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天文学家在太阳物理学领域取得了重要进展，成功制作出太阳日冕中磁场的精确图谱。这一重要发展将改善我们对太阳大气的理解，以及它的变化如何影响我们在地球上基于技术的社会。日冕作为太阳大气的外层，在调节太阳风和空间天气事件如太阳耀斑和日冕物质抛射中发挥着关键作用。然而，量化驱动这些现象及日冕本身的磁力一直被证明相当困难。 美国国家科学基金会（NSF）丹尼尔·K·井上太阳望远镜是全球最强大的太阳望远镜，由NSF国家太阳天文台（NSO）开发、建造和运营，在太阳物理学领域取得了突破性成就，直接绘制了太阳日冕中磁场强度的图谱，这是在日全食期间可见的太阳外部大气。这一里程碑增强了我们对空间天气及其对我们基于技术的世界影响的理解。 日冕：空间天气的源头 太阳的磁场在其大气中创造了与太阳黑子相关的区域，包含着巨大的能量，负责引发爆炸性的太阳风暴和空间天气。日冕是太阳的外层大气，温度极高，磁场的奇异现象发生在这里。了解和预测空间天气需要绘制日冕磁场的图谱，这对于保护我们在地球和太空的技术至关重要。 为什么这很重要…

研究人员创造了一种电子设备原型，该设备不仅具有柔韧性和耐用性，还能够将体热转化为电能。这个创新设备可以为小型电子产品提供电力，包括电池、传感器和LED灯。值得注意的是，即使在多次被刺穿和拉伸2000次后，该设备仍能保持功能。 健身追踪器和其他可穿戴设备的一个常见问题是其电池最终会耗尽。想象一下，在不久的将来，这些可穿戴技术能够利用体热自行发电！ 来自华盛顿大学（UW）的研究人员设计了一种灵活且坚固的电子原型，它从体热中捕获能量，以为电池、传感器或LED等小型设备产生电力。重要的是，这种原型在被多次刺破和拉伸至2000次后仍然能够正常工作。 研究小组在8月30日发表在《先进材料》的论文中分享了他们的发现。 “我早就构思了这个概念，”该论文的主要作者、华盛顿大学机械工程助理教授Mohammad…

研究人员通过融合光子学的两个关键领域，实现了重大的进展，创造出一种具有显著光学特性的微型物体。这个物体的厚度是人类头发的千分之一，但却拥有惊人的能量，预示着高效紧凑的非线性光学设备的创建的巨大潜力。 在瑞典的查尔莫斯科技大学，研究人员首次成功结合了光子学中的两个关键领域，开发出一种具有卓越光学特性的纳米物体。尽管它的厚度是人类头发的千分之一，但由于其出色的能量，这一发展可能会推动高效紧凑的非线性光学设备的问世。查尔莫斯大学研究的负责人蒂穆尔·谢盖教授表示：“我相信这一发现具有巨大的潜力。” 光子应用利用光-物质相互作用产生迷人的现象，这推动了通信、医学、光谱学以及激光和量子技术等领域的进步。现在，查尔莫斯科技大学物理系的研究人员成功地在一个单一的碟形纳米物体内统一了两个关键研究领域——非线性光学和高折射率纳米光学。 “我们的成果令我们既惊讶又高兴。这个碟形物体的大小远小于光的波长，但它充当了高效的光频率转换器。它的效率是类似无结构材料的10,000倍，甚至更多，证实了纳米尺度的结构化对于提升效率至关重要，”研究的第一作者乔治·佐格拉夫博士解释道。 保持性质的新制造方法…

