版第389卷,周论6760期

  ?文导闻科


物理学Physics


Single-photon detection enabled by negative differential conductivity in moiré superlattices

莫尔超晶格中利用负微分电导率实现单光子探测

▲ 作者:KRYSTIAN NOWAKOWSKI, HITESH AGARWAL, SERGEY SLIZOVSKIY, ROBIN SMEYERS, XUEQIAO WANG, ZHIREN ZHENG, ET AL.

▲ 链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adu5329

▲ 摘要:

单个光量子探测对于量子信息、空间探索、读新先进机器视觉和基础科学至关重要。学网

在这项工作中,科学研究组介绍了一种利用莫尔材料中高光敏非平衡电子相的出版单光子探测机制。利用双层石墨烯/六方氮化硼超晶格中的周论可调谐带,他们设计了负微分电导和能够探测单光子的文导闻科灵敏双稳态。在这种状态下,读新研究组展示了在中红外(11.3微米)和可见波长(675纳米)以及温度高达25开尔文下的学网单光子计数。

该探测器为宽带高温量子技术提供了前景,科学与互补的出版金属氧化物半导体兼容,可无缝集成到光子集成电路中。周论分析结果表明,潜在的机制源于超晶格诱导的负微分速度。

▲ Abstract:

Detecting individual light quanta is essential for quantum information, space exploration, advanced machine vision, and fundamental science. In this work, we introduce a single-photon detection mechanism using highly photosensitive nonequilibrium electron phases in moiré materials. Using tunable bands in bilayer graphene/hexagonal boron nitride superlattices, we engineer negative differential conductance and a sensitive bistable state capable of detecting single photons. Operating in this regime, we demonstrate single-photon counting at mid-infrared (11.3 micrometers) and visible wavelengths (675 nanometers) and temperatures up to 25 kelvin. This detector offers prospects for broadband, high-temperature quantum technologies with complementary metal-oxide semiconductor compatibility and seamless integration into photonic-integrated circuits. Our analysis suggests that the underlying mechanism originates from superlattice-induced negative differential velocity.


Imaging collective quantum fluctuations of the structure of a complex molecule

复杂分子结构的集体量子涨落成像

▲ 作者:BENO?T RICHARD, REBECCA BOLL, SOURAV BANERJEE, JULIA M. SCH?FER, ZOLTAN JUREK, GREGOR KASTIRKE, ET AL.

▲ 链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adu2637

▲ 摘要:

由于海森堡测不准原理,分子的结构即使在基态也会围绕其平均几何构型涨落。通过实验观察这种基本的量子效应(特别是揭示结构量子涨落的集体性质),对于复杂分子而言仍是一个尚未解决的挑战。

在这项工作中,研究组通过X射线自由电子激光诱导11原子分子的库仑爆炸实现了这一目标。研究表明,结构涨落表现在通过同步检测单个分子原子碎片获得的离子动量的相关变化中。

尽管研究组的测量只覆盖了整个33维动量空间的一小部分,但该分析方案实现了探测这些变化,从而建立了一种使用库仑爆炸获取高维结构动力学信息的通用方法。

▲ Abstract:

Because of the Heisenberg uncertainty principle, the structure of a molecule fluctuates about its mean geometry, even in the ground state. Observing this fundamental quantum effect experimentally—particularly, revealing the collective nature of the structural quantum fluctuations—remains an unmet challenge for complex molecules. In this work, we achieved this for an 11-atom molecule by inducing its Coulomb explosion with an x-ray free-electron laser. We show that the structural fluctuations manifest themselves in correlated variations of ion momenta obtained through coincident detection of the atomic fragments from individual molecules. Our analysis scheme allows extracting these variations, despite our measurements covering only a fraction of the full 33-dimensional momentum space, thereby establishing a general approach for extracting information on high-dimensional structural dynamics using Coulomb explosion.


