实验室构建的黑洞模拟结构（示意图）。图片来源：英国《新科学家》周刊网站法国巴黎卡斯特勒-布罗塞尔实验室科学家将光转化为流体以模拟时空结构，为探索黑洞等神秘天体提供了全新途径。相关研究论文发表于最新一期《物理评论快报》杂志。由于超大质量天体（如黑洞）难以直接观测，科学家常借助量子效应在实验室构建宇宙模型。在最新研究中，科学家利用光创造出高度可控的时空模拟系统。他们先将光约束在由反射性半导体材料构成的微型空腔内。光子在材料夹层间不断反射，与其中的电荷产生量子相互作用，最终使光呈现出液态物质的特性。通过精密调控激光，他们不仅能将这种光流体“雕刻”成与时空相同的几何结构，还能构建出类似黑洞事件视界（物质有进无出的临界边界）的特殊结构。这种高度可控的系统甚至可以模拟更复杂的时空结构。研究团队认为，最新系统有望验证霍金辐射强度与事件视界曲率的关系，但需要将实验环境降至更低温度以增强量子效应。西班牙...
瑞士苏黎世联邦理工学院与瑞士联邦材料科学与技术研究所联合团队开发出新型钙钛矿图像传感器，大幅提升了光利用效率和空间分辨率。这项成果发表于最新一期《自然》杂志。在图像传感器中，单个像素吸收相应波长的光，并将其转化为电信号。目前绝大多数图像传感器由硅制成，然而，硅传感器中的每个像素只能吸收约三分之一的入射光。新开发的图像传感器基于卤化铅钙钛矿。这种晶体材料同样是一种半导体。与硅不同的是，它特别易于加工，而且其物理特性可通过具体的化学组成进行调整。当钙钛矿中含有更多碘离子时，它能够吸收红光；如果添加更多溴元素，则能吸收绿光；加入更多氯元素，则能吸收蓝光。整个过程中无需任何滤光片，并且，这些钙钛矿像素层对其他波长仍然是透明的，允许它们穿透。这意味着红、绿、蓝像素可在图像传感器中垂直堆叠，而不像硅图像传感器那样只能并排排列。得益于这种设计，新图像传感器理论上可捕捉到比同面积传感器多3倍的光，同时...
明亮的快速射电暴穿越星系间介质（艺术图）。图片来源：美国哈佛—史密森尼天体物理中心宇宙中超半数普通物质（主要是由质子组成的重子物质）长期不知所踪，这一谜团困扰了天文学家数十年。如今，美国哈佛—史密森尼天体物理中心与加州理工学院在新一期《自然-天文学》杂志上发表研究称，宇宙中四分之三的普通物质其实就藏身于星系间的稀薄气体内。过去数十年间，虽然通过X射线和紫外线观测技术，科学家曾在星系间捕捉到这些物质的“蛛丝马迹”，但由于这些以高温低密度气体形式存在的物质太过稀薄，传统望远镜始终难以精确测量。转机发生在快速射电暴这一“宇宙信使”身上。研究团队通过分析60个不同距离的快速射电暴，其中最近的来自1174万光年外，最远的来自91亿光年外的星系，终于为这些“流浪”的物质找到了归宿——它们主要分布在星系间的广袤空间（星系间介质）中。团队解释道，快速射电暴这些转瞬即逝的宇宙闪光犹如穿透迷雾的探照灯。他...
以色列魏茨曼科学研究院科学家在新一期《自然》杂志发表文章称：他们利用基于酶工作原理的计算机新算法设计出高效人工合成酶。这种新型酶不仅能催化天然蛋白质无法完成的化学反应，其效率更达到人工智能（AI）设计酶的100倍，标志着“按需定制”高效酶的新阶段即将来临。传统计算机算法辅助设计的酶往往效率低下，需要耗费大量时间进行实验室优化。为突破这一瓶颈，研究团队独辟蹊径，选择“肯普消除”（一种涉及从特定底物碳原子上移除质子的非天然化学反应）作为验证案例。团队收集天然酶数据作为基础素材，通过计算将蛋白质序列分解成片段。这些片段经过重新组合后，由算法根据原子行为模型筛选出最理想的化学“骨架”。令人惊讶的是，算法推翻了原本认为酶的活性位点需要环状氨基酸的传统认知，计算显示非环状结构反而更高效，这一发现使催化效率获得显著提升。最终诞生的合成酶与天然酶相比，虽然氨基酸序列差异超过140处，却展现出相当高的催...
