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物理学家开发了一种具有“魔力”特性的透镜。超薄透镜能够通过将入射光的波长减半，将红外光转化为可见光。 透镜是最广泛使用的光学设备。例如，相机镜头或物镜通过将光引导到焦点产生清晰的照片或视频。近年来光学领域的发展速度，由传统笨重的相机转变为今天的紧凑型智能手机相机，充分体现了这一点。 即使是高性能的智能手机相机仍然需要一堆透镜，这通常占据了手机最厚的部分。这种尺寸限制是经典透镜设计的一个固有特征——厚透镜对于弯曲光线以在相机传感器上捕获清晰图像至关重要。 过去十年里，光学领域取得了重大进展，试图克服这一限制，并提出了金属透镜的解决方案。金属透镜是平面的，性能与普通透镜相同，不仅比普通人类头发的平均厚度薄40倍，而且由于不需要由玻璃制成，因此也很轻。 一种由宽度和高度仅为100纳米的结构组成的特殊超表面能够改变光的方向。利用这种纳米结构，研究人员可以大幅减少透镜的大小，使其更加紧凑。…

追踪超热系外行星的起源：WASP-121b的化学成分表明它是在母盘的一个冷区形成的，类似于我们太阳系中气体和冰巨星的区域。甲烷表明意想不到的大气动态：尽管极度高温，但在夜侧检测到了甲烷——这个发现可以通过强烈的垂直大气环流来解释。首次在行星大气中检测到一氧化硅：对这种耐火气体的测量可以量化行星所积累的岩石材料。 使用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的观测提供了关于系外行星WASP-121b形成及其可能在恒星周围的气体和尘埃盘中起源的新线索。这些见解源于多种关键分子的检测：水蒸气、一氧化碳、一氧化硅和甲烷。通过这些检测，由天文学家托马斯·埃文斯-索玛和西里尔·加普领导的团队能够编制WASP-121b大气中的碳、氧和硅的清单。特别是对甲烷的检测也表明在较冷的夜侧存在强烈的垂直风，这一过程在当前模型中常常被忽视。 WASP-121b是一颗超热巨行星，它距离其宿主星的距离仅相当于星体直径的两倍，完成一次公转大约需要30.5小时。该行星展现出两个截然不同的半球：一个总是面向宿主星，当地温度超过3000摄氏度；另一个是永久的夜侧，温度降至1500度。 “昼侧温度足够高，耐火材料——通常是耐高温的固体化合物——可以作为行星大气的气体成分存在，”托马斯·埃文斯-索玛解释道。他是德国海德堡马普天文学研究所（MPIA）和澳大利亚纽卡斯尔大学的天文学家。他领导了今天在《自然天文学》上发表的研究。 揭示WASP-121b的出生地…

研究人员发现，在两种固体电解质之间混合小颗粒可以产生一种被称为“空间电荷层”的效应，即在这两种材料的界面上积累的电荷。这个发现可能有助于开发以固体电解质为基础的电池，即固态电池，可用于移动设备和电动车等应用。 一种新兴技术可以使锂离子电池更安全、更强大，它涉及使用固体而非液体电解质，这些材料使得离子能够在设备中移动以产生电力。 德克萨斯大学达拉斯分校的一个研究团队及其同事发现，在两种固体电解质之间混合小颗粒可以产生一种被称为“空间电荷层”的效应，即在两种材料的界面上积累的电荷。 这一发现可能有助于开发以固体电解质为基础的电池，即固态电池，适用于移动设备和电动车等应用。研究人员在ACS Energy…

研究人员设计了一种比一分钱硬币还小的激光设备，他们表示该设备可以为从自驾车辆使用的激光雷达系统到引力波探测等一切提供动力，后者是观察和理解宇宙的最精细实验之一。 来自罗切斯特大学和加州大学圣巴巴拉分校的研究人员设计了一种比一分钱硬币还小的激光设备，他们表示该设备可以为从自驾车辆使用的激光雷达系统到引力波探测等一切提供动力，后者是观察和理解宇宙的最精细实验之一。 基于激光的测量技术，称为光学计量，可以用来研究物体和材料的物理属性。但目前的光学计量需要庞大而昂贵的设备来实现精细的激光波控制，这成为部署流线型、经济高效系统的瓶颈。 新型芯片级激光器在《光：科学与应用》上发表的论文中描述，可以通过非常精确地变化其颜色来进行极快速和准确的测量，覆盖广泛的光谱，每秒大约变化10万亿次。与传统的硅光子学不同，该激光器采用一种名为铌酸锂的合成材料，并利用一种称为泊克尔效应的物理现象，当施加电场时，材料的折射率会发生变化。 “我们正在争取可以从我们的设计中受益的多种应用，”博士生薛士新说，他由电气与计算机工程及光学的院长教授林强指导，两人都是论文的作者之一。“第一个是激光雷达，它已经在自动驾驶车辆中使用，但一种称为频率调制连续波激光雷达的更高级形式则需要大调谐范围和快速调谐激光频率，而这正是我们的激光器可以做到的。”…

