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研究人员首次对太阳的全球日冕磁场进行了近乎每天的观察，这是之前仅间歇性记录的太阳区域。这些新发现为强太阳风暴背后的机制提供了启示，这些风暴可能会干扰重点技术，影响我们在地球上的日常生活。 对使用一种称为升级日冕多通道偏振仪（UCoMP）的工具收集的数据进行了为期八个月的分析，结果刚刚在《科学》杂志上发布。 太阳磁场是太阳风暴的主要因素，这些风暴可能威胁从电网到通信系统以及像GPS这样的卫星技术。然而，理解这种磁场如何积累能量并随后爆发，一直受限于观察太阳日冕（太阳上层大气）中的困难。 传统的测量这个磁区域的偏振测量方法往往需要大型、昂贵的设备，直到现在只能够评估日冕的有限区域。通过将日冕地震学与UCoMP数据结合，研究人员可以创建对整个太阳日冕的磁场的一致和全面的表征——在日食期间观察到的全景视图。 “日冕磁场的全球绘制一直是太阳研究中的一个重大空白，”该研究的首席作者杨子豪表示，他在中国北京大学攻读博士学位期间进行了这项研究，目前是国家科学基金会国家大气研究中心（NSF…

根据来自美国国家航空航天局（NASA）月球勘探轨道器（LRO）任务的最新分析，月球尘埃和岩石（表层土壤）中冰的存在比之前理解的更加普遍。这些冰是未来月球任务的重要资源。它可以用于多种目的：提供辐射保护，支持人类探险者，或分离成氢和氧以制造火箭燃料、能源和可呼吸空气。 过去的研究主要在靠近月球南极的较大永久阴影区域（PSRs）中发现了冰的迹象，包括一些特定的陨石坑，如卡贝乌斯、霍沃斯、肖梅克和福斯蒂尼。然而，最新的发现显示，“我们发现南极以外的PSR中存在广泛的水冰证据，延伸至至少77度南纬，”来自NASA戈达德太空飞行中心的蒂莫西·P·麦克拉纳汉博士说，他是于10月2日在《行星科学杂志》上发表的研究的主要作者。 这项研究对计划月球任务的人来说非常有益，因为它提供了地图并识别了表面特征，表明冰在哪里更或更不可能被发现。“我们的模型和分析显示，在低于75开尔文（-198°C或-325°F）的PSR的最冷部分附近，预计冰的浓度最高，而在朝向极点的斜坡底部，”麦克拉纳汉指出。 “虽然我们无法准确测量PSR中冰的存在量或确认它是否埋在干燥的表层土壤层下，但我们估计，在这些沉积物的每1.2平方码（1平方米）的表面区域内，顶部3.3英尺（1米）内应该至少有额外的五夸脱（五升）冰，相比周围区域，”麦克拉纳汉说。该研究还识别了冰沉积物较少、小型或浓度较低的区域，这些区域主要位于较暖、周期性阳光照射的区域。 冰可以通过彗星和陨星的撞击、月球内部释放的蒸汽或太阳风中氢与表层土壤中氧的化学反应而被困在月球表层土壤中。PSR通常位于靠近月球两极的低洼地区，在这些地区，阳光的低入射角使这些区域在数十亿年中处于黑暗中，导致极低的温度。冰分子可以因陨石撞击、辐射或阳光而从表层土壤中脱落，沿月球表面移动，直到它们沉淀在PSR中并被极寒困住。PSR中持续寒冷的表面可以保存这些冰分子数十亿年，可能形成足够的沉积物以供开采。冰在直接阳光照射的区域中消失得很快，使得在这些地方积累冰变得具有挑战性。…

