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随着各行各业寻求创新的碳捕获解决方案，科学家们转向能够有效捕获并储存工业排放中的二氧化碳（CO₂）的先进材料。来自德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心（HZDR）、德累斯顿工业大学（TUD）以及波兰卢布林的玛丽亚·居里-斯克沃多夫斯卡大学组成的研究小组最近的一项研究揭示了所谓的卡尔加里框架20（CALF-20）的气体吸附物理特性，这是一种基于锌的金属有机框架（MOF）。科学家们通过应用一系列先进技术，展示了这种材料在不同条件下的独特适应性，研究结果已发表在期刊《Small》上。研究强调CALF-20如何有效捕获CO₂，同时抵抗水的干扰，这是碳捕获材料中的常见问题。 二氧化碳捕获技术依赖于能够从气体流中选择性捕获温室气体的材料，同时最大限度地降低能耗。传统的吸附剂，如活性炭和沸石，往往在潮湿环境中存在高能耗或选择性差的缺点。相比之下，CALF-20因其高CO₂吸附量及其温和的吸附和再生热而脱颖而出。在适度潮湿的条件下，它通过优先吸附CO₂而不是水来保持较高的选择性。与其他广泛研究的类似化合物相比，CALF-20在这种情况下更有效地捕获CO₂并吸收更少的水分。所有这些MOFs都具有高度的孔隙率，由金属-氧簇组成，这些簇通过有机化学柱以结构化的方式连接。这个三维排列形成了类似厨房海绵孔隙的腔体网络。 “在这项研究中，我们采用了一种多方面的方法来研究CALF-20的CO₂吸附行为。通过结合正电子湮灭寿命光谱（PALS）、原位粉末X射线衍射（PXRD）及气体吸附实验，我们能够可视化不同温度和湿度水平下CO₂分子与材料内部结构之间的相互作用。这些见解为优化真实工业环境中的CO₂捕获技术提供了重要信息。”HZDR辐射物理学院的阿赫梅德·阿塔拉博士解释道。 深入探讨吸附机制 “PALS在分析气体与多孔材料之间的相互作用中起着关键作用。该技术测量正电子的寿命，正电子是一个电子和一个正电子的束缚态，敏感于局部自由体积。在像CALF-20这样的多孔材料中，正电子寿命表明空隙、其大小以及气体分子开始填充孔隙时的变化。”来自玛丽亚·居里-斯克沃多夫斯卡大学的拉多斯瓦夫·扎莱斯基教授说。…

研究人员开发了一种简单的方法来探索量子科学的复杂领域。这一发现使得该领域的研究变得更便宜且更容易获得，这可能对未来激光、量子和高科技显示技术的发展产生重要影响。 研究人员发现了一种更环保的方法来研究光与物质的相互作用，这可能彻底改变新兴技术的发展。 芬兰土尔库大学的研究人员开发了一种简单的方法来探索量子科学的复杂领域。这一发现使得该领域的研究变得更便宜且更容易获得，这可能对未来激光、量子和高科技显示技术的发展产生重要影响。 研究团队开发了一种制造被称为光学微腔的小结构的新方法。这些结构使科学家能够研究光如何与物质以非常精确的过程相互作用，从而产生被称为极化子的新的量子态。极化子是由光和物质构成的不同寻常的混合粒子。 这种创新的方法提供了一种低成本、节能的替代方案，取代了传统的基于真空的制造方式，使得量子和光子学研究更加容易获得。…

一组国际科学家识别出核图中一个意想不到的重质量中子不足同位素区域，在该区域核裂变主要由不对称模式主导。该实验由位于德国达姆施塔特的GSI亥姆霍兹重离子研究中心的R3B-SOFIA合作团队进行，属于FAIR第0阶段计划。结果发表在《自然》期刊上。 研究团队调查了100种不同的中子不足的奇异同位素的裂变特性，这些同位素的原子序数从铱（Z = 77）到钍（Z =…

一个令人惊讶的联系在两种表面上非常不同的超导体类别之间被发现。在一种新材料中，原子的分布是无规则的，但仍然能够创造出长程磁序。 通过维也纳科技大学与克罗地亚、法国、波兰、新加坡、瑞士和美国的研究机构的合作努力，在对一种特殊材料的调查中发现了一个惊人的效应：原子以完全无序的方式排列，但产生了磁序。 超导性是现代材料科学的一个中心主题：某些材料可以在没有任何电阻的情况下导电——至少在低于某个温度时。然而，如何生产出在更高温度下仍然表现这种特性的材料仍然是一个未解决的问题。 现在，维也纳科技大学的研究人员发现了两种实际上非常不同的超导体类别——所谓的“铜酸盐”和“氮化物”之间的惊人联系：材料穆伦石以意想不到的方式结合了两者的特性。令人惊讶的是，即使穆伦石中的关键原子完全随机和不规则地排列，磁性特性依然整齐有序，即使在惊人高的温度下，也与铁氮化物类似。类似地，在铜酸盐中，尽管存在大量的局部无序，仍然会出现一种特殊的金属性——这种金属性可能仅与异常干净的系统相关，并伴随着高温超导性。在铜酸盐和穆伦石中“罪魁祸首”是开放的配体轨道。 两个世界——一个在其中…

