相关论文登上《自然》杂志封面。图片来源：英国《自然》网站美国哈佛大学领导的研究团队设计并测试了一种称为“赛博胚胎”的柔性电极神经信号记录平台。这是一种专为发育中的大脑“量身打造”的生物电子平台，可通过胚胎发育实现全脑探针植入。其有望揭示胚胎是如何随发育逐步建立起神经环路的，以及神经环路与复杂行为之间的关联。该成果在神经科学领域具有里程碑意义，相关研究作为封面文章发表在新一期《自然》杂志上。这一成果被认为是首个实现对非透明胚胎中发育期大脑活动进行毫秒级电生理记录的技术突破，为研究神经发育机制、理解相关疾病以及推动脑机接口技术发展提供了全新工具。该系统的独特之处在于其出色的机械适应性，能够随着大脑从二维结构向三维形态转变同步调整，从而稳定地记录脑电活动。团队选用了PFPE作为电极绝缘层，这种氟化弹性体不仅具备极高的柔韧性和良好的生物相容性，还支持亚微米级金属线路的高精度制造。目前，由该材料...
天文学家探测到一个距离地球约100亿光年的“迷你光晕”结构。这是有史以来发现的最遥远的此类结构，距离是此前已知光晕的两倍。这一“宇宙探针”的发现，为理解宇宙中那些塑造星系团演化的力量提供了重要线索，标志着在探索宇宙隐藏机制方面迈出关键一步。相关研究成果发表于新一期《天体物理学杂志快报》。所谓“迷你光晕”，是由弥漫在星系团内部空间的高能带电粒子构成，这些粒子与磁场相互作用，发出可以从地球上探测到的无线电波。这类信号通常非常微弱，但其分布广泛，覆盖范围可达数百万光年，因此被认为是研究宇宙演化历史的重要“探针”。新发现的“迷你光晕”正是围绕着遥远星系团的巨型高能粒子云。研究表明，早在宇宙诞生仅约40亿年后，整个星系团就已被高能粒子和磁场所包围，经历了持续而剧烈的能量过程。由加拿大蒙特利尔大学和英国杜伦大学计算宇宙学研究所领导的团队，此次分析了来自低频阵列（LOFAR）射电望远镜的数据。LOF...
研究团队借助新型光遗传学工具筛选广谱抗病毒化合物。图片来源：美国麻省理工学院美国麻省理工学院领衔的研究团队借助创新性光遗传学技术，鉴定出3种能激活细胞天然防御系统的化合物——IBX-200、IBX-202和IBX-204。这项发表于新一期《细胞》杂志的研究显示，这些化合物或将成为对抗多种病毒的有力武器，助力广谱抗病毒药物研发。研究团队采用自主研发的光遗传学筛选技术，从近40万种化合物中精确定位出这3种“细胞防御激活剂”。实验证实，在人体细胞中，这些化合物能有效抵御呼吸道合胞病毒、疱疹病毒和寨卡病毒的侵袭。而小鼠模型实验显示，IBX-200对疱疹病毒感染具有显著疗效。与传统靶向特定病毒的策略不同，新研究着眼于增强细胞自身的防御机制，扰乱病毒的复制策略。这种创新策略的关键在于激活宿主细胞的“综合应激反应”通路，这是细胞在感知病毒双链RNA时会启动的天然防御系统，能通过暂停蛋白合成来阻断病毒...
新技术通过分析新型半导体光电导性，有望加速更高效太阳能电池板的开发。图片来源：MIT官网美国麻省理工学院（MIT）团队开发出一种全自动机器人系统，可大幅加快对新型半导体材料的性能分析和测试速度。这项发表于《科学进展》杂志的技术突破，将极大提升当前对高效太阳能电池板材料的研发进程，还将为下一代高效、环保电子器件的诞生铺平道路。在寻找更高效的半导体过程中，人们需要检测一种关键电学特性——光电导性，即材料在光照下的电响应能力。目前这一过程通常依赖人工操作，效率较低，严重制约了新材料的研发速度。而新开发的机器人系统能在无需人工干预的情况下自动检测，速度快而且精度高。该系统的创新之处在于结合了机器人技术、机器学习和材料科学知识。团队将人类专家的经验融入机器学习模型中，使机器人能自主判断探针接触材料的最佳位置，从而获得最丰富的信息。同时，系统还配备了专门的路径规划算法，能快速找到在不同接触点之间移...
美国芝加哥大学团队开发了一种更为灵敏的液体活检技术，该方法利用RNA而不是传统的DNA来检测癌症。这一创新方法在使用患者血液样本进行测试时，识别出早期结直肠癌的准确率达到95%，显著优于现有的非侵入性检测手段。这项研究发表于最新一期《自然-生物技术》杂志。当肿瘤细胞死亡并分解时，它们会将遗传物质释放到血液中。目前的标准液体活检技术主要依赖于这些漂浮的DNA片段，即循环游离DNA（cfDNA），来进行癌症检测。然而，在疾病早期阶段，由于肿瘤细胞仍在快速增殖，血液中的cfDNA含量往往较少，这限制了早期诊断的准确性。与之不同的是，分析RNA可以提供关于基因活动的重要线索，因为RNA的存在，表明细胞正在积极地工作和构建蛋白质。此次团队探索了使用循环游离RNA（cfRNA）而非cfDNA的可能性。通过对结直肠癌患者的样本进行分析，团队不仅检测出人类细胞cfRNA的修饰情况，还发现了肠道微生物群...