研究人员重新创造了世界上最古老的合成颜料，称为埃及蓝，这种颜料在大约5000年前的古埃及时期就被使用。 华盛顿州立大学的研究团队重新创造了世界上最古老的合成颜料，称为埃及蓝，这种颜料在大约5000年前的古埃及时期就被使用。 在期刊NPJ Heritage Science中报道，研究人员使用多种原材料和加热时间开发了12种颜料配方，为研究古埃及材料的考古学家和保护科学家提供了有用的信息。该工作与卡内基自然历史博物馆和史密森博物馆保护研究所合作进行。…

新研究显示，科罗拉多州草原上太阳能面板的存在可能减少水分压力，提高土壤湿度水平，并且——尤其是在干旱年份——与开阔地相比，植物生长可能增加约20%或更多。 新研究来自科罗拉多州立大学和康奈尔大学，显示科罗拉多州草原上太阳能面板的存在可能减少水分压力，提高土壤湿度水平，并且——尤其是在干旱年份——与开阔地相比，植物生长可能增加约20%或更多。 研究结果本周发表于《环境研究快报》。论文概述了光伏（PV）阵列位于草原生态系统时的潜在好处和挑战。考虑到干旱的干旱西部和未来气候变化的潜在影响，这些发现特别相关。 虽然太阳能系统是可再生能源的关键来源，但它们减少了植物生长所需的阳光，这可能会以降低所支持的野生动物、储存的碳和为牲畜放牧产生的饲料数量的方式影响这些复杂的生态系统。这项工作基于来自科罗拉多州朗蒙特的光伏农业太阳能设施的四年数据，代表了首次实地测试如何协调共存的太阳能和草原改变这些动态的努力。 科罗拉多州的半干旱草原通常需要比每个季节降水提供的水分更多。…

学生们最近展示了他们发明的机器人执行器——将能量转化为机器人物理运动的“肌肉”，具备探测穿刺或压力、愈合伤口并修复其损坏的“皮肤”的能力。 内布拉斯加大学林肯分校的一个工程团队正在朝着开发软机器人和可穿戴系统更进一步，这些系统模仿人类和植物皮肤探测及自我愈合伤害的能力。 工程师埃里克·马克维卡（Eric Markvicka）与研究生伊桑·克林斯（Ethan Krings）和帕特里克·麦克马尼戈（Patrick…

研究人员提出了一种新颖的策略，利用磁场提高单原子催化剂的效率，从而加速用于氨生产和废水处理的有益反应。 催化剂的任务最终是加速反应，这可以将一个小时的过程缩短为几分钟。最近已经证明，使用外部磁场来调节单原子催化剂(SACs)的自旋状态是非常有效的，增强氧气演化反应的磁电流高达2880%。 考虑到这一点，东北大学的研究人员提出了一种全新的策略，即应用外部磁场来调节自旋状态，从而改善电催化性能。这项研究为氨生产和废水处理高效、可持续的电化学技术的发展提供了宝贵的见解。 在电催化领域，传统方法主要集中在调整催化剂的化学成分和结构。引入磁诱导自旋状态调制为催化剂的设计和性能改善提供了新维度。它通过外部磁场调节催化剂的电子自旋状态，能够精确控制反应中间体的吸附和脱附过程，从而有效降低反应的活化能，使其得以更快进行。 东北大学先进材料研究所(WPI-AIMR)的李浩解释说：“更高效的生产过程可以降低成本，这可能转化为消费者层面肥料和处理水等产品的更低价格。”…

