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《自然》(20260226出版)一周论文导读

  

《自然》(20260226出版)一周论文导读

  尖叫声是认们日常生活各方面持续存在的伴随现象,无论是橡胶底鞋在硬木地板上滑动、粉笔划过黑板、自行车刹车,还是带着髋关节置换物行走。

  当两个刚体相互滑动时,人们普遍认为尖叫声源于自激的黏滑振荡,而黏滑振荡则由摩擦系数随滑动速度增加而降低所触发。

  然而,大尺度界面的滑动可能涉及裂纹或滑移脉冲的传播。当软体在硬体上滑动时,这种区别尤为明显,此时的大变形和材料失配会通过张开幕式滑移脉冲导致脱离。

  以往研究主要集中在慢速滑动,此时脉冲传播缓慢且不产生尖叫声。尽管软-硬界面的尖叫声被认为与黏滑振荡有关,但其机制仍不清楚。

  作者通过实验研究了在能产生尖叫声的速度下滑动的软-硬界面。高速成像和声学分析表明,张开幕式脉冲以近似于软材料剪切波速的速度传播,在不同材料中调节着局部滑移。

  在平坦样品中,这些脉冲不规则并产生宽频声发射。引入薄的表面脊线能约束脉冲传播,使其重复频率一致,与滑动块的第一剪切模态相匹配,并在此频率产生尖叫声。

  这些发现揭示了一种结构驱动的机制,该机制能稳定双材料摩擦中的破裂。几何约束抑制了竞争模态,将不规则的二维动力学转化为相干的一维脉冲序列,为从工程表面到地质断层的摩擦破裂研究提供了新的见解。

  体素化增材制造已成为复杂结构柔性生产的一项前景广阔的技术,在工程、光子学和生物学等领域具有多样化应用。然而,当前方法在分辨率与体构建速度之间仍面临取舍,限制了高分辨率三维结构的高效、柔性生产。

  研究者提出一种名为“全息光场数字非相干合成”的方法。该方法利用高速旋转潜望镜通过连续多角度投影来生成高分辨率的三维光分布,无需样品旋转。DISH方法通过对不同角度的全息图进行迭代优化,在远超物镜景深的1厘米范围内保持了19微米的打印分辨率,并能在仅0.6秒内实现毫米级物体的高分辨率原位三维打印。

  研究者使用多种粘度的丙烯酸酯材料验证了DISH方法的广泛兼容性。将DISH与流体通道相结合,他们实现了在低粘度材料中批量生产复杂多样的三维结构,展示了其在多个领域广泛应用的潜力。

  超导能隙定义了超导体中无耗散输运和集体现象出现的基本能量尺度。在层状高温铜氧化物超导体中,库珀对被限制在弱耦合的二维铜氧面内,在低于能隙的毫电子伏特能量范围内进行的太赫兹光谱研究,为了解垂直于超导层的集体超流体响应提供了重要信息。

  然而,在铜氧面内,集体超流体响应表现为能量远超超导能隙的等离激元电荷振荡,并被强耗散所掩盖。

  研究者报道了少层Bi2Sr2CaCu2O8+x中低于能隙的二维超流体等离激元的光谱学证据,并对其深亚衍射极限的太赫兹电动力学进行了空间分辨成像。

  通过将超导体置于自旋电子太赫兹发射器的近场中,揭示了这个独特的共振——该共振在体材料样品中不存在,且仅在超导相中被观测到——并通过绘制其几何各向异性和色散关系确定了其等离激元属性。

  至关重要的是,这些测量为理解二维空间中与动量和频率相关的超导转变提供了直接视角。

  位于约148.4纳米处的229Th核同质异能跃迁具有异常低的能量,为实现相干核操控和核钟提供了独特机遇。

  近期,特别是将大块229Th核素掺入透明晶体以及脉冲真空紫外激光器的发展,已能对该跃迁进行初步的激光光谱研究。然而,由于缺乏高功率、窄线宽的真空紫外激光,相干核操控一直未能实现。

  研究者报道了一种通过四波混频在镉蒸气中产生的、波长为148.4纳米的连续波激光。该光源输出功率超过100纳瓦,预期线赫兹,并支持宽范围波长调谐。

  相较此前所有190纳米以下的单频激光,其线宽实现了五个数量级的改善。他们发展了一种空间分辨外差技术,对四波混频诱导的相位噪声施加了严格的上限,从而验证了实现亚赫兹量级真空紫外激光线宽的可行性。

  这项工作解决了研制229Th核钟的核心挑战,并建立了一个宽可调谐、超窄线宽的真空紫外激光平台,有望应用于PG电子官网量子信息科学、凝聚态物理和高分辨真空紫外光谱学等领域。

  过敏性疾病是由针对环境抗原的过度II型免疫反应引起的。过敏状态的特征是存在过敏原反应性免疫球蛋白E,它在遇到过敏原时会触发肥大细胞脱颗粒,表现为瘙痒、水肿,严重时可导致过敏性休克。

  在过去的一个世纪里,过敏性疾病的患病率显著增加,这表明环境因素而非遗传因素介导了这种变化。尽管存在许多将环境与过敏联系起来的假说,但环境介导的过敏保护的生物学机制尚不清楚。

  研究者利用过敏性疾病小鼠模型证明,暴露于免疫刺激环境会产生交叉反应性适应性免疫记忆,这种记忆在遇到过敏原时会阻碍II型免疫反应。研究者发现,交叉反应性适应性免疫的参与可以预防未来的过敏致敏,并抑制已建立的过敏反应。

  在耐受原性环境中的交叉反应性也能预防过敏,即使在蛋白质序列相似性很低的情况下,这种效应也能扩展到抗原复杂的暴露环境。研究结果揭示了环境与过敏之间的机制性关系,对自然环境中适应性免疫的功能具有普遍意义。

  如果氢气能源技术作为绿色能源转型的一部分被广泛采用,预计人为源的氢气排放量将会上升。尽管大气中的氢气本身不具有辐射活性,但它通过化学效应影响甲烷、臭氧和水汽,从而对地球气候产生增温作用。

  预测大气对人为扰动的响应颇具挑战性,部分原因在于现代仪器记录的时间跨度有限。

  对冰芯中氢气的测量可以延长观测记录,提供关于人为和自然扰动以及生物地球化学过程在长时间尺度上对氢气水平控制的信息。然而,由于氢气在冰中具有高渗透性,对冰芯中氢气的测量非常困难。

  研究者展示了一项从格陵兰岛冰芯中获取的、跨越过去一千年的历史大气氢气记录。该记录显示,从工业革命前到现代,大气氢气浓度上升了70~111%,这与化石燃料燃烧直接排放的增加以及大气中氢气前体物浓度的升高相一致。

  前工业时代记录还显示,在小冰河期期间,氢气水平下降了4~25%,这表明氢气的生物地球化学循环可能对气候变化敏感。研究表明,在评估人为氢气排放增加带来的辐射影响时,应考虑氢气源汇对气候变暖的敏感性。