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生物基热塑性塑料源自可再生有机材料，使用后可回收。通过与其他热塑性塑料结合，可以增强其强度。然而，有时这些材料接触的交界处需要改善，以实现最佳性能。来自荷兰埃因霍温科技大学的一个研究小组在BESSY II探讨了如何利用两种基础材料创造具有强界面的热塑性混合物的新方法。在IRIS束线的最新纳米站点进行的观察显示，在这一过程中，纳米晶层的形成提高了所得到材料的性能。 生物基热塑性塑料被视为环保的选择，因为它们源自非石油资源，并能像传统热塑性塑料一样回收。此类热塑性基础材料的一个例子是聚乳酸（PLA），可以从甘蔗或玉米中制成。全球的研究人员正在努力提升PLA基塑料的特性，包括将其与其他热塑性材料混合。然而，这带来了一个重大挑战。 改进混合物的新方法 由埃因霍温科技大学的Ruth…

研究人员发现，在表面增强荧光和拉曼光谱过程中，信号强度的增强能够穿透纳米尺度的保护膜。这一突破可能显著提升生物传感器的灵敏度，并为创新的现场检验诊断工具铺平道路。 虽然我们常常想象生物学家是在显微镜下研究单个细菌，但现代科学家可以使用先进的设备以更精细的尺度观察活细胞的内部运作。荧光和拉曼光谱已成为观察生物活动的重要技术，且无须侵入性的方法。这两种方法都利用光源，通常是激光，来激发荧光中的电子跃迁和拉曼光谱中的分子振动。 然而，荧光标签的应用可能会干扰细胞的自然行为，而拉曼光谱通常会产生较弱的信号。采用更强的激光或延长暴露时间有可能损坏敏感的生物分子。这些技术的早期版本通过金属基底或纳米结构增强信号强度，然而某些改进可能会导致细胞损伤。 现在，大阪大学的研究人员在《光：科学与应用》上发表了一项研究，提出了一种新技术，利用密集的随机银（Ag）纳米岛阵列在扩展距离上增强荧光和拉曼信号。分析分子被一层厚达100纳米的柱状硅胶层所遮蔽。这一厚度足以保护被分析的分子，同时还允许金属中称为等离子体的集体电磁振荡放大光谱信号。“我们证明了金属中的等离子体可以影响大于100纳米的区域，远远超出传统理论的预测，”首席作者南川健夫说。 研究小组表明，采用这些生物相容性的传感器基底可以使信号增强惊人的一千万倍。此外，由于金属纳米结构与待检测分子并不直接接触，它们特别适合可能受到传统方法影响的生物环境。“我们的基底化学稳定性和机械强度使它们非常适合各种应用，包括检测环境污染物或进行医学诊断，”高级作者川崎光雄指出。此外，这些传感器基底可以通过一种称为溅射的薄膜制造技术快速且大规模地生产，使新的生物传感设备在工业和医疗环境中更具成本效益。

SURD是一种识别复杂系统中因果关系的算法。其潜在应用范围包括预测气候变化、估算人口增长和创建高效飞行器设计。 理解因果关系对于掌握我们世界的动态至关重要。知道什么引发了一个变量的变化——无论是自然界中的物种、投票人口、公司股票，还是当地天气——可以指导我们未来如何影响该变量。 然而，在真实世界的场景中，确定一个效应的根本原因可能会变得极其复杂，因为众多变量可能会使因果关系变得复杂和模糊。 麻省理工学院（MIT）的一组工程师正在努力在这些复杂场景中提供清晰度。他们创建了一种适用于各个领域的技术，以识别哪些变量可能会在一个多层次系统中影响其他变量。 该方法以算法的形式实施，分析时间序列数据——例如海洋物种的人口波动。它评估系统内所有变量之间的连接，并预测一个变量（例如，沙丁鱼人口随时间的变化）可能如何指示另一个变量（例如，同一区域内的鳀鱼种群）的变化。…