一个开创性的实验——揭示“对称”在物理学中并不总是像科学家们曾经相信的那样行为。 密西西比州立大学物理学教授Dipangkar Dutta是一个开创性实验的主要研究者——揭示“对称”在物理学中并不总是像科学家们曾经相信的那样行为——最近发表在著名期刊Physics Letters B上。…

一组工程师开发了一种可能改变海水淡化实践的系统，使该过程更加灵活、韧性强且成本更低。该新系统由阳光提供动力，并利用创造性的热回收方法以延长水生产时间——无论有无阳光。 根据世界资源研究所，新鲜饮用水是一种至关重要但有限的资源，未来几年的稀缺性只会加剧。海水淡化是一种去除水中盐分的过程，是增加新鲜水供应的既定方法，尤其是在沿海地区。然而，当前的海水淡化系统依赖于大规模集中基础设施和易于污染和降解的过滤膜。 赖斯大学的一组工程师开发出一种可能改变海水淡化实践的系统，使该过程更加灵活、韧性强且成本更低。该新系统在《自然水》上发表的研究中被描述，为由阳光提供动力，并利用创造性的热回收方法以延长水生产时间——无论有无阳光。与传统系统相比，该设置采用不可降解材料，能够处理高盐度卤水。 赖斯大学电气与计算机工程博士生、国家科学基金会研究员威廉·施密德表示：“在离网社区，获取干净新鲜水是一项特别具有挑战性的问题。我们希望关注去中心化的模块化海水淡化系统。” 热海水淡化涉及蒸发和冷凝的循环：当水蒸发时，盐和其他杂质等固体被留下；与此同时，水蒸气冷却并冷凝成新鲜水。蒸发需要消耗能源以克服水在液相中的分子间作用力，而冷凝则在蒸气重新转变成液体时释放能量。为了使热海水淡化系统高效，液体与蒸气之间转变过程中产生的能量必须被回收和再利用。…

一张皱巴巴的纸和量子技术之间的联系：瑞士洛桑的洛桑联邦理工学院（EPFL）和德国康斯坦茨大学的研究团队在微波光子学中使用拓扑来构建改进的耦合腔阵列系统。 一张皱巴巴的纸和量子技术之间的联系：瑞士洛桑的洛桑联邦理工学院（EPFL）和德国康斯坦茨大学的研究团队在微波光子学中使用拓扑来构建改进的耦合腔阵列系统。 更小、更具多样性且更强大：来自洛桑和康斯坦茨的物理学家团队开发了以新型耦合腔阵列（CCAs）形式呈现的先进量子技术组件。这些CCAs由无机化合物氮化铌制成，具有高动感电感，使其特别适合超导应用，并成为未来量子计算机中优化量子比特的有希望平台。它们还为量子仿真开辟了新可能，作为受控模型系统来研究更复杂的量子物质的行为。CCAs的拓扑在其功能中起着至关重要的作用。康斯坦茨大学的共同作者奥德·齐尔伯伯格解释了这与皱巴巴的纸张的简单动作之间的联系。 拓扑的问题 对于量子物理学家来说，“拓扑”描述了系统的整体排列如何影响其个体部分——以及细节又如何塑造整体。它提出了这样的问题：周围环境如何影响物理过程？理解系统的拓扑是否有助于预测其组件的行为？…

使用智利阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）的新观察，研究人员绘制了迄今为止银河系中央分子区域三个区域的最精确地图，为该区域恒星形成提供了宝贵的信息。 使用智利阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）的新观察，研究人员绘制了迄今为止银河系中央分子区域三个区域的最精确地图，为该区域恒星形成提供了宝贵的信息。 数十年来，天文学家发现了数百个原行星盘——被认为代表我们自己太阳系早期阶段的结构。然而，这些发现大多位于我们附近，可能无法反映银河系其他部分的极端条件。在最具动态性和动荡的区域之一是位于银河系银河中心附近的中央分子区（CMZ），在这里，高压和高密度可能以根本不同的方式塑造恒星和行星的形成。在CMZ中研究原行星系统为检验和完善我们对太阳系形成的理论提供了难得的机会。 一个由北京大学卡夫利天文与 astrophysics…