美国能源部SLAC国家加速器实验室联合多国团队通过超快激光加热技术，将黄金加热至熔点14倍以上，其仍保持晶体结构，一举颠覆了长期以来的“熵突变”理论。该研究首次实现在极端高温材料中对原子温度的直接测量，颠覆了人们对物质超热现象的传统认知，相关成果发表在最新一期《自然》杂志上。传统理论认为，超热晶体存在“熵突变”临界点，即当晶体熵与液态熵相等时（约为熔点3倍），固体将丧失稳定性。但此前，极热物质的温度测量一直是学界难题，实验因材料在抵达该临界点前就发生分解而无法验证这一理论。研究团队利用斯坦福直线加速器中心的超短脉冲激光，以超过1015K/s的速率加热50纳米厚的多晶金箔；同时借助高分辨率非弹性X射线散射技术，通过探测样本中原子振动速度直接测量离子温度，结果发现黄金在约19000K（相当于14倍熔点）时仍保持固态。实验的关键突破在于实验的超快时间尺度——在材料来不及膨胀的40飞秒内完成测...
研究人员展示新型铝离子阱装置。图片来源：NIST美国国家标准与技术研究院（NIST）研究团队14日在《物理评论快报》杂志上发表一项重要成果：他们通过将铝离子捕获于离子阱中改进了原子钟，使其精度创下小数点后19位的惊人纪录。这项突破有望推动国际单位制中“秒”的重新定义，并促进量子技术的发展。这款新型原子钟在光学时钟的两大核心指标上均实现突破：其准确度较此前纪录提升41%；稳定性更是达到其他原子钟的2.6倍。研究团队表示，打造史上最精准的时钟不仅有望拓展物理学边界，更能让科学家以全新视角认识世界。铝离子因其得天独厚的特性成为理想选择：其振荡频率比现行“秒”定义基准的铯原子更为稳定，且对环境干扰具有极强抗性。研究团队历时20载持续优化，从激光系统到离子阱结构，乃至真空腔体都经过精密改造。团队创新镀金工艺，通过加厚离子阱金涂层降低电阻，有效抑制铝离子扰动；接着，他们改良真空系统，采用钛合金腔体...
两个原子厚的铁和钯层（左图，黄色/红色）。图片来源：德国于利希研究中心德国于利希研究中心的研究人员研制出全球首个二维半金属材料并获实验证实。该材料是一种仅允许单一自旋方向（“自旋向上”或“自旋向下”）电子导电的材料。相关成果发表于最新一期《物理评论快报》，标志着新一代高能效自旋电子学材料研究取得重要突破。半金属是实现自旋电子器件的关键材料。与传统导体不同，半金属只允许一种自旋方向的电子通过，因此成为自旋电子学的理想选择。这一新兴的信息技术不仅利用电子的电荷，还能利用其自旋进行数据存储与处理，而传统电子技术则只能利用电荷。然而，以往所有已知半金属都只能在极低温环境下工作，而且其表面常常失去所需的特殊电子特性，极大限制了实际应用。现在，研究人员在钯晶体上构建出一种由铁和钯组成、厚度仅为两个原子的超薄合金，首次实现二维半金属性。他们借助先进的“自旋分辨动量显微镜”技术，精确测量到该合金仅允许...
一项发表在最新一期《科学》杂志上的研究提供了有力证据，表明人类大脑中掌管记忆的区域——海马体，在成年乃至老年阶段仍可持续生成新的神经元。这项研究由瑞典卡罗林斯卡医学院主导，解答了一个长期争议的核心问题，即成年人大脑是否仍具有可塑性。海马体是大脑中负责学习和记忆的重要区域，也与情绪调节密切相关。早在2013年，卡罗林斯卡医学院乔纳斯·弗里森教授团队就曾通过一项高影响力研究发现，成年人的海马体仍可生成新的神经元。他们通过测量脑组织中DNA的碳-14含量，推断出细胞形成的时间。然而，由于缺乏直接证据表明成年人大脑中真正存在“神经元前体细胞”，也就是生成新神经元的源头细胞，因此，科学界仍有不少争议。在这项新研究中，团队分析了多个国际生物样本库中0—78岁人群的脑组织。他们采用了一种名为“单核RNA测序”的方法，对单个细胞核中的基因活性进行分析，并结合流式细胞术来研究细胞特性。通过引入机器学习算...
美国加州大学戴维斯分校团队开发出一种研究性脑机接口，有望帮助因神经系统疾病而失去说话能力的人重新“发声”。这项成果发表在最新一期《自然》杂志上，展示了该技术如何在人尝试说话时，立即将大脑活动转化为语音，从而创建出一种“数字声带”。这项技术已在一名患有肌萎缩侧索硬化症（俗称“渐冻症”）的参与者身上测试成功。他通过植入式脑机接口，借助计算机与家人实时对话，不仅可以控制语调，还能唱出简单的旋律。此前的语音脑机接口主要将神经活动翻译成文本，类似于发送短信，存在延迟并影响自然交流。而这种新型实时语音合成系统则更接近于语音通话，使用户能够更自然地参与对话。新植入式脑机接口系统由4个微电极阵列组成，电极通过手术植入大脑中负责语音生成的区域。当参与者试图说话时，电极记录下神经元的活动，并将信号传输到外部计算机进行解码，最终重建语音输出。团队还开发了一种新算法，能将每一时刻的大脑活动精确转换为对应的语音...
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