环境

研究人员做出了一个突破性的发现，改变了我们对光和材料的理解。他们确定了工程化的非手性（对称）材料，称为非手性等离子体超表面，这些材料可以根据波前的手性以不同的方式吸收光。这一发现出乎意料，因为之前认为这些材料对光学探针没有反应，而是展现出均匀的吸收。 渥太华大学的研究人员在过去一年在uOttawa的先进研究综合体（ARC）进行了这项开创性研究，由物理系教授拉维·巴尔德瓦杰（Ravi Bhardwaj）领导，博士生阿希什·贾因（Ashish Jain）参与。他们与研究工程师霍华德·诺思菲尔德（Howard Northfield）以及同事、结构光加拿大研究主席、物理学副教授艾布拉希姆·卡里米（Ebrahim…

高光谱成像是一种强大的方法，用于检查食品和农业产品的化学成分。然而，它的成本高且复杂，限制了其实际应用。来自伊利诺伊大学香槟分校的研究人员创建了一种技术，通过先进的深度学习方法从标准RGB图像生成高光谱图像。 高光谱成像是研究食品和农业项目化学成分的有效手段。不幸的是，其高昂的成本和复杂性限制了实际实施。伊利诺伊大学香槟分校的一组研究人员设计了一种技术，通过深度机器学习从普通RGB图像重建高光谱图像。这一创新可能显著简化分析过程，并可能改变农业产品的评估。 “高光谱成像需要昂贵的设备。如果我们能够利用普通相机或智能手机拍摄的RGB图像，我们可以使用低成本的手持设备预测产品质量，”负责作者Md Toukir Ahmed说，他是农业与生物工程系（ABE）的博士生，所属伊利诺伊大学农业、消费者和环境科学学院以及格兰杰工程学院。…

科学家们调查了量子压缩如何增强复杂量子系统中的测量准确性，提供了在量子传感、成像和雷达技术等领域的潜在应用。这些发现可能会通过更灵敏的生物传感器在GPS精度和早期疾病诊断等领域带来改善。 来自东北大学的Le Bin Ho博士研究了量子压缩如何提高复杂量子系统中的测量准确性，可能应用于量子传感、成像和雷达技术。这项研究可能促进GPS精度和更快速的疾病检测等领域的发展。 量子压缩是量子物理中的一个原理，涉及在一个系统的一个方面减少不确定性，同时在另一个相关方面增加不确定性。为了可视化这一点，可以想象一个充满空气的圆气球：在不受干扰时，它看起来是完美的球形。然而，如果你挤压一侧，它会扁平并在相反方向延长。这个类比反映了在压缩量子态中的过程，通过减少一个测量（比如位置）的不确定性（或噪声），你增加了另一个测量（比如动量）的不确定性。有趣的是，总体不确定性保持不变，仅仅在这两个属性之间重新分配。即使总不确定性保持不变，这种“压缩”也允许对一个特定变量进行更准确的测量。…

一个团队创造了一种使用甲醛生产有机荧光体的新方法。由POSTECH化学系的张永泰教授和POSTECH基础科学研究所的李善赫博士领导的研究小组，在使用最简单的碳化合物——甲醛，有效且经济地生产有机荧光体方面取得了重大进展。他们的研究成果于9月18日发表在化学领域的领先期刊《应用化学国际版》上。 有机荧光体是能够通过吸收特定光波长而发光的物质，它们广泛用于医学诊断和生物成像，包括追踪癌细胞和分析遗传信息。然而，创造一种流行的有机荧光体三甲基氰（Cy3）的传统方法通常涉及复杂的重分子化合物，导致产生许多副产品，并降低了原子效率。 为了应对这个问题，团队选择使用甲醛（HCHO），其由一个碳（C）原子、两个氢（H）原子和一个氧（O）原子组成。尽管甲醛在生物系统中通过与蛋白质和DNA相互作用而可能具有毒性，但它在有机合成中是一个有用的试剂，用于创建新的碳-碳链。 通过将甲醛替代Cy3合成中碳添加步骤中的通常复杂化合物，研究人员能够显著降低反应所需的分子大小，从而增强了原子效率。他们还将之前冗长的多步不对称Cy3合成方法简化为单一反应，去除了不必要的步骤，提高了合成过程的效率。 团队调查了他们的方法是否可以应用于活体生物，因为在代谢过程中自然产生少量甲醛。当分析大鼠小肠组织时，他们发现炎症影响组的荧光信号相比对照组更暗。这与炎症期间甲醛水平较低有关，从而阻碍了Cy3的合成。这些观察结果表明他们的技术适合于体外和体内的应用。…