通过分析从撞击坑喷发出的物质飞行多远，科学家可以定位埋藏的冰川和其他有趣的地下特征。 一个行星科学家团队开发了一种有希望的新方法，可以深入观察火星和其他行星体尘土覆盖的表面。 一项新的研究发现，喷发物覆盖层——即由撞击生成的岩石和其他物质喷出并覆盖在坑周围的层——的大小会根据撞击点下方材料的不同而有所变化。研究人员表示，这一见解可能有助于科学家利用轨道卫星数据发现埋藏的冰川和其他重要的地下特征。 “从历史上看，研究人员一直通过撞击坑的大小和形状推断地下材料的性质，”伦敦帝国学院的UKRI研究员Aleksandra Sokolowska说。“但我们展示了围绕撞击坑的喷发物覆盖层大小对地下属性也很敏感。这为我们提供了一种新的表面可观测量，以帮助约束地下存在的材料。”…

研究人员提出了一种关于暗物质起源的新理论，暗物质是一种被认为赋予宇宙形状和结构的不可见物质。他们的数学模型表明，暗物质可能在早期宇宙中通过无质量粒子的碰撞而形成，这些粒子失去了能量并凝聚——就像蒸汽转变为水一样——成为冷重的粒子。他们报告称，他们的理论可以利用现有数据进行测试——这些暗物质粒子会在填满整个宇宙的辐射上具有独特的特征，这种辐射被称为宇宙微波背景辐射。 达特茅斯大学的研究人员进行的一项研究提出了一种关于暗物质起源的新理论，这种神秘的不可见物质被认为赋予宇宙形状和结构。 研究人员在物理评论快报中报告称，暗物质可能是在宇宙早期通过高能无质量粒子的碰撞形成的，这些粒子失去了活力，并在配对后立即获得了惊人的质量，按照他们的数学模型。 虽然这种假设尚未得到证实，但基于观察到的无法通过可见物质解释的引力效应，科学家们相信暗物质的存在。科学家估计，宇宙总质量的85%是暗物质。 但研究作者写道，他们的理论是独特的，因为它可以利用现有的观测数据进行测试。他们建议构成暗物质的极低能量粒子将在宇宙微波背景辐射（CMB）上具有独特的特征，而CMB是来自大爆炸后填满整个宇宙的剩余辐射。…

一项新研究通过计算第五后闵可夫斯基（5PM）阶，达到了前所未有的精度，成功模拟了黑洞和中子星碰撞等极端宇宙事件，这对于解读当前和未来天文台的引力波数据至关重要。研究揭示了卡拉比-丘三重周期的惊人出现——这些复杂的几何结构源自弦理论和代数几何——在辐射能量和反冲的计算中，暗示了抽象数学与天体物理现象之间的深刻联系。利用超过30万个核心小时的高性能计算，一个国际团队展示了先进计算方法在解决黑洞相互作用所 governing 的复杂方程中的强大能力，为更精确的引力波模板和对星系形成的见解铺平了道路。 一项刊登于《自然》杂志的开创性研究确立了模拟宇宙中最极端事件的新基准：黑洞和中子星的碰撞。该研究由柏林洪堡大学的扬·普莱夫卡教授和伦敦玛丽女王大学的古斯塔夫·莫古尔博士（前任洪堡大学和马克斯·普朗克引力物理研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））领导，与一个国际物理学家团队合作，提供了对理解引力波至关重要的计算精度。 使用受量子场论启发的尖端技术，团队计算了如散射角、辐射能量和反冲等可观测量的第五后闵可夫斯基（5PM）阶。研究的一个突破性方面是卡拉比-丘三重周期的出现——这些源于弦理论和代数几何的几何结构，现如今在辐射能量和反冲的描述中变得相关。曾被视为纯粹数学的这些结构，现在找到了描述现实天体物理现象的意义。…

新的研究表明，船载导航系统有潜力改善海啸检测和预警。 滑坡引发的海啸对沿海社区构成严重风险，尤其是在狭窄的峡湾中，高耸的悬崖会捕捉并放大波浪。科学家们在发出海啸警报时严重依赖基于地震的观察系统，但这些方法并不总能捕捉到滑坡造成的局部地面运动。 现在，科学家首次使用船只的卫星接收器数据检测到了滑坡引发的海啸波。由CIRES和CU Boulder主导的这项研究，发表在《地球物理研究快报》上，显示了这种方法改善海啸检测和预警的潜力，为沿海社区提供生命救助信息。 “滑坡落入水中可以产生海啸，其中一些可以相当大且具有破坏性，”CIRES研究员、CU…