巴塞尔大学的科学家们首次实现了在相当距离上稳态耦合两个安德烈夫量子比特的突破性成就。他们通过利用在狭窄超导谐振腔中产生的微波光子实现了这一目标。他们的研究成果已在《自然物理》杂志上发表，为安德烈夫量子比特在量子通信和量子计算领域的潜在应用铺平了道路。 量子通信和计算依赖于量子比特（qubits）作为其基本信息单位，类似于经典计算机中的比特。在全球范围内正在探索的多种方法中，安德烈夫对偶量子比特显得尤为有前景。 安德烈夫量子比特是在金属与超导体之间的接点处通过一种称为安德烈夫反射的过程生成的。在这个过程中，金属中的一个电子进入超导体，成为一个电子对（具体来说，是一个库珀对）的一部分，同时一个像正粒子一样起作用的空穴反射回金属。这一机制在这些材料的界面产生了独特的束缚态对，称为安德烈夫束缚态，它们可以作为量子比特的基本状态。这些状态在外部干扰下相对稳定，而相干时间——即维持叠加态的时间——也异常长。此外，它们还可以轻松地操纵并集成到现代电子电路中。这些特性使其在实现可靠和可扩展的量子计算机方面具有高度的优势。 两个量子系统之间的相互连接 研究人员成功地在各自位于半导体纳米线中的两个安德烈夫量子比特之间建立了强量子力学耦合。实验结果与理论预测完美一致。…

硅光子芯片使得创建一种“牵引束”成为可能，该牵引束可以用精确聚焦的光束捕获和操控生物颗粒。这种创新设备可能会显著帮助生物学家和临床医生分析DNA、分类细胞以及探索疾病机制。 麻省理工学院的研究人员制作了一种小型的基于芯片的“牵引束”，它让人想起《星球大战》中捕获千年隼的那种。这种设备有望帮助生物学家和医学专业人员研究DNA、分类细胞和探讨疾病机制。 这个设备足够小，能够放在手掌中，利用从硅光子芯片发出的光来操控位于其表面上方数毫米的颗粒。光线可以穿透保护生物样本的玻璃盖，使细胞保持在无菌环境中。 传统的光学镊子使用光线捕获和移动粒子，通常需要大型显微镜设备。相比之下，基于芯片的光学镊子有可能为生物研究中的光学操控提供一种更易于管理、成本可控、广泛可用的解决方案。 然而，现有的集成光学镊子受限于只能捕获非常接近或直接在芯片表面的细胞，这可能导致污染并给细胞带来压力，从而妨碍与标准生物学研究的兼容性。…

科学家们设计了一种新方法，能够准确模拟动物的复杂运动。他们的研究解决了生物学中一个长期存在的问题：建模生物体复杂且常常不可预测行为的挑战。他们集中研究了线虫Caenorhabditis elegans，这是生物研究中常用的研究对象。研究结果发表在PNAS上，提升了我们预测和理解动物行为的能力，潜在应用扩展至机器人技术和医学研究。 科学家们设计了一种新方法，能够准确模拟动物的复杂运动。他们的研究解决了生物学中一个长期存在的问题：建模生物体复杂且常常不可预测行为的挑战。他们集中研究了线虫Caenorhabditis elegans，这是生物研究中常用的研究对象。研究结果发表在PNAS上，提升了我们预测和理解动物行为的能力，潜在应用扩展至机器人技术和医学研究。 “动物行为与简单的物理系统（例如摆锤或弹簧上的珠子）不同；它在有序与随机行为之间占据了一种空间。达到这种微妙的平衡非常具有挑战性，这使得我们的模型特别——它是第一种能够创建类生命动物模拟的模型，”位于冲绳科学技术大学（OIST）生物物理理论部的Greg…

一项近期研究揭示了一种创新的无创影像技术，能够有效识别透明细胞肾细胞癌，这是一种最常见的肾癌类型。 来自UCLA健康乔森综合癌症中心的研究揭示了一种突破性的无创影像方法，能够准确检测透明细胞肾细胞癌，即最常见的肾癌。 这些发现发表在柳叶刀肿瘤学上，具有显著减少不必要手术的潜力，并确保患者及时接受适当治疗，可能在未来彻底改变医疗专业人员对该疾病的诊断和管理方式。 “肾癌的晚期诊断会大大降低生存机会，特别是当疾病已经进展时，”UCLA肾癌项目主任、阿尔文和凯丽·梅因哈特肾癌研究讲座教授、研究的主要作者布莱恩·舒赫博士解释说。“然而，如果在早期阶段被发现，超过90%的患者可以至少生存五年。因此，早期准确识别透明细胞肾细胞癌至关重要，因为这些肿瘤往往生长和扩散得更为激烈。” 肾细胞癌占固体肾肿瘤的90%。每年，美国有超过81,000人被诊断为肾癌。在各种肾癌类型中，透明细胞肾细胞癌是最常见和致死率最高的，约占75%的案例和90%的肾癌死亡人数。常规影像技术，如CT扫描或MRI，通常在区分良性肿瘤和癌性肿瘤方面存在困难，这可能导致不必要的手术或治疗延误。…