材料科学Materials Science


Strain-coupled, crystalline polymer-inorganic interfaces for efficient magnetoelectric sensing

应变耦合结晶聚合物-无机界面助力高效磁电传感

▲ 作者:BINBIN HE, YUANYUAN HE, WENHUI WANG, YINGZHI SUN, SHENGWEN KONG, JIN HUANG, ET AL.

▲ 链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt2741

▲ 摘要:

磁电传感有望用于柔性传感器,以最小的功耗提供对电场和磁场的精确检测。然而,其实际应用受限于磁电效应较弱和整体性能有限,特别是在机械应变下。

研究组通过界面共结晶策略制备了稳健的磁电聚合物—无机纳米复合材料。通过利用二硒化钒(VSe2)单层上的重氮化学,他们在铁磁性VSe2和铁电聚偏氟乙烯(PVDF)纳米晶体之间创建了一个亚分子平面界面。这种高度结晶的界面几乎没有可移动聚合物链,从而限制了能量耗散并增强了界面能量传递。

该可扩展复合薄膜具有优异的磁电性能,磁电容系数为23.6%。这些薄膜实现了超快磁电检测,与传统传感器相比,速度提高了近10倍,有望实现多功能材料(如热电制冷器)集成到可穿戴设备。

▲ Abstract:

Magnetoelectric sensing holds promise for flexible sensors, offering precise detection of both electric and magnetic fields with minimal power consumption. However, its practical use has been constrained by weak magnetoelectric effects and limited overall performance, particularly under mechanical strain. Herein, we fabricated robust magnetoelectric polymer-inorganic nanocomposites through an interfacial cocrystallization strategy. By leveraging diazonium chemistry on vanadium diselenide (VSe2) monolayers, we created a submolecular-flat interface between ferromagnetic VSe2 and ferroelectric poly(vinylidene fluoride) (PVDF) nanocrystals. This highly crystalline interface has few mobile polymer chains and thus limits energy dissipation and enhances interfacial energy transfer. The scalable composite films show exceptional magnetoelectric performance, with a magnetocapacitive coefficient of 23.6%. These films enable ultrafast magnetoelectric detection, approaching a 10-fold increase in speed compared with conventional sensors, and offer opportunities for integrating multifunctional materials such as thermoelectric coolers into wearable devices.


Three-dimensional nucleation and growth of deformation twins in magnesium

镁中变形孪晶的三维形核与长大

▲ 作者:SANGWON LEE, MICHAEL PILIPCHUK, CAN YILDIRIM, DUNCAN GREELEY, QIANYING SHI, TRACY D. BERMAN, ET AL.

▲ 链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adv3460

▲ 摘要:

镁合金的重量是铝的三分之二,有望减少交通工具的燃料消耗。这些进步取决于人们优化变形孪晶理想效应的能力,变形孪晶是在机械应力下形成的三维(3D)微观结构域。

此前仅通过表面或薄膜测量来进行表征,研究组使用晶体塑性有限元分析支持的暗场X射线显微镜,在介观视场上对嵌入晶粒内的变形孪晶进行了3D原位表征。结果揭示了三重结在孪晶形核中的作用以及孪晶生长的顺序和不规则性,表明孪晶—晶粒结、孪晶—孪晶结和孪晶界是位错局部积累的位置。

▲ Abstract:

At two-thirds the weight of aluminum, magnesium alloys have the potential to reduce the fuel consumption of transportation vehicles. These advancements depend on our ability to optimize the desirable versus undesirable effects of deformation twins, which are three-dimensional (3D) microstructural domains that form under mechanical stresses. Previously only characterized through surface or thin-film measurements, we present 3D in situ characterization of deformation twinning inside an embedded grain over mesoscopic fields of view using dark-field x-ray microscopy supported by crystal plasticity finite element analysis. The results revealed the role of triple junctions on twin nucleation and the sequence and irregularity of twin growth and showed that twin-grain junctions, twin-twin junctions, and twin boundaries were the sites of localized dislocation accumulation.