石墨烯中的量子自旋霍尔效应（艺术图）。蓝色和红色球体分别代表沿石墨烯边缘运动的自旋向上和自旋向下的电子。图片来源：荷兰代尔夫特理工大学荷兰代尔夫特理工大学科学家首次在无需外部磁场的条件下，观测到石墨烯中的量子自旋流。这一突破性发现为自旋电子学的发展提供了关键支持，标志着向实现量子计算和先进存储设备迈出了重要一步。相关成果发表于最新一期《自然-通讯》。这是科学家在实验中首次在石墨烯中演示了“量子自旋霍尔效应”。在这种效应下，电子会沿着石墨烯的边缘无损耗地流动，所有电子的自旋方向保持一致。自旋是电子的一种内禀量子特性，类似于一个微型磁针，可以指向“上”或“下”。利用电子自旋来传输和处理信息是自旋电子学的核心原理。这类器件有望成为下一代高速、低能耗电子设备、量子计算机以及先进存储系统的关键基础。长期以来，在石墨烯中实现量子级别的自旋输运通常需要施加强外部磁场，这不仅限制了其在芯片上的集成应用...
脑神经（艺术图）。图片来源：MedicalXpress网站由美国俄勒冈健康与科学大学主导的研究团队，在探索脑微观世界的道路上迈出重要一步：他们利用冷冻电子显微镜，首次揭示了大脑与小脑区域关键神经受体的结构和形态。这项研究发表在最新一期《自然》上，为理解运动控制、学习与记忆机制提供了重要基础，并能推进神经系统疾病新疗法的研发工作。小脑位于脑干后方，在协调身体运动、维持平衡以及参与认知功能方面发挥着核心作用。此次发现的受体结构，是神经元之间信息传递的关键部位，对于小脑发挥正常功能至关重要。当这些结构因损伤或基因突变而受损时，可能导致运动障碍及相关认知问题。而了解其分子构造，有助于开发针对性疗法。此次研究重点聚焦于一种特定类型的谷氨酸受体，这是大脑中最主要的兴奋性神经递质受体之一。这类受体聚集在小脑神经元之间的突触连接处，负责接收来自相邻细胞释放的神经信号。团队通过先进的冷冻电子显微镜技术，...
美国东北大学与布朗大学等机构科学家通过精确控制加热和冷却，即所谓的“热淬火”技术，让量子材料在导电与绝缘状态间精准切换。这项发表于最新一期《自然-物理学》的研究，将为现有电子技术带来巨大进步，未来采用量子材料的处理器，运行速度有望达到现有硅基芯片的千倍以上。研究团队将1T-二硫化钽（1T-TaS2）这种特殊材料置于特定光照条件下，在接近室温的环境中，首次实现了可稳定维持数月的“隐藏金属态”。这种材料如同电子世界的“变形金刚”，既能像铜线般导电，又能像橡胶般绝缘，且状态转换只需瞬间完成。量子材料在金属导电状态和绝缘状态之间快速切换，这种效应就像晶体管切换电子信号。当前处理器的工作频率在千兆赫级别，而量子材料的应用可能直接将这个数字提升千倍，达到太赫兹级别。过去科学家面临两大难题：一是材料状态转换难以持久，往往只能维持几毫秒；二是需要在接近绝对零度的极端环境下操作。最新研究不仅将操作温度提...
新加坡国立大学科研团队研制出一款新型钙钛矿有机串联太阳能电池，经权威认证，其1平方厘米有效面积内的光电转换效率达到26.4%，创下同类设备的世界纪录。研究成果发表于最新一期《自然》杂志。研究团队表示，新研制出的串联电池兼具轻薄、柔韧等特性，未来可直接集成于无人机、智能织物、可穿戴设备等人工智能装备，为其提供清洁能源。这项突破的核心在于，团队创新研发的窄带隙有机吸收器。该装置犹如一个精密的“光子捕手”，能高效捕获近红外光区的光子，成功解决了长期制约薄膜串联太阳能电池发展的技术瓶颈。钙钛矿与有机半导体材料的带隙可灵活调控，使串联电池具备突破理论效率极限的潜力。然而，近红外光区吸收效率低下一直是制约研发进程的“绊脚石”。面对这一挑战，研究团队另辟蹊径，设计出具有不对称结构的有机受体。这种创新结构不仅将吸光范围拓展至深近红外区域，还能维持足够的电荷分离驱动力，并形成规则有序的分子排列。借助超快...
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...
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