传统的机器人抓取器在处理各种形状和尺寸的农作物时面临挑战。这导致了对更灵活的，针对农业应用定制的机器人抓取器的需求。在一项最新研究中，研究人员推出了一种新型柔性机器人抓取器，名为基于旋转的挤压抓取器（ROSE），并通过模拟增强了其独特的皱褶抓取技术。ROSE温和而有效的抓取能力使其成为农业领域的重要工具。 机器人抓取器已在制造、包装和物流等各个行业中成为不可或缺的部分，尤其是在涉及挑选和放置的任务中。最近，越来越多的人对在农业中应用机器人抓取器进行收割和包装工作产生了兴趣。然而，传统的机器人抓取器往往无法适应不同作物的独特特性，这些作物可能非常脆弱，并且形状和大小各异。随着各行业寻求能够处理多样物体的解决方案，对更具适应性的机器人需求有所增加。 软材料机器人抓取器已成为应对这些挑战的一个有前景的解决方案。然而，现有的定制这些抓取器以适应复杂形状的方法在很大程度上依赖于复杂的控制和数据驱动模型的规划。这类方法需要大量数据，限制了它们的广泛应用。此外，在柔性抓取器中加入传感系统需要复杂的设计和先进的制造技术。 为应对这些问题，由日本先进科学技术研究所（JAIST）的研究小组开发了一种创新的柔性机器人抓取器，名为基于旋转的挤压抓取器（ROSE），该小组由副教授范安霍（Van Anh…

越来越复杂的应用程序，如人工智能，要求更强大且耗能更高的计算机。光计算被提议作为提高速度和能效的一种方式；然而，由于各种挑战，它仍未实现。一种称为衍射铸造的新设计框架旨在缓解这些问题。它为光计算领域引入了新思路，可能使其在未来计算设备中更具吸引力。 所有现代计算设备，无论是智能手机还是笔记本电脑，都依赖于电子技术。然而，这项技术也有其缺点，特别是随着性能提高而产生的巨大热量，以及达到当前制造方法的基本极限。因此，研究人员正在探索替代计算方法，以克服这些问题，同时可能引入新功能。 一个潜在的解决方案根植于一个已有多年历史但尚未实现商业成功的想法：光计算。这项技术利用光速及其与多种光学材料相互作用而不产生热量的能力。此外，广泛的光波可以同时穿越材料而不发生干扰，理论上使得构建一个高度并行、快速且能效高的计算机成为可能。 “在1980年代，日本研究人员调查了一种名为阴影铸造的光计算技术，能够执行基本的逻辑操作。然而，他们的实现依赖于大量的几何光学结构，可以与早期数字计算机的庞大真空管进行比较。它们在概念上是可行的，但缺乏实际应用所需的灵活性和兼容性，”来自东京大学信息光子学实验室的副教授堀崎亮一表示。“我们提出了一种称为衍射铸造的光计算框架，这一框架建立在阴影铸造的基础之上。阴影铸造依赖于光线与各种几何形状的相互作用，而衍射铸造则使用光波本身的属性，导致空间效率更高且功能多样的光学元件，这对于通用计算机至关重要。我们进行的数值模拟产生了有希望的结果，使用的输入是小型的16x16像素的黑白图像，小于典型的智能手机图标。” 堀崎和他的团队提出了一种全光系统，这意味着只有最终输出被转换为电子和数字格式；之前的所有步骤仍保持光学。该概念以图像作为数据源开始——表明其在图像处理方面的潜力——而其他数据类型，特别是用于机器学习的那些，也可以以图形方式表示。他们将这一过程比作在Adobe…

