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科学家们现在可以从更系统的角度观察在几乎任何系统中影响因素所起的因果作用，得益于一种用于确定因果关系的新方法。因果关系。这一概念是我们已经熟知的。拉动一个玩偶的一系列动作，玩具就会跟随。显然，随着程序的扩展、因素的增多以及声音的介入，事情变得复杂得多。有时几乎不可能确定某个因素是否真的产生了影响，或者仅仅是关联或联系的表现。 考虑一个天气研究的例子。研究大气流动模式及其对全球气候影响的研究人员想要知道，随着天气变暖，这些模式可能会如何改变。在这里，几个变量会发挥作用：湖泊和天气的温度和压力、海洋的潮汐和深度，甚至是月球运动随时间的变化。但是，哪些因素具有最多的可测量结果呢？ 在这种情况下，数据理论作为因果关系的基础。加州理工学院航空航天副教授Adrien Lozano-Durán及其在麻省理工学院和加州理工学院的团队开发了一种可以在如此复杂系统中确定因果关系的技术。 这种新的科学工具能够识别每个系统的单个变量对记录效应的贡献，既可以独立识别，也更重要的是可以结合识别。该小组在《自然通讯》期刊上于11月1日发布的报告中描述了他们的新技术，称为协同独特冗余因果分解（SURD）。…

尽管持续努力减少电动和混合动力汽车的二氧化碳排放，各种运输方式仍然是温室气体的重要贡献者。旧有系统正在升级，以使其更加环保，例如重新引入运输中的帆船以及在飞机上的燃气新应用，以应对这一问题。如今，研究人员已经使用计算机模型来检验氢动力飞机的可行性和难点。 调查的合著者达里克·玛拉普拉加达表示：“虽然要实现燃气飞机的远程飞行还有很长的路要走，但我们希望我们对有人驾驶方法设计和配套基础设施的研究能够促进发展工作。” 根据国际能源署的数据，近年来，航空公司的能源相关二氧化碳污染增长速度快于公路、道路和运输。科学家们正致力于开发低排放燃料，如燃气，这些燃料被用作即刻燃烧或为电动燃料电池提供动力，以减少这一发展可能带来的气候影响。氢作为燃料源的魅力在于其使用不会产生二氧化碳，并且每磅产生的能量比飞机燃料更高。安娜·西布尔斯基、玛拉普拉加达及其同事模拟了局部和短程螺旋桨飞机中燃气燃料的使用，以更好地理解转向氢燃料对飞机的可能影响。 研究人员表示，需要通过氢燃料罐和燃料电池的额外重量来抵消其他地方的重量减少，例如减少飞机的货物（货物或乘客）。因此，可能需要更多的航班来运输相同的货物。然而，该小组的概念表明，通过改变燃料电池功率和燃料系统的测量指数（燃料相对于完整燃气罐重量的比例），可以避免减少货物和减少额外航班的影响。与此同时，他们指出，转向氢动力飞行可能使航空业的二氧化碳排放减少高达90%。 以低碳和负担得起的方式生成和分配氢所需的基础设施可能比更换航空燃料类型面临更大的挑战。天然气重整和碳捕集是另外两种低碳生产技术，但它们也需要接入二氧化碳基础设施和封存地点。电解水转化为氢气和氧气是另一种环保选项，可以与可再生资源或电力结合使用。然而，电力网的需求将会增加。由于电网电力价格在各个地区可能波动较大，从低成本生产设施向最终用户运输氢气可能更具成本效益。…

新的研究表明，像谷歌的Gemini和ChatGPT这样的概念人工智能可以通过更便捷地访问测量行人、安全性、照明及其他方面的工具来提高城市规划的效率。传统的资本规划方法需要大量的体力劳动和技术专长。 维吉尼亚科技大学的一位科学家正试图改变这一现状。 新的研究显示，大型语言模型（LLMs）的潜力，正如ChatGPT和谷歌的Gemini，在利用街景图片测量人造文化方面。 自然资源与环境学院的研究发现，基于LLM的表现与经过验证的方法相当，与传统资本规划深度学习技术相比。LLMs对于用户而言是一个更可接触的工具，使得小到中型城市的覆盖和规划利益相关者能够更简单地使用它们来管理明亮的工业系统，而不像传统方法那样要求技术专长或常规工作。 地理系副教授兼“智慧城市促进协会”主席Junghwan…