重金属污染的水对人类健康和水生生态系统都可能是有害的。植物来源的糖聚合物具有去除这些金属的能力，但常常需要额外的化合物来增强其在水中的稳定性或溶解度。研究人员最近介绍了一种类糖聚合物，可以将重金属封装成不溶性簇，使其更易提取。在初步实验中，该聚合物成功去除了人工污染的河水中的离子镉和铅，这些污染物具有长期存在性。 饮用水中某些重金属离子的高浓度可能是有害的。传统的水净化方法，如过滤，需要大量的能源，且通常依赖快速堵塞并需要频繁更换的金属捕集膜。为了增强净化过程，科学家们开始探索植物的使用。植物用一层多糖保护其细胞，这是一种由重复的糖单元形成的大分子，可以捕集金属离子。例如，最近的一项研究使用了来自秋葵和芦荟的粘合多糖提取物来从废水中提取微塑料。然而，一些多糖在水中溶解，需要添加其他物质以创建不溶性凝胶以有效捕集金属。这促使德克萨斯大学奥斯汀分校的卡桑德拉·卡尔曼及其研究团队创建了一种统一材料，具有类糖成分和可调的水溶性，用于去除水中的重金属。 该团队开发了各种聚合物，具有不溶于水的核心，附着在上面如同手链上的饰物一般的不同水溶性碳水化合物。初步实验发现，专门优化用于结合离子镉的碳水化合物“饰物”中包含一个羧酸基。在含有离子镉的水中进行测试时，带有羧酸的聚合物在三分钟内形成了可见的簇，可以被过滤掉。这些簇也可以再溶解回水中，当水的酸度调整时释放镉。经过三轮结合、聚集和再溶解，聚合物在捕集金属时保持了其效率，展示了其作为可回收材料的潜力。 作为概念验证，研究小组在添加了离子镉和铅的科罗拉多河水上评估了含碳水化合物的聚合物。该河水自然含有显著高于添加金属的离子钙、钠和镁的水平。在24小时内，该聚合物有效捕集了高达20%和45%的引入的镉和铅，而仅吸收了极少量其他金属离子。研究人员相信，他们创新的材料代表了朝着更高效、可重复使用和选择性更强的水净化选项的重大进展。 作者对威尔奇基金会、德克萨斯州癌症预防研究所和国立卫生研究院的资助表示感谢。

土壤电阻率的检测对于创建可靠的电力接地系统在关键电气基础设施中至关重要。土壤电阻率受到各种岩土工程特性的影响，这凸显了有效评估技术的必要性。最近，研究人员进行了深入研究，以探讨土壤电阻率与重要岩土工程因素之间的相互作用和行为，最终基于他们的分析开发出一种预测模型。该模型有可能生成更具成本效益和更可靠的接地系统。 有效的电力接地系统对于维护关键电气基础设施（如变电站）的安全性和可靠性至关重要。这些系统允许电气故障电流安全地散失到大地中，避免了电击、火灾和对重要设备的损害风险。为设计高效的电力接地系统，土壤电阻率的研究是基础。选择土壤电阻率最低的地点至关重要，以确保电气变电站的经济且有效的接地系统，从而最终提升性能和安全性。因此，准确评估土壤电阻率至关重要；这些测量中的任何错误都可能危及接地系统的完整性。 泰国电力生成局设定了变电站的土壤电阻率标准，规定最大值为80欧姆米。不幸的是，许多地点未能满足这些标准，这凸显了可靠土壤电阻率评估技术的需求。许多研究考察了土壤电阻率与各种岩土工程特性之间的联系，展示了如含水量、土壤单位重量、盐分含量、粘土含量和颗粒大小等因素的影响。尽管有这些知识，但对全面涵盖这些关系的透彻预测模型的需求依然存在。 为了应对这一问题，由芝浦工业大学工学院的稲住伸也教授领导的研究团队进行了广泛研究，探讨土壤电阻率与岩土参数之间的关系，所有实验均在温度和湿度一致的控制环境中进行。他们还基于观察结果制定了一个预测模型。这项研究于2024年8月8日在线发布，并于2024年9月在《工程成果》杂志第23卷上发表。 “本研究的核心是创建将土壤电气电阻率与基本岩土特性相关联的预测模型。通过建立可靠的相关模型，我们旨在准确预测真实环境中的土壤电阻率。这对变电站接地系统的设计具有重要影响，尤其是在泰国等土壤类型多样的地区，”稲住教授表示。…

