磷与碳、氢、氧、氮、硫是地球生命必需的6种关键元素。磷和氢结合会生成磷化氢气体，不仅危险、容易爆炸，还含有剧毒。在宇宙中，木星、土星等气态巨行星的大气层里也存在磷化氢。科学家一直认为，这可能是“不需要氧气就能活的生物”（厌氧生物）存在的线索——在地球上，大气层里自然产生的磷化氢特别少，大部分是有机沼泽物质的副产品。美国加利福尼亚大学圣迭戈分校天文学和天体物理学教授Adam Burgasser领导的国际研究团队，在一颗名为Wolf1130C的古老冷褐矮星大气中探测到磷化氢。近日，相关成果发表于《科学》。由于木星、土星等气态巨行星的大气层含有大量的氢，能够自然形成磷化氢，因此科学家一直认为其他恒星周围的气态巨行星大气层也应该有磷化氢，质量比它们更大的“亲戚”——褐矮星的大气层里应该也有这种物质。然而直到Wolf1130C被发现，这一点在此前的观测中并未被证实。Wolf1130C位于距离太阳...
新研究发现有机分子可以模拟无机材料的量子力学行为，以非凡效率将光能转化为电能。这一发现为制造超轻太阳能电池板开辟了新途径。图片来源：美国每日科学网站英国剑桥大学卡文迪什实验室的科学家，首次在有机材料中观测到一种曾被认为仅存在于无机金属氧化物中的量子效应。这些特殊的有机分子能借助该量子机制，以极高效率将光能转化为电能。这一突破有望催生更简单、更轻便、更廉价的太阳能电池。相关研究成果发表于新一期《自然·材料》杂志。此次研究聚焦于一种名为P3TTM的自旋自由基有机半导体。在这种材料中，每个分子的核心都有一个不成对的“单身”电子，使其具备独特的磁性与电子行为。此前，研究团队曾设计出这一分子家族，用于制造高亮发光的有机LED。然而，最新研究揭示了一个意想不到的现象：当这些分子紧密堆积时，其间的“单身”电子会展现出所谓的“莫特-哈伯德绝缘体”行为。也就是说，相邻位置上的“单身”电子之间相互作用，促...
随着芯片制造商不断缩小产品尺寸，他们正面临芯片计算能力的极限。如今，一款打破纪录的芯片巧妙地避开了这个问题，并可能带来更加可持续的电子设备制造技术。自20世纪60年代以来，要让电子产品性能更强，就意味着其基本构建单元晶体管需要更小、更密集地封装在芯片上。这一趋势被著名的摩尔定律概括为“微芯片上的组件数量每年都会翻一番”。但这一规律在2010年左右开始“动摇”。沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的李晓航（音）和同事如今发现，解决这一难题的方法或许不是让芯片继续变小，而是向上堆叠。相关研究10月17日发表于《自然-电子学》。研究人员设计了一种芯片，具有由两种半导体构成的41个垂直层，这些半导体由绝缘材料隔开。这种晶体管堆叠的高度大约是以往制造的任何晶体管的10倍。为了测试功能，团队制作了600个具有可靠相似性能的芯片，并用其中一些堆叠芯片实现了计算机或传感设备所需的几种基本操作。这些芯片的性能...
美国科学家在新一期《新英格兰医学杂志》上发表研究报告称，他们通过最新实验证明，快速基因组测序与解读可在数小时内完成。这一突破不仅创造了迄今人类全基因组测序最快纪录，更标志着临床医学的一大进步，有望为重症婴儿提供更精准、更及时的治疗。目前，临床常用的快速基因组测序，从样本接收到出具报告通常需要数天时间。然而，新生儿重症监护病房中的许多救治决策，必须在几小时内作出。尽管此前已有研究在数小时内可完成基因组测序，但尚未形成可推广、适用于常规临床使用的方案。在最新研究中，波士顿儿童医院、博德临床实验室与罗氏测序解决方案公司合作，模拟出一套高效工作流程：清晨从婴儿体内采集样本进行基因组测序，当天下午即可完成诊断并出具报告。研究团队使用罗氏测序解决方案的扩展测序原型，对15个人类样本进行了测序与分析，其中包括来自波士顿儿童医院的5个历史病例，以及来自该院新生儿重症监护室的7个病例。他们在样本处理方面...
由美国斯坦福医学院、英国莫菲尔德眼科医院、德国波恩大学等多家国际科研机构组成的团队，开发出一款视网膜下无线微芯片，结合一副高科技眼镜，首次真正提供“形式视觉”，成功帮助晚期老年性黄斑变性患者恢复了视力。在一项临床试验中，32名完成一年随访的参与者中有27人恢复了阅读能力。这项研究成果20日发表在《新英格兰医学杂志》上。该设备名为PRIMA，是首个为无法治愈的视力丧失患者恢复功能性“形式视觉”的眼部假体。“形式视觉”指能够感知形状和图案的能力，而不仅仅是感知光线。此前，所有尝试通过假体装置恢复视觉的努力大多仅能实现对光的感知。PRIMA设备由安装在一副眼镜上的微型摄像头负责捕捉外部图像，并通过红外光将图像实时投射到植入眼底的无线芯片上。芯片接收到红外信号后，将其转换为电刺激，从而替代因疾病而丧失功能的天然感光细胞，将视觉信息传递至视网膜中仍完好的神经元。这一装置是数十年研究、原型开发、动...