格拉茨理工大学的研究人员成功地提高了对卫星和太空垃圾的轨道预测，同时通过卫星激光测距获得了对地球水体的更深层次的理解。 地球的引力场和卫星及太空垃圾的轨迹是如何相互关联的？地球的引力场影响着太空中物体的轨道。反过来，观察这些轨道的变化可以揭示引力场的变化，指示水体的存在。在COVER项目中，格拉茨理工大学的测量学研究所将卫星重力测量与卫星激光测距（SLR）技术相结合。这一组合显著提高了引力场评估的准确性，以及对太空物体及其轨道预测的跟踪。研究结果已被添加到重力恢复对象导向编程系统（GROOPS）中，测量学研究所将其免费提供在GitHub上。 对地球长波引力场的准确分析 来自格拉茨理工大学测量学研究所的桑德罗·克劳斯指出：“像Grace、Grace Follow-on和早期的GOCE这样的卫星任务为理解地球的引力场提供了宝贵的数据。然而，这些任务难以准确捕捉与大陆块相关的长波引力场。”相比之下，SLR测量在解析这些长波方面表现出色。此过程涉及一个SLR站网络，针对配备有反射器的卫星，这些反射器会反弹发射的激光光束。通过测量光传播所需的时间，可以在厘米级内确定卫星的位置，并检测到因地表质量变化导致的轨道变化。“通过将SLR与其他卫星测量方法相结合，我们可以更精确地计算引力场，从而增强对地球水体的理解，同时显著改善我们预测卫星和太空垃圾的位置信息及未来轨迹的能力，从而提高轨道安全性。”…

一项最近的研究概述了一种结构化和高效的方法，用于虚拟筛选和开发新的基于多肽的分子，这些分子能够形成在生物学和材料科学领域中有用的有序二级结构。 这项研究由盖坦·蒙特利奥尼（Gaetano Montelione）博士和大卫·贝克（David Baker）博士共同领导。蒙特利奥尼博士是伦斯勒理工学院（RPI）化学与化学生物学教授和天文系恩赐教授；贝克博士是生物化学教授、HHMI研究员，也是华盛顿大学医学院蛋白质设计研究所（IPD）的负责人。该研究提出了一种系统的、高通量的设计技术，用于虚拟筛选和开发创新的多肽分子，这些分子能够构建在生物学和材料科学研究中应用的规则二级结构。贝克最近被授予2024年诺贝尔化学奖的共同获得者，因其在新蛋白质设计蓬勃发展的领域中的开创性工作。 规则二级结构如α螺旋和β折叠是蛋白质结构的重要组成部分。它们对理解蛋白质折叠和功能至关重要，有助于结构预测、识别药物靶点以及研究疾病背后的分子机制。研究团队考察了超过200,000种化学性质各异的130种非生物氨基酸组合，扩展了多肽二级结构的范围。这种开创性的方法由亚当·莫耶（Adam…

研究增强了我们对有机太阳能电池如何将光转化为电力的理解。科学家们引入了一种新技术，可以可视化阳光能量转化为电荷的界面，从而提出了一系列设计原则，旨在提高有机太阳能电池的效率。 北卡罗来纳州立大学的最新研究结果揭示了有机太阳能电池将光转化为电力的过程。研究团队创造了一种方法，能够可视化阳光能量转化为电荷的界面，并制定了增强这些太阳能电池效率的设计指南。 有机太阳能电池利用基于碳的聚合物材料，具有成本低、依赖丰富材料等潜在优势，以及能够半透明或完全透明以用于窗户的特点。此外，作为薄膜太阳能电池，它们可以轻便且灵活，使其适合卷对卷制造，从而方便运输和安装。 尽管有其优点，有机太阳能电池在将光转化为电力的效率方面仍未能与硅或钙钛矿太阳能技术相匹配。 “有机太阳能电池由两种材料的混合组成，”研究的共同作者之一、北卡罗来纳州立大学材料科学与工程教授Aram…

研究人员成功开发了一种使用超导量子处理器的合成磁场。这一创新技术使得能够详细研究复杂材料现象，例如相变。这些发现可能为独特材料的进步铺平道路，这些材料可能导致更快或更高效的电子产品的生产。 量子计算机在模拟复杂材料方面具有巨大潜力，使科学家能够加深对从原子和电子相互作用中产生的物理特性的理解。这项研究最终可能导致更好半导体、绝缘体或超导体的创造或增强，从而产生更快、更强大且更节能的电子设备。 然而，材料中的某些现象可能在用量子计算机复制时非常棘手，这使得研究人员在量子硬件的使用上面临未解决的挑战。 为了解决这一问题，麻省理工学院的研究人员设计了一种使用超导量子处理器创建合成电磁场的方法。他们在由16个量子比特组成的处理器上展示了这一方法。 通过动态管理这16个量子比特之间的连接，团队能够模拟受电磁场影响的原子之间电子的运动。此外，这一合成电磁场可以灵活调整，从而允许探索各种材料特性。…