大多数原子由带正电的质子、中性中子和带负电的电子组成。一种被称为正电子的奇特原子类型被称为正电子，包含一个负电子与一个带正电的反物质正电子配对。尽管它的存在非常短暂，但包括东京大学的一个团队在内的科学家成功地使用专门调整的激光冷却并减慢了正电子样品。这一突破预计将有助于进一步探索不寻常的物质形式，并可能揭示围绕反物质的奥秘。 我们宇宙中有一部分仍然非常隐秘。近年来，在阅读宇宙学时，您可能会遇到这样的奇怪评论。科学家们之所以这样说，是因为我们在宇宙中观察到的几乎所有事物都是由物质构成的，包括我们自己和我们脚下的地球。反物质的存在早已得到承认，正如其名字所示，它作为普通物质的对应物存在。反物质粒子与其物质对应物具有相同的质量和其他属性，但电荷相反。当物质与反物质碰撞时，它们会相互湮灭，普遍认为它们在时间的开端是以相等的量被创造出来的。然而，这种平衡并未反映我们今天所观察到的。 “当前的物理学只解释了宇宙总能量的一小部分。研究反物质可能有助于我们理解这个差距，而我们最近的研究标志着这一领域的重要进展。”光子科学中心的助理教授吉冈耕介说。“我们成功地减慢和冷却了30%的反物质组成的奇异原子正电子。这第一次使我们能够以以前不可能的方式进行研究，这将从根本上包括对反物质的更彻底的检查。” 正电子可能听起来像是科幻小说中的概念，尽管它的存在非常短暂，但它确实是真实的。想象一下它是一个氢原子，中心有一个带正电的质子和一个在轨道上小而带负电的电子。现在，用它的反物质对应物——正电子来替换质子。这就形成了一种电中性的奇特原子，但它缺乏实质性的原子核；相反，电子和正电子彼此围绕，形成一个双体系统。相比之下，氢是一个多体系统，因为质子实际上由三个称为夸克的小粒子组成并聚合在一起。由于正电子的双体系统特性，它可以使用传统的数学和物理理论进行准确描述，使其成为精确实验验证的绝佳候选者。 “对于从事所谓精密光谱学的研究人员来说，能够精确评估冷却的正电子的性质，使我们能够将我们的发现与其特征的严格理论计算进行比较。”吉冈解释说。“正电子是仅由两个基本粒子完全形成的少数几种原子之一，这有助于进行如此精确的计算。冷却正电子的概念已经存在大约三十年，但我团队中的一名助理教授、曾是本科生的修健二的随口一提激励我去挑战这个困难，我们最终成功了。”…

一个研究小组成功地工程化了一种微生物菌株，可以通过系统代谢工程有效地生产芳香聚酯。在众多环保塑料中，聚羟基烷酸酯（PHA）因其优异的生物降解性和生物相容性而备受关注。这些材料可以在土壤和海洋环境中自然降解，使其适用于食品包装和医疗设备等用途。然而，到目前为止，自然生产的PHA在某些物理标准，如强度和耐热性方面难以满足要求，这限制了其商业可行性，因为生产产量不足。为了解决这些问题，KAIST的研究人员最近公布了一项可能显著帮助解决塑料污染危机的技术。 8月26日，KAIST在刘光亨校长的领导下宣布，由化学与生物分子工程系的杰出教授李相煜领导的研究小组，以及李永俊博士和硕士生姜敏珠，成功创造了一种能够通过系统代谢工程高效生产芳香聚酯的微生物菌株。 芳香聚酯：指的是一种具有芳香化合物（如苯的碳环结构）通过酯链链接的聚合物类型。 在这个项目中，研究小组利用代谢工程技术提高了大肠杆菌中芳香单体苯乳酸（PhLA）的生物合成途径中的代谢流量。通过微调代谢途径，他们能够提高细胞内聚合物的积累比例，并利用计算模型预测PHA合成酶的结构，根据其结构-功能关系优化酶。 随后的发酵优化使团队达到了世界最高浓度（12.3±0.1…

天文学家成功拍摄了太阳以外的一颗恒星的详细图像，使他们能够观察到其表面气泡的动态运动。这些图像聚焦于R Doradus恒星，使用了阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）望远镜捕获，这是欧洲南方天文台（ESO）的一个联合项目，于2023年7月和8月进行观察。这些观测揭示了巨大的、加热的气泡，其体积是太阳的75倍，出现在恒星的表面并以惊人的速度潜入其内部。 天文学家首次拍摄了太阳以外的恒星图像，足够详细以观察其表面气泡的上升和下降。这些R Doradus的图像是在2023年7月和8月使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）拍摄的，该望远镜由欧洲南方天文台（ESO）共享。它们显示出巨大的热气泡，其体积为太阳的75倍，出现在表面并比科学家预期的更快地沉回恒星内部。 “这是我们第一次能够以如此详细的方式视觉化真实恒星的冒泡表面，”瑞典查尔姆斯科技大学的教授、最近在《自然》期刊上发表研究的主要作者Wouter…