研究人员在深海热液喷口附近发现了无机纳米结构，这些结构与我们所知的生命必需分子极为相似。这些纳米结构具有自组织能力，能够作为选择性离子通道，产生可以转化为电能的能量。此项发现加深了我们对生命起源的理解，并提供了工业蓝色能源收集的潜在应用。 由日本理化学研究所可持续资源科学中心（CSRS）及东京科技大学地球生命科学研究所（ELSI）的中村龙兵领衔，研究人员发现了围绕深海热液喷口的无机纳米结构。这些结构与生命维持分子极为相似，具有自我组织的能力，并作为选择性离子通道，产生可转化为电力的能量。该研究成果于9月25日在《自然通讯》上发表，不仅加深了我们对生命起源的理解，还暗示了在工业蓝色能源收集方面的应用。 当海水通过海底裂缝渗入地球深处时，被岩浆加热，然后上升到地表，并通过称为热液喷口的裂缝排放回海洋。加热的水中含有在深处旅程中获得的溶解矿物质，当它遇到较冷的海水时，化学反应导致矿物离子沉淀，形成喷口附近的固体结构。 由于热液喷口提供稳定的矿物质丰富的环境，并作为必需能量来源，因此被认为是地球上生命的摇篮。地球上相当一部分生命依赖于渗透能，这种能量由活细胞内外的离子梯度（盐和质子的浓度差异）产生。来自理化学研究所CSRS的研究人员专注于蛇纹石宿主的热液喷口，这些喷口的复杂分层矿物沉淀由金属氧化物、氢氧化物和碳酸盐组成。“出乎意料的是，我们发现渗透能转化，这一当今植物、动物和微生物生命中的关键过程，可以在地质环境中无机发生，”中村解释道。 研究涉及的样品来自位于深达5743米的太平洋马里亚纳海沟的深海渗漏场。一个显著的样品尺寸为84厘米，主要由氢氧化镁组成。使用光学显微镜和微米级X射线扫描，团队发现氢氧化镁晶体排列成连续的柱状，作为喷口流体的纳米通道。研究人员观察到沉淀物表面带有电荷，表面电荷的大小和极性（正或负）存在差异。他们意识到，具有可变电荷的结构化纳米孔对渗透能转化至关重要，因此继续调查这种过程是否在深海的无机岩石中自然发生。…

一种新理论阐明了结晶过程，表明在溶液中形成晶体的主要物质实际上是溶剂，而非溶质。该理论可能对制药开发和气候变化研究等多个领域产生重大影响。 你还记得经典的高中化学实验吗？在盐水中形成盐晶体，或者从糖水中制作岩糖？看起来你对这些上下文中晶体形成的理解可能需要重新考虑。 一项最近提出的理论揭示了结晶过程，主张结晶的物质是溶液中的主导元素——特别是溶剂，而不是溶质。这个理论可能影响从药物配方到气候研究的广泛领域。 北卡罗来纳州立大学的化学教授、《物质》期刊上发表这项新理论研究的作者詹姆斯·马丁解释说：“晶体无处不在——它们在技术和医学中都发挥作用——但我们对它们如何结晶的理解一直有限。” 马丁澄清道：“一般的理解认为，溶解和结晶本质上是对立的；然而，情况并非如此。它们是根本不同的过程。”…

deepSPACE 不是一部科幻电影、一款视频游戏或一部受人喜爱的电视系列的下一个续集。相反，它是由伊利诺伊大学厄本那-香槟分校的一名航空航天工程师创建的创新设计软件，旨在加速工程概念和规格的制定。该工具高效地生成设计变体，包括从传统理念到富有想象力的概念，以及 3D CAD 模型和性能评估。…

麦吉尔大学的科学家在创建全固态锂电池方面取得了显著突破，这些电池作为未来电动汽车（EV）电池技术的进步正在被探索。 这项发展解决了影响电池性能的一个持续挑战，并可能导致更安全、使用寿命更长的电动汽车。 主要障碍是陶瓷电解质与电极之间接口处形成的电阻，这降低了电池的效率和整体能量传输。研究团队发现，使用多孔陶瓷膜代替传统的致密板，并添加少量聚合物，可以有效应对这一复杂问题。 “通过使用充满聚合物的多孔膜，我们促进了锂离子的自由移动，并消除了固态电解质与电极之间接口的电阻，”主导这项研究的材料工程系教授乔治·德莫波罗斯解释道。 “这不仅提高了电池的性能，还为高电压操作建立了稳定的接口，这是行业的一个关键目标。”…