薄硅太阳能电池的发展得益于研究人员发现了一种将金转化为强带隙半导体的方法。 加州大学欧文分校的研究人员开发出薄硅太阳能电池，可能有助于各种应用中能源转化系统的发展，包括机载飞机和系统充电，通过启用光和物质之间交流的新颖方式。 这项研究最近作为书籍ACS Nano的封面报道发布，依赖于加州大学欧文分校的研究人员通过与光的相互作用将直接带隙转变为强带隙硅。 加州大学欧文分校的团队与特拉维夫大学和俄罗斯喀赞联邦大学的研究人员合作，创建了一种加热光的新方法，而不是改变材料本身。他们限制光子至接近大型半导体的亚3纳米尖峰，创造了光与物质之间通过速度扩展的新型相互作用路径。研究人员表示，通过“装饰”金区域，他们实现了光扩散的数量级增加，同时显著提高了机器性能。…

一组研究人员开发了一种打印方法，可以轻松地将周期性纳米/微结构转移到玻璃基板的表面，使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）块。无需使用昂贵的设备和复杂的程序，这种方法使我们能够制造具有有用功能的材料，包括产生建筑颜色和防水性。此外，该策略还可以应用于创造在边缘上产生建筑颜色的元素，这可能有助于新型油摄像机的创建。 来自NIMS和康涅狄格大学的研究团队开发了一种打印方法，能够轻松地将规律的纳米/微结构转移到晶体表面。无需使用昂贵的设备和复杂的程序，这种方法使我们能够制造具有有益功能的材料，包括产生建筑颜色和防水性。此外，该策略还可以应用于创造在边缘上产生建筑颜色的元素，这可能有助于新型油摄像机的创建。 规律的纳米/微结构长期以来一直是材料技术研究和开发的目标，因为其具有多种实际能力。然而，使用常规技术制造这些结构是一个漫长的过程，需要使用大型昂贵的设备。此外，这些方法不适合在大面积上构建频繁的纳米或微结构。尽管当前的打印技术允许此操作，但规律的纳米/微结构形成的涂料和填充技术仍在研究中。因此，找到一种简单方法来创建规律的纳米/微结构极其困难。 该研究小组创建了一种简单、可重复的方法，使用PDMS块在玻璃表面上打印周期性的纳米/微结构。当潮湿的PDMS从PDMS块中流出时，它在流出该区域时就像油漆一样。在块的上方，块形成一个规律的皱褶框架。然后，通过与玻璃底面接触并将其转移到玻璃表面上，可以留下规律的纳米/微结构。除了柱状和流动结构等皱褶结构，还可以在玻璃表面上打印其他不同的规律纳米/微结构。此外，还可以在液体PDMS中分散其他物质（例如，硅油和二氧化硅纳米颗粒），使得所产生的周期性纳米/微结构具备适合多种预期用途的特性。 该小组希望利用这种新开发的压印技术来发展规律的纳米/微结构，以满足社会需求，识别防雾或在其表面产生建筑颜色，这可能有助于新型汽油传感器的发展。通过这种方法，还可以制造用于捕捉环境水的超疏水和超亲油的材料和材料。为了实现这些目标，该小组首先打算改善可创造各种类型可打印规律纳米/微结构的经验条件。