相分离，类似于油和水分离的方式，与氧扩散协同作用，帮助忆阻器——通过电阻保持信息的电子元件——在断电后保持数据，据一项新研究所述。相分离，类似于油和水的不可混合性，结合氧扩散，使忆阻器——利用电阻存储信息的设备——即使在断电时也能保存数据，这一点由密歇根大学主导的研究所表明并发表在《Matter》期刊上。到目前为止，关于忆阻器如何在不需要电力的情况下保存信息（称为非易失性存储）的确切机制尚未被完全理解，因为观察到的模型和实验结果往往没有相关性。“实验表明，这些设备可以保存信息超过十年，而现有模型则表明它们只能保存数小时，”该研究的主要作者、密歇根大学材料科学与工程博士毕业生李静贤表示。为了加深对非易失性忆阻器记忆现象的理解，研究人员研究了一种称为电阻随机存取存储器（RRAM）的设备，这是一种作为传统计算中使用的易失性RAM的替代方案，并在节能人工智能应用中显示出巨大潜力。分析的特定RRAM是一种丝状价态变化存储器（VCM），由夹在两个铂电极之间的二氧化钽绝缘层构成。通过对铂电极施加一定电压，形成一个导电丝状结构，形成带有钽离子的桥梁，允许电流流动，将系统置于代表二进制“1”的低电阻状态。相反，当施加不同的电压时，丝状结构溶解，返回的氧原子与钽离子反应，实际上“生锈”了导电桥，并将其恢复到代表二进制“0”的高电阻状态。最初，人们认为RRAM能够随着时间的推移保持信息，因为氧扩散太慢。然而，一系列新的实验发现了相分离的重要性，这一点在之前的模型中被忽视。“在这些设备中，氧离子倾向于避免丝状结构，并且即使在很长时间后也不会扩散回来。这种行为类似于油和水永远不会混合，不论时间过去多久，因其分离状态下的能量水平较低，”李懿扬，密歇根大学材料科学与工程助理教授和该研究的高级作者解释道。为了研究保持时间，研究人员通过升高温度来加速实验。例如，在250°C下持续一个小时的实验相当于在85°C下持续近100年——这是计算机芯片的标准工作温度。凭借原子力显微镜的高分辨率成像技术，研究人员捕捉到宽约五纳米（约20个原子厚）的丝状结构的图像，这些结构位于宽一个微米的RRAM设备内。“在设备中找到丝状结构让人惊讶；这就像在干草堆中找到一根针，”李评论道。团队发现，不同大小的丝状结构表现出不同的保持特性。小于约5纳米的丝状结构随着时间的推移而衰减，而大于5纳米的丝状结构则变得更为坚固。这种与大小相关的变化不能仅仅归因于扩散。结合实验结果和包含热力学原理的模型表明，导电丝状结构的形成和稳定性受到相分离的影响。研究团队利用相分离将记忆保持从单日提高到超过10年，在一种抗辐射的记忆芯片中——一种旨在承受辐射暴露的设备，适合空间任务。潜在的应用包括用于更节能的人工智能解决方案的内存计算和用于电子皮肤的存储设备——一种旨在复制人类皮肤感官功能的柔性电子层。这种电子皮肤可能会为假肢提供感官反馈，贡献新型可穿戴健身追踪器，或帮助机器人开发用于精细任务的触觉感知。“我们希望我们的发现能激励在信息存储设备的设计中创新性地利用相分离，”李补充道。该研究的合作者包括来自福特研究院、橡树岭国家实验室、阿尔巴尼大学、纽约CREATES、桑迪亚国家实验室和亚利桑那州立大学的研究人员。该设备是在Lurie纳米加工设施制造的，并在密歇根材料表征中心进行了分析。密歇根大学的研究主要由国家科学基金会（ECCS-2106225）资助。

一篇最近的文章探讨了容器的灵活性如何影响其排空速度。在福克斯查佩尔地区高中读大四的罗希特·维兰卡（Rohit Velankar）在给玻璃杯倒果汁时，他注意到纸箱墙壁因节奏感的咕噜，咕噜，咕噜声而发生了变形。罗希特思考着这个声音，并质疑容器的灵活性是否会影响内容物的排出。他开始为他的科学博览会项目寻找答案，但当他与父亲萨钦·维兰卡（Sachin Velankar）合作时，研究发展成了一项更大的研究。萨钦是一位就职于匹兹堡大学斯旺森工程学院的化学与石油工程教授。他们在地下室搭建了一个实验，并把他们的发现记录在了他们的第一篇联合研究论文中。“作为一名科学家，我对这个项目非常投入，”萨钦·维兰卡说道。“我们决定一旦开始实验，就要看到最后。”咕噜声背后的科学罗希特的初步测试显示，带有橡胶盖的熟食容器比带有塑料盖的容器排空速度更快。“咕噜声是因为水流出时降低了容器内部的压力，”维兰卡说。“在高度灵活的容器中，比如用作静脉输液或装盒葡萄酒的容器，流体可以在没有咕噜声的情况下释放。然而，市场上有多种类型的灵活瓶，因此它们的弹性必然会影响排空速度。”他们利用福克斯查佩尔地区高中的创客空间的工具，自制了带有橡胶盖的专业丙烯酸瓶。每个瓶子底部附近都有一个传感器，用于监测每次咕噜声时的压力变化。维兰卡一家通过改变孔的直径来模拟灵活性，证实灵活瓶子排空速度更快，但发出的咕噜声更大且不那么频繁。