  这种创新方法是首次从制造中常用的碳纤维织物和聚合物中回收有价值的材料。 南加州大学的研究人员推出了一种新颖的方法，用于提升汽车面板和轻轨车辆中的复合材料，解决运输和能源行业中的一项紧迫环境问题。研究结果最近发表在《美国化学会杂志》上。 “我之前并不相信我们能够完全回收复合材料，”南加州大学文理学院的化学教授特拉维斯·威廉姆斯（Travis Williams）表示。“这些材料大大提高了车辆的效率，但回收它们的挑战在于，通常会导致废物被送往填埋场。”…

研究人员创造了一种称为聚苯胺的导电聚合物，其显示出显着的抗磁性，允许其排斥外部磁场。这一特性通常与超导体相关。与大多数通常表现出顺磁性（对磁场的弱吸引）的导电聚合物相比，这一发展代表了生产一种反映抗磁性的导电材料的重要一步，抗磁性是顺磁性行为的对立面。 导电聚合物除了能够导电之外，还具有各种属性。研究已经调查了它们在发光设备、电磁波屏蔽和耐腐蚀材料等应用中的潜力。这些特点中一个显著的特征是顺磁性。 研究团队之前已经建立了制造不同导电聚合物的技术。在这项研究中，他们成功地在硫酸铁存在下合成了聚苯胺，这是一个广泛研究的导电聚合物，最终实现了完美的抗磁性——这一特征防止外部磁场渗透材料。这种行为与超导体类似，并不同于通常在导电聚合物中看到的顺磁特性。 使用超导量子干涉装置测量，团队确认合成的聚苯胺在大约 100…

单态裂变（SF）是一种过程，其中光吸收导致在色素中从单个单态激子创建两个三重态激子。研究人员发现，引入手性并操控色素的取向和排列可以增强这一过程。他们的研究对能源科学、量子材料、光催化、太阳能和生命科学等领域的进展前景广阔。 在有机分子的领域中，激子由一对粒子组成，包括一个携带负电的电子和其对应的携带正电的孔。这些粒子由于库仑吸引力被保持在一起，使它们能够在分子组装中移动。单态裂变（SF）通过将单态激子转化为两个三重态激子来放大激子。这一转变发生在色素吸收一个光子时，色素是捕获特定光波长的分子。这些色素的对齐和配置对于最大化SF效率至关重要，特别是在具有光学器件巨大潜力的材料中。 迄今为止，大多数SF研究集中在固体样品上，尚未有成功的分子组织设计原则以实现有效的SF。 九州大学的木水信夫教授及其团队成功表明，通过在色素中引入手性（指的是无法与其镜像重叠的分子）并在自组装结构中实现手性排列，可以增强SF。他们的研究成果发表在《先进科学》上，揭示了在由手性π电子色素构成的自组装纳米颗粒中，存在基于SF的三重态激子，而在类似的外消旋纳米颗粒中（由等量的镜像分子组成）并未观察到这一结果。 木水表示：“我们发现了一种通过在自组装结构中实现色素的手性分子取向来增强SF的新方法。”…

  想象一下，足够多的地雷埋藏在地下，能循环绕地球两圈。识别和清除这些爆炸物不仅昂贵，而且耗时漫长。幸运的是，密西西比大学的新研究可能提供了一个解决方案。 国家物理声学中心的首席科学家维亚切斯拉夫·阿兰丘克在日本的Optica激光大会暨展览会上展示了他在激光多波束振动传感器技术方面的开创性研究。这项技术能够比传统方法更快地探测地雷。 “全球有数百万个地雷，而不幸的是，由于持续的冲突，每天都有更多地雷被添加，”阿兰丘克解释说，“这项技术在军事冲突中的应用和在战斗停止后的 гуманитарий…

一项来自跨学科团队的新研究表明，微塑料在水环境中已快速增加多年，并与自1950年代以来全球低成本制造业的兴起直接相关。研究结果提供了关于塑料在水环境中如何运动和传播的见解，专家认为这对开发长期减废措施至关重要。 辛辛那提州立大学的一组跨学科专家的新研究揭示，微塑料在水环境中已经快速增加多年，并与自1950年代以来全球低成本制造业的飙升直接相关。这些发现提供了关于微塑料在淡水环境中如何移动和传播的见解，研究人员认为这对开发减少污染的长期解决方案至关重要。 该研究目前已在线发布，并将在《环境科学总论》12月期刊中刊登。 “自然与环境工程副教授及通讯作者”纳撒尼尔·华纳（Nathaniel Warner）表示，“有一些研究考察了微塑料随时间的变化。”…