生命科学Life Science


The membrane skeleton is constitutively remodeled in neurons by calcium signaling

膜骨架通过钙信号传导在神经元中组成型重塑

▲ 作者:EVAN HELLER HTTPS://ORCID.ORG/0009-0005-4405-7089, NAINA KURUP HTTPS://ORCID.ORG/0000-0003-2160-0622, AND XIAOWEI ZHUANG

▲ 链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn6712

▲ 摘要:

神经元膜骨架采用周期性晶格结构,其中肌动蛋白丝由内收蛋白和原调节性蛋白覆盖,形成环状结构,沿神经突由光谱蛋白四聚体连接。这种膜相关周期性骨架(MPS)对许多神经元功能都很重要。

使用活细胞超分辨率成像,研究组意外发现MPS是动态的,在轴突中进行局部解体和重塑。MPS重塑是由钙信号驱动的,通过蛋白激酶C介导的内收蛋白磷酸化导致肌动蛋白环失稳,并通过钙蛋白酶降解光谱蛋白。

Formin是一种肌动蛋白成核和聚合酶,在MPS重塑和维持中起双重作用。MPS重塑通过神经元活动增强,并在功能上促进内吞作用。该研究结果强调了动态膜骨架结构在神经元功能中的重要性。

▲ Abstract:

The membrane skeleton in neurons adopts a periodic lattice structure in which actin filaments, capped by adducin and tropomodulin, form ring-shaped structures connected by spectrin tetramers along neurites. This membrane-associated periodic skeleton (MPS) is important for many neuronal functions. Using live-cell super-resolution imaging, we found that the MPS is surprisingly dynamic, undergoing local disassembly and reformation constitutively in axons. MPS remodeling is driven by calcium signaling, leading to actin-ring destabilization through protein kinase C–mediated adducin phosphorylation and to spectrin degradation by calpain. Formin, an actin-nucleating and -polymerizing enzyme, plays a dual role in MPS remodeling and maintenance. MPS remodeling is enhanced by neuronal activity and functionally facilitates endocytosis. Our results highlight the importance of a dynamic membrane skeletal structure in neuronal function.


Immune system influence on physiology

免疫系统对生理的影响

▲ 作者:MATTHIAS NAHRENDORF, FLORENT GINHOUX AND FILIP K. SWIRSKI

▲ 链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adx4380

▲ 摘要:

免疫系统的核心功能是通过保护机体免受危险的外部和内部压力源的影响来维持体内平衡。免疫的操作工具箱包含多种过程,如吞噬、抗原识别、细胞杀伤以及细胞因子和抗体的分泌。

尽管免疫细胞之间相互作用,但它们也通常与其他器官系统相关的细胞交流,包括神经、循环、代谢、肌肉骨骼、内分泌和造血。这种丰富的交叉对话表明免疫力超越了防御和体内平衡:它是一个参与生命所需的许多生理过程的网络。白细胞通过进入循环系统并栖息在每个组织中,感知、解释和调节生物过程。

在这篇综述中,研究组重点介绍了最近的研究,这些研究说明了免疫系统调节生理的双向和共生关系。

▲ Abstract:

The immune system’s central function is to maintain homeostasis by guarding the organism against dangerous external and internal stressors. Immunity’s operational toolbox contains diverse processes, such as phagocytosis, antigen recognition, cell killing, and secretion of cytokines and antibodies. Although immune cells interact with each other, they also communicate with cells typically associated with other organ systems, including the nervous, circulatory, metabolic, musculoskeletal, endocrine, and hematopoietic. This abundant cross-talk shows that immunity transcends defense and homeostasis: It is a network that participates in many physiological processes necessary for life. By accessing the circulation and inhabiting every tissue, leukocytes sense, interpret, and regulate biological processes. In this Review, we highlight recent studies that illustrate the often bidirectional and symbiotic relationships through which the immune system regulates physiology.