工程师们创建了一个系统，帮助机器人快速映射周围环境并识别执行各种任务所需的物体。 想象一下，试图整理一个杂乱的厨房，从一个被各种酱料包覆盖的台面开始。如果你的目标是高效地清理台面，你可能会把所有的酱料包聚在一起。另一方面，如果你特别想先选出芥末酱包再丢掉其余的，你会更加仔细地挑选，专注于酱料的类型。如果你在寻找特定品牌的芥末，如格雷·普朋，你需要仔细搜索以找到那个特别的。 麻省理工学院的工程师们开发了一种技术，使机器人能够像这样做出直观的、以任务为导向的决策。 这个新系统被称为Clio，能够让机器人根据其需要完成的任务识别环境中的重要部分。通过Clio，当机器人收到以日常语言描述的任务列表时，它会识别理解周围环境所需的必要细节，并仅在其记忆中保留相关的场景组件。 在麻省理工学院校园内的一栋五层建筑到一个狭小的隔间等不同地点进行的实际实验中，研究团队利用Clio自动对场景进行不同细节级别的分割，通过自然语言提示如“移动杂志架”和“取急救包”等传达的任务集进行指导。…

根据研究人员的说法，继续对高碳排放行业的投资将显著增加“滞后资产”的数量，因为全球社会致力于实现净零排放。专家警告称，持续对碳重行业的财政支持将显著提升“滞后资产”的出现，随着世界努力实现净零排放。 该研究评估了潜在的资本损失——包括基础设施等物理资产的价值，特别是本研究关注的工作者的经济影响——如果地球在2050年前实现净零排放。 滞后资产可能涉及的场景包括：工人被解雇并面临未来收入下降，因为他们所在行业逐渐衰退，或者随着可再生能源的占主导地位，煤电厂的贬值。 由埃克塞特大学和兰卡斯特大学进行的调查考察了两种对比鲜明的情景，以确定推迟转型将如何影响到2050年所面临的总资本风险：一个情景是2020年完全停止对碳密集型行业的投资，另一个情景是推迟到2030年。 如果在2020年完全停止化石燃料投资，全球资本将面临11.7万亿美元的风险。然而，将这一决定推迟到2030年，这一数字上升到55.7万亿美元，占当前全球资本的37%。…

工程师们创造了一种创新方法来制造共价有机框架，这些独特的材料能够捕获气体、净化水和加速化学反应。莱斯大学的工程师们提出了一种突破性的技术来生产共价有机框架（COFs），这种专业材料能够捕获气体、清洁水和增强化学反应。这些COFs有望解决重大环境问题，如能源存储和污染管理。例如，它们在清除“永久化学物质”或全氟和多氟烷基物质（PFAS）方面可能发挥重要作用。 化学工程师拉斐尔·维尔杜斯科及其团队在莱斯大学概述了一种在经济高效的方式下合成高质量COFs的新方法，相关研究详细介绍在《ACS应用材料与接口》发表的一项研究中，未来的期刊封面将刊登该研究。他们的研究包括对各种合成技术优缺点的彻底评估，并引入了一种灵活且经济实惠的COF制造方法。该过程采用了多流微反应器和精确的输入-输出机制调整。 “我们构建了一个紧凑的连续生产系统——就像在实验室台面上设置的小工厂——在这里，COFs的成分被不断混合和反应，而不是一次性在一个大容器中结合起来，”莱斯大学的博士毕业生、研究的主要作者萨菲亚·哈利尔解释道。 团队发现，通过流动合成创建的一个COF在分解全氟辛酸（PFOA）方面比其他方法制造的更为有效，PFOA是一种与癌症和生殖伤害等多种健康问题相关的PFAS化合物。 “这个有希望的结果进一步增加了证据表明，COFs在创造更清洁、更有效的污染物去除技术方面可能变得至关重要，”维尔杜斯科说道，他是莱斯大学化学与生物分子工程系的教授和副主席，也是该研究的通讯作者。…