食品容器如果由铝箔内衬塑料制成，几乎不可能回收，但当你从餐厅把你最喜欢的意大利面带回家（或沙发）到餐桌时，它们却可以毫无问题地使用。根据研究，纸张可以用于替代泡沫层，使包装更加持久。研究人员提出了纸铝复合材料的设计，这些设计在性能上不会妥协，使用机械演示和计算机模型得以实现。 食品容器如果由铝箔内衬塑料制成，几乎不可能回收，但当你从餐厅把你最喜欢的意大利面带回家（或沙发）到餐桌时，它们却可以毫无问题地使用。根据发表在ACS Omega的研究，报告可以用来替代容器的丙烯酸表面，以便更环保。研究人员提出了纸铝复合材料的设计，这些设计在性能上不会妥协，使用机械演示和计算机模型得以实现。 安全的展示，比如由聚乙烯和金属复合材料制成的容器，结合了丙烯酸的强度和耐用性以及铝箔的阻湿和阻光特性。尽管这些产品有效，但用户开始希望家中使用更少塑料和更多环保包装。哈梅德·扎雷和他的同事们创建了一系列纸铝复合材料，并将它们的强度和耐用性与标准聚乙烯铝容器进行了比较，以提供这样的保护包装，而不牺牲性能。 其次，扎雷的团队制造了两种纸铝复合材料：…

寻找一种无需携带笨重电池即可为布料装置供电的方法，是全面集成的纺织基础小工具发展的下一步。根据专家的说法，建立一个完全无线的棉花电力网络是解决这个问题的一种新颖方法。该小组报告称，它可以为传输实时数据的棉花设备提供电力，例如气候相关传感器和取暖传感器。 该论文发表在《材料今日》杂志上，描述了在非织造布料上使用一种称为MXene的化合物打印电网的步骤，该化合物高度敏感且足够坚固，能够承受洗涤、折叠和其他物理劳动。 这个概念验证是可穿戴技术的重要进展，目前可穿戴技术需要复杂的布线，并受到笨重刚性电池使用的限制，这些电池并未完全融入服装中。Drexel大学的工程学院杰出教授和本科教师、该研究的负责人Yury Gogotsi博士表示：“这些笨重的电源产品通常需要复杂的零件，主要有两个原因不理想。其次，它们对佩戴者来说不舒适且具有侵略性，且在坚硬技术与柔软纺织品之间的接口上，它们常常会失败。洗涤性对于电子纺织品尤其具有挑战性。” 相比之下，该团队提出的棉花网络是在一块小块轻便可变的棉花表面上打印的。一个由Drexel和Accenture…

如果健康材料的形状与书本教导的差异过大，根据布雷特定律，双键不能存在于它们的特定位置。在过去十年中，这一原则限制了科学家们。科学家们现在可以找到创建和使用违反布雷特定律的物质的有用方法，因为科学家们现在已经证明如何创造它们。 根据加州大学洛杉矶分校(UCLA)的科学家们的说法，一个已经存在了100年的有机化学基本规则并不真实。他们表示：是时候更新书本了。 有机物质，主要由碳构成，具有特定的粒子设计和排列。被称为烷烃的物质在两个碳粒子之间存在双键或醇。粒子及其附着的通常保持在同一3D飞机中。看到分子偏离这种数学是非常了不起的。 这个问题的定律，在书本中被称为布雷特定律，早在1924年就被报道。它声明，分子可以在一个环桥的碳-碳双键关系，亦即称为“桥头”位置的二环蛋白中存在。由于双键的扭曲，这些结构的几何轮廓将偏离教科书的严格数学。尽管布雷特定律限制了科学家们设想用烯烃制造的化学分子类型，阻止了它们在药物发现中的潜在应用，但氧在这个领域是重要的。 这一观点在UCLA专家最近发表在《科学》杂志上的报告中被推翻。他们展示了如何制造几种违反布雷特原理的物质，称为反布雷特烷烃（anti-Bredt…

一支研究团队创建了一种新颖的量子发射体控制模型，可以在单一的光流中生成和编码量子纳米结构信息。来自美国海军研究实验室 (NRL) 的多学科团队创建了一种新颖的量子发射体控制范式，以及一种在单光子光流中捕获和存储量子光子信息的新方法。 量子光学预计将提供传统光无法获取的功能，并在量子数据处理和计算以及计量学方面带来重要进展。 量子发射体…