虽然嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法已彻底改变白血病等血癌的治疗格局，但一直难以攻克实体瘤。英国帝国理工学院与美国华盛顿大学等机构合作，在23日出版的《自然·生物医学工程》杂志发表最新研究称，他们利用经过“武器化”改造的CAR-T细胞，首次清除了小鼠体内的前列腺实体瘤。这一突破为人类对抗多种实体瘤带来了新希望。T细胞能通过癌细胞表面的突变蛋白锁定目标，发起攻击。然而，有些癌细胞却能逃避免疫监视。科学家因此改造T细胞，为其装上可识别癌细胞的“导航头”——嵌合抗原受体。CAR-T疗法已成功治疗部分血癌患者。尤其是CRISPR基因编辑技术的加入，让CAR-T细胞的升级更为精准高效。然而，实体瘤仍是CAR-T难以逾越的屏障。究其原因，一是实体瘤细胞表面蛋白复杂多样，靶点难寻；二是它们擅长释放“停止攻击”信号，麻痹免疫系统。为破解困局，团队尝试为CAR-T细胞加载白细胞介素-12等强力免疫刺...
《自然》杂志10月22日发表的一项研究，报告了科学家通过“时间反演”方案来探测量子动态的新进展。谷歌“量子AI”团队与其合作者称，他们通过逆转信息置乱的方式操控量子回路，可以探测量子计算机的特性并提升其性能。量子计算长期以来的目标，就是打造性能足以实现量子优势的量子计算机，在特定和理想的实用任务中超越经典计算机。要实现这一目标，需要通过降低噪声和克服缺陷来解决一系列难题。其中一个问题是探测系统中众多组件的量子动力学，以区分真实量子效应和经典噪声。这些系统可能难以研究，因为相互作用要素的行为不可预测且难以追踪，尤其是仅在特定时刻测量部分元件时。一个可能的解决方案涉及“时间反演”，即扰动系统后，让扰动向外扩散，然后反演系统以尝试逆转信息置乱，从而获得整体系统的信息。此次，研究团队在一个超导量子处理器中，使用“时间反演”方案，测量了高阶非时序关联子（OTOC）。OTOC是量子物理中表征系统混...
新型合金性能有望超越当前涡轮机和喷气发动机中使用的镍基合金。“现有超级合金在室温下具有延展性，在高温下保持稳定，并具备抗氧化能力。但其安全使用温度上限最高仅为1100摄氏度，这个温度对于充分发挥涡轮机或其他高温应用的效率潜力而言实在太低。”为此，德国卡尔斯鲁厄理工学院教授Martin Heilmaier团队开始寻求新的解决方案，并开发出由铬、钼和硅组成的新型合金。日前，相关研究成果发表于《自然》。高温金属对驱动飞机发动机、燃气轮机、X射线系统及其他先进技术至关重要。其中最耐热的当数难熔金属，如钨、钼和铬，它们的熔点均在2000摄氏度（约华氏3600度）左右或更高。尽管具有卓越的耐热性，这些金属仍存在重大缺陷：在常温下质地脆硬，暴露于氧气中会迅速氧化，导致在600至700摄氏度（约华氏1100至1300度）时就会失效。正因如此，它们只能用于特殊真空环境。“这款新型合金在室温下具备延展性，...
如果没有卫星信号、无法地图建模，机器人还能靠什么来导航？最近，澳大利亚昆士兰科技大学研究团队在国际期刊《科学-机器人学》上提出一种模仿人类大脑感知模式的新型导航方案，让机器人能够运用“类脑”识别环境位置，在无GPS、能耗受限等场景中实现高效自主定位。“我们希望机器人就像拥有大脑一样，在特定环境条件下，只需激活必要的感知部位、处理最关键的信息，从而大幅提升能效与适应性。”该项目负责人、昆士兰科技大学机器人与神经工程研究员亚当·海因斯对笔者表示，未来具备“类脑感知力”的机器人，或将以更低能耗适应更复杂的世界。这套系统被命名为LENS，其设计灵感源于大脑神经元的信息编码方式。“人类大脑是极高效的信息处理器，只需相当于20瓦功率的能量就能维持复杂的感知与决策功能。受这一机制启发，我们希望机器人也能以更少的能量完成更复杂的任务。”海因斯说。为了实现这一目标，研究团队采用了名为“动态视觉传感器”的...
一种结合基因表达数据的AI方法有助于加快药物研发。在用人体细胞的复杂数据进行训练后，一种人工智能（AI）模型有望为开发新药提供一条捷径。在这项10月23日发表于《科学》的研究中，科学家利用AI模型加快了从海量化合物中筛选候选药物的烦琐过程。北京大学教授邓宏魁认为，这是一幅蓝图，它创造了一个从自己的实验中学习的“智能”筛查系统。几十年来，研究人员一直通过大型化学数据库寻找药物，并测试每种化合物对实验室培育细胞的影响。近年来，研究人员期望利用新的筛选方法，审查过去10年积累的单细胞基因组数据，进而评估化合物是如何扰乱整个基因活性网络的，最终为药物发现开辟新的途径。然而，美国麻省理工学院的生物医学工程师Alex Shalek说，这通常会筛选数以万计或更多的化合物，成本高且费时、费力。为了找到一种利用基因组数据的简单方法，Shalek与其他研究人员和美国马萨诸塞州萨默维尔的一家生物技术公司Ce...
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