 特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。

希望以上内容对您有帮助。

阅读全文
相关推荐
时尚视频推荐精选问答
养生文章推荐
评论:借鉴别人家的摘牌经验进一步完善A股退市制度

民营企业成稳外贸主力

评论:借鉴别人家的摘牌经验进一步完善A股退市制度
摘牌的戏码这两天陆续在别人家的市场中上演:先是老千股华多利集团没有防备地在交易中突然被港交所除牌华多利集团遭香港联合交易所停牌原因始末);后有一度飙涨4500%的妖股稳盛金融收到纳斯达克的摘牌通知。不
信捷电气亮相第四届EESA储能展

中欧班列10年累计开行7.7万列(新数据 新看点)

信捷电气亮相第四届EESA储能展
/绿色碳生态/智储创时代/第四届EESA储能展2025年8月13日-15日国家会展中心(上海)本次展会,信捷电气携众多储能解决方案重磅亮相,作为工业自动化行业的领军企业,信捷电气始终秉持聚焦客户需求,
1—7月福建省对拉美进出口破千亿元

就等你了!《如何快速且准确地检测化工产品及原材料的水分含量》报名开启

1—7月福建省对拉美进出口破千亿元
东南网8月16日讯 福建日报记者 廖丽萍 通讯员 郑雅君) 近年来,福建省与拉美地区的双边贸易快速增长,经贸合作持续深化。据厦门海关统计,今年1—7月,福建省对拉美进出口1145.34亿元
Crocs携手《吃豆人》推出全新联名鞋款

央行决定降准0.25个百分点

Crocs携手《吃豆人》推出全新联名鞋款
Crocs近两年有多受欢迎大家都是有目共睹的,凭借着富有辨识度的设计迅速出圈。经典的鳄鱼鞋型和标志性洞洞,在色彩和细节上加以调整,使其迅速切入并占领市场。《吃豆人》是一款出名的电子游戏,由同名街机游戏
深圳证券交易所:皮阿诺连续两个交易日股票交易异常波动

7月份我国外汇市场运行保持理性有序

深圳证券交易所:皮阿诺连续两个交易日股票交易异常波动
10月23日晚间,皮阿诺(002853.SZ)公告称,公司于2022年10月20日、2022年10月21日连续两个交易日内收盘价涨幅偏离值累计超过 20%,根据深圳证券交易所的有关规定,属于股票交易异
青山不墨林区生产实木家具企业如何转型?

7月份商品住宅销售价格小幅波动

青山不墨林区生产实木家具企业如何转型?
4月6日在CCTV1黄金档 20:00,34集电视剧《青山不墨》几十载风云变幻一代又一代林业人怀揣热情奉献着青春电视剧《青山不墨》所演绎的全国劳动模范原型人物们“还大山以绿色,还林区以富饶”当做毕生追
步入新时代,持续见证柏森家居新征程

4x12米自建房设计图

步入新时代,持续见证柏森家居新征程
还有一个月时间,即将迎来广东三大家具展,作为现代实木家具领导品牌的柏森,一直是中国最高品质商业设计展——深圳国际家具展的常客,并且每一次的亮相都引起业界极大关注。
深圳证券交易所春节放假安排2018通知 2月15日起休市

中欧班列10年累计开行7.7万列(新数据 新看点)

深圳证券交易所春节放假安排2018通知 2月15日起休市
深圳证券交易所:关于2018年部分节假日休市安排的通知;根据中国证监会《关于2018年部分节假日放假和休市安排的通知》证监办发〔2017〕84号),现将2018年部分节假日休市安排有关事项通知如下:一
12月12日到12月18日 开封市区又要大面积停电

消费维权义工 “浙”里最美

12月12日到12月18日 开封市区又要大面积停电
12月12日到12月18日 开封市区又要大面积停电发布时间:2017-05-12 10:26 来源:豫都网 我来说说 我要投稿[摘要]12月12日~18日,全市16处电力设施按计划需要停电检修,边村、
印度古吉拉特邦的风电累计装机容量居首

前7月铁路完成固定资产投资3713亿元

印度古吉拉特邦的风电累计装机容量居首
近日,2025年第一季度Q1)印度风能装机容量实现了显著增长,增加了1.8吉瓦。与2024年同期的1.15吉瓦相比,这一数字代表了63%的同比增长。据Mercom India Research提供的数