研究人员通过开发可移动交联的塑料克服了塑料韧性与可降解性之间的权衡。与没有可移动交联的参考塑料相比，这些交联不仅使韧性提高了超过八倍，还使酶降解性提高了超过二十倍。这些先进的生物降解塑料使我们离实现资源循环社会更近了一步。 实现可持续社会需要发展先进的可降解塑料，或聚合物，这些聚合物是由重复单元组成的长链分子。得益于来自大阪大学的一个团队的努力，包含可移动交联基团的韧性生物降解塑料的开发使得资源循环社会的目标变得更近了一步。 在本月发表在Chem的研究中，研究人员揭示了开发具有可移动交联的聚合物不仅提高了它们的强度，还促进了在温和条件下酶降解。 塑料和聚合物需要在耐久性和强度方面实现良好的性能，同时还需要触发的降解能力，以便将其分解为可重新使用的有用成分。目前，这些因素之间存在权衡；即，增加韧性使聚合物更难以降解。研究人员使用可移动交联解决了这个问题。 可移动交联是环状环糊精，环糊精穿过一个聚合物链并附着在另一个上，从而赋予所得到的塑料更高的韧性和耐用性。环糊精是无毒的、生物可降解的，并且广泛存在，使其作为聚合物成分变得具有吸引力。…

天文学家团队利用NASA的哈勃和詹姆斯·韦伯太空望远镜的联合力量重新审视了传奇的天狼星星盘。 在1997年电影《接触》中，改编自卡尔·萨根1985年的小说，主角科学家艾莉·阿罗维（由演员乔迪·福斯特扮演）乘坐外星人建造的虫洞旅行到天狼星。她在环绕这颗星星的飞溅废墟中的雪暴中显现出来——但没有明显的行星可见。 看起来电影制作人做对了。 亚利桑那大学图森分校的天文学家团队利用NASA的哈勃和詹姆斯·韦伯太空望远镜对环绕天狼星的直径近1000亿英里的废墟盘进行了前所未有的深入观察。亚利桑那大学的研究团队成员安德拉斯·加斯帕尔说：“在哈勃和韦伯望远镜之间，你得到了对天狼星非常清晰的视图。这是一个神秘的系统，因为它与我们观察过的其他星周盘不同。天狼星星盘是光滑的，简直滑得不可思议。” 研究团队感到惊讶的是，没有明显的证据表明一个或多个大型行星像雪地拖拉机一样在面向盘面上耕耕作作。“这让我们重新思考系外行星系统之间的范围和多样性，”亚利桑那大学的凯特·苏说，她是呈现韦伯发现的论文的首席作者。…

研究人员开发了微型可穿戴设备，可以紧密包裹神经元和神经元过程，而不会损伤细胞。这些由柔软聚合物制成的薄膜可穿戴设备，可以使科学家在亚细胞水平测量和调节神经元的活动。 可穿戴设备如智能手表和健身追踪器与我们身体的某些部分互动，以测量和了解内部过程，例如我们的心率或睡眠阶段。 现在，麻省理工学院的研究人员开发了可穿戴设备，可能能够在体内对单个细胞执行类似的功能。 这些无电池、亚细胞大小的设备由柔软聚合物制成，旨在通过光的无线激活轻轻包裹神经元的不同部分，如轴突和树突，而不损害细胞。通过紧密包裹神经过程，它们可以用于测量或调节神经元在亚细胞水平上的电活性和代谢活动。 由于这些设备是无线且自由漂浮的，研究人员设想将来可以将成千上万的小设备注射进体内，并通过光非侵入性地激活它们。研究人员将通过操控外部照射的光的强度和极化，精确控制可穿戴设备如何轻柔地包裹细胞，这些光可以穿透组织并激活设备。…