研究人员揭示了一种创新技术，将温室气体二氧化碳（CO2）转化为乙醇，一种可再生燃料来源。这一重要突破可能会导致更环保和经济合理的替代方案来取代化石燃料。 在发表在期刊《能源与环境科学》上的一项先进研究中，弗里茨·哈伯研究所界面科学部门的科学家们提出了一种将温室气体二氧化碳（CO2）转化为可再生能源乙醇的突破性方法。这个显著的发展可能为寻求更环保和经济可行的替代化石燃料打开新大门。 该研究题为《脉冲CO2电还原过程中Cu-Zn纳米立方体可调选择性的时间分辨操作见解》，详细说明了研究人员如何有效结合铜和氧化锌以增强CO2转化为乙醇的催化过程。历史上，这一过程完全依赖于在静态反应条件下的基于铜的催化剂，这并未产生乙醇的最佳选择性。脉冲CO2还原显示出改善的潜力，然而，由于反应环境更为剧烈，这些催化剂通常面临稳定性挑战，可能会影响其功效。 这项新研究强调了利用脉冲电化学CO2还原（CO2RR）方法的优势。此外，研究人员发现，通过在铜氧化物纳米立方体上施加氧化锌层，可以显著提高乙醇的生产，同时减少氢等不良副产物。这种改良方法取得的结果与仅使用纯铜催化剂所获得的结果相当，甚至更好，但所需的反应条件要温和得多。以前表明，脉冲CO2还原中的催化剂氧化过程会通过氧化溶解在电解质中导致铜原子的损失，随时间推移负面影响其性能。相反，这项研究揭示，可以通过对铜纳米立方体施加氧化锌涂层来设计更稳定的电催化剂。使用新催化剂时，锌是主要的氧化元素，从而保护铜并保持催化剂的有效性和持久性。这一新策略提高了催化剂的耐久性，即使在生产醇类产品所需的动态条件下。通过操作拉曼光谱术获得了有关优化这一催化材料所需的结构和组成的复杂细节，这是一种高度敏感的技术，用于识别吸附的反应中间体。 这一发现支持了金属氧化态显著影响反应的观点，并且在催化过程中会形成活跃的反应物种。此外，它还展示了一种潜在的方法来改善CO2还原为乙醇的选择性和效率。这标志着在追求可持续能源解决方案方面的重大进展，为从CO2中绿色和经济高效地生产乙醇和其他燃料提供了令人鼓舞的途径。

研究人员揭示了一种新的缺陷钝化策略，旨在提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。聚晶形式的甲胺铅碘化物（FAPbI3）因其优异的光电特性，而成为生产钙钛矿太阳能电池的广泛接受的材料，尽管它在其晶体结构中存在缺陷相关的问题。来自光州科技学院（GIST）的一组团队将六方多晶型钙钛矿（6H）引入FAPbI3的立方变体（3C），以缓解这些缺陷，结果显示出相比当前模型，电能转化效率和稳定性得到了提升。 利用太阳能是一种减少对化石燃料依赖并拥抱更清洁能源解决方案的有前景的方法。随着时间的推移，太阳能电池技术的进步显著提高了我们捕捉这种可再生能源的能力。 金属卤化物钙钛矿因其卓越的吸光能力和有效转化成能量的能力，已成为太阳能电池的一个有吸引力的选择。 其中，聚晶甲胺铅碘化物（FAPbI3）因其较窄的能带隙而成为高功率转化效率（PCE） 钙钛矿太阳能电池（PSC）中被高度青睐的材料。然而，尽管其光电特性优异，像FAPbI3这样的材料在晶体结构中经常出现缺陷。这些缺陷对材料的稳定性和载流子动力学产生负面影响，从而削弱能量转化效率。…