一系列研究揭示了中等质量黑洞的起源和特征。 在黑洞的世界中，通常分为三种大小类别：恒星质量黑洞（约为太阳质量的五到五十倍）、超大质量黑洞（数百万到数十亿倍阳光的质量）和介于两者之间的中等质量黑洞。 虽然我们知道中等质量黑洞应该存在，但对它们的起源或特征知之甚少——它们被认为是黑洞演化中稀有的“失踪环节”。 然而，四项新的研究为这个谜题提供了新的线索。该研究由物理与天文学助理教授卡兰·贾尼(Karan Jani)的团队主导，贾尼也是范德堡大学月球实验室计划的创始主任。该研究由美国国家科学基金会和范德堡大学研究与创新副教务长办公室资助。…

在可持续建筑领域的一项重大进展中，科学家们利用工业废料创造了一种无水泥土壤固化剂。通过将裁边粉末（Siding Cut Powder）与来自回收玻璃的碱性刺激物土壤二氧化硅（Earth Silica）结合，科学家们生产出一种高性能材料，其抗压强度标准超过160 kN/m的建筑级阈值，并通过氢氧化钙稳定化消除了砷的浸出。这项技术减少了填埋场的体积和碳排放，为全球基础设施发展提供了循环解决方案。…

研究人员展示了一种新技术，利用激光制造能够承受超高温的陶瓷，应用范围从核能技术到航天器和喷气排气系统。该技术可用于创建陶瓷涂层、瓷砖或复杂的三维结构，从而在工程新设备和技术时提供更大的灵活性。 研究人员展示了一种新技术，利用激光制造能够承受超高温的陶瓷，应用范围从核能技术到航天器和喷气排气系统。该技术可用于创建陶瓷涂层、瓷砖或复杂的三维结构，从而在工程新设备和技术时提供更大的灵活性。 “烧结是将原材料——无论是粉末还是液体——转化为陶瓷材料的过程，”北卡罗来纳州立大学机械与航天工程教授、该研究论文的共同通讯作者Cheryl Xu表示。“在这项工作中，我们专注于一种名为碳化铪（HfC）的超高温陶瓷。传统上，烧结HfC需要将原材料放入能够达到至少2200摄氏度的炉子中——这个过程既耗时又耗能。 “我们的方法更快、更简单，且需要更少的能量。”…

市政水源中的铅污染始终对公共健康构成威胁。即使摄入微量铅也会危害人类大脑和神经系统，尤其是对幼儿而言。为了让人们能够检测家中铅污染，一组研究人员开发了一种称为E-Tongue的便携式水质检测系统。该设备通过一项公民科学项目在马萨诸塞州的四个城镇进行了测试。 “我被这样的现实驱动：家庭可能在不知情的情况下接触到铅，”首席研究员普拉迪普·库鲁普说。“通过E-Tongue，我们将知识和权力直接交到人们手中，以便他们能够保护自己的健康并为社区中的安全水源倡导。” 传统的水质检测费用高且耗时，需使用专业科学设备和较长的处理时间。此外，尽管水处理厂在去除污染物方面做得很好，家庭中的旧铅管和管道配件仍可能是铅污染的来源。为了解决这个问题，库鲁普领导的研究小组设计了一种可携带设备，名为E-Tongue，该设备可以分析水样，并可由普通人操作。 E-Tongue的工作原理是对水样施加电压，使任何存在的铅离子粘附在传感器的金电极上。然后，电压被反转，使铅从传感器上脱落并产生电流。这一电流的强度指示水样中的铅含量。如果检测到铅，一款与设备链接的智能手机应用会以颜色编码的读数和指示污染严重程度的浓度值警告用户。绿色屏幕表示铅浓度低于美国环境保护局（EPA）的监管限值。红色屏幕表示铅浓度超过监管限值。 为了测试E-Tongue的可用性和性能，研究人员与来自四个当地城镇的317名居民合作。居民们首先将自来水样本与预制的缓冲液混合在一个玻璃小瓶中。然后，他们在智能手机应用中遵循三个步骤：将传感器放入小瓶后点击“开始”，点击“运行”开始检测，点击“结束”保存检测结果并与研究人员和当地市政当局分享。如果检测到的铅超过EPA允许的最大水平10亿分之一，研究人员将通过认证实验室使用传统检测方法验证结果，以确保E-Tongue的准确性。…