随着电力网络越来越依赖于风能和太阳能等可再生能源，维持能源供应与消费者需求之间的平衡变得更加困难。最近的一项分析表明，水系统，包括海水淡化厂和废水处理设施，可能在稳定电网和创造额外收入机会方面发挥至关重要的作用。 斯坦福大学近期的研究强调了水基础设施，从海水淡化到废水设施，如何使可再生能源变得更加经济高效和可靠。这项研究于9月27日在《自然水》上发表，概述了一个评估水系统如何调节其能源消耗以帮助平衡电网供需的框架。 “要实现净零排放，我们必须考虑需求侧能源解决方案，而水系统是一个在很大程度上未被充分利用的资源。”该研究的主要作者、斯坦福大学环境工程博士生阿克shay ·拉奥（Akshay Rao）表示。“我们的方法允许水运营商和能源管理者做出更好的决策，协调这些系统，以满足我们减碳和水可靠性目标。”…

最近，在仅由几层原子构成的极薄材料方面的进展为电子和量子技术的新应用铺平了道路。由德累斯顿工业大学（TU Dresden）领导的全球团队在赫尔墨霍兹中心德累斯顿-罗斯托夫（HZDR）进行的实验中取得了显著成果。研究人员成功地在一种近二维材料中诱导了电中性和带电光发射粒子之间的快速切换过程。这一突破为研究、光学数据处理和柔性探测器技术开辟了令人兴奋的可能性。研究成果详细刊载于期刊《自然光子学》（Nature Photonics）。 二维半导体具有独特的性质，使其与传统的散装晶体区分开来。其中一个显著方面是它们更容易形成激子粒子。当携带负电荷的电子在材料中被激发时，会变得兴奋并移开其原始位置，形成一个移动的正电荷“孔”。电子和孔相互吸引，形成一种称为激子的绑定状态，有效地创建了一个电子对。如果附近有另一个电子，它可以加入这个对，形成一种称为三子（trion）的三粒子状态。三子之所以引人注目，是因为它们结合了电荷和强光发射，使得电子和光学的控制可以同时进行。 一段时间以来，激子与三子之间的相互作用吸引了研究人员的注意，作为一种潜在的切换机制，未来应用前景广阔。虽然几家实验室已经成功演示了这两种状态之间的切换，但迄今为止实现的速度仍然有限。…

研究人员发现了关于银同位素链中所谓的神奇中子数50壳层闭合强度的新见解。关于核性质的这一新发现将在增强我们对核力理解方面发挥至关重要的作用。该研究推进了最前沿的理论模型，从而改善了对原子核的整体理解。 芬兰于维斯库拉大学物理系的科学家发现了关于银同位素系列中神奇中子数50壳层闭合强度的新见解。关于核性质的这一详细信息将极大地帮助我们完善对核力的理解。该研究取得的进展也推动了理论模型的发展，有助于更好地理解原子核。 核物理学家一直集中在核图中锡-100（100Sn）下方的区域。这个区域包含锡-100，这是最重的双重魔法自共轭核，展现了一系列引人入胜的核结构现象。该区域中不寻常核的结合能等关键核性质对于评估壳层闭合的稳定性和单粒子能级的发展是至关重要的。此外，这些性质对于研究长寿命异构体中的质子-中子相互作用及质子滴线附近也很重要。 “此外，结合能提供了准确描述像快速质子捕获这样的天体物理过程所需的关键信息。可靠的核数据作为核物理理论预测的重要标准，确保了理论模型的正确性和可靠性。我们关于电荷半径的创新发现确认了银同位素链中=50的魔法性，”于维斯库拉大学的科学家和讲师米凯尔·雷波宁说。 新技术用于更详细的数据…

关于轨道角动量单极子的研究因其在新的轨道电子学领域中的潜在优势而获得了显著的理论关注，这可能为传统电子设备提供一种更节能的替代方案。最近 结合在保罗谢尔研究所 (PSI) 瑞士光源 (SLS)…

科学家们利用尖端的无人机技术和船只调查，绘制了位于苏格兰奥克尼群岛的世界上最强大的潮流涡轮机——Orbital Marine Power的O2附近复杂的潮汐水流。他们的目标是创造一种支持潮汐能源有效和可持续发展的方法。 在未来几十年，预计英国沿海的潮汐发电装置和其他形式的海上可再生能源数量将显著增加。 然而，将先进设备部署到常常波涛汹涌的海洋水域为潮汐能源行业带来了各种挑战，特别是在理解这些设备与其环境的相互作用方面。…