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化学家们制定了一种催化方法，将最常见的塑料废物形式，特别是聚烯烃袋和瓶子，转化为丙烯和异丁烯等气体。这些气体作为生产聚丙烯和其他塑料的基本成分。利用可大规模生产的低成本固体催化剂，这一过程为建立一个以一次性塑料为中心的循环经济提供了有前景的机会。一个新颖的化学过程可以几乎将常见的废弃塑料气化，并将其转化为制造新塑料所需的碳氢化合物基础材料。 这种催化方法是在加州大学伯克利分校开发的，对两种主要的消费塑料废物类型有效：聚乙烯，主要存在于一次性塑料袋中，以及聚丙烯，存在于各种硬塑料中，如微波炉容器和行李箱。它还能够有效地分解这些塑料类型的混合物。 当有效放大时，这一过程可以通过将塑料废物转化回合成聚合物所需的单体，促进许多一次性塑料的循环经济的建立。这将减少对化石燃料生产新塑料的依赖。在1980年代开发的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）制成的透明塑料水瓶本应用于回收。然而，聚酯塑料的数量与聚乙烯和聚丙烯相比微不足道，后者统称为聚烯烃。 “像午餐袋、洗衣液瓶和牛奶瓶这样的日常用品主要由聚乙烯和聚丙烯组成——这些就是我们周围的聚烯烃，”加州大学伯克利分校化学教授和首席研究员约翰·哈特维格解释道。“我们现在可能实现的是利用我们开发的化学反应，将这些物品还原为它们的原始单体，这可以打破通常坚韧的碳-碳键。这项努力让我们离为聚乙烯和聚丙烯实现类似聚酯在水瓶中所拥有的循环性更近了一步。” 哈特维格与研究生理查德·J·“RJ”·康克和化学工程师亚历克斯·贝尔（加州大学伯克利分校研究生院教授）将详细阐述他们的催化过程，发布在即将刊出的《科学》杂志上。…

科学家在手性分子领域取得了显著进展，实现了其量子态的几乎完全分离，这对生命至关重要。这个发现推翻了关于手性分子量子态控制的可实现极限的早期信念，并为分子物理学和其他领域的探索开辟了新的途径。 手性分子以两种形式出现，这两种形式是彼此的镜像，称为对映体，类似于我们的左手和右手的差异。这些分子对生命至关重要。管理这些分子及其量子态的能力具有重要意义，包括在气相中对映体的空间分离，以及研究为什么生命在生物系统中更偏爱一种对映体而非另一种这一现象，称为同手性。 之前，科学家认为对这些分子的量子态进行完美控制在理论上是可行的，但在实践中是不可能的。然而，弗里茨·哈伯研究所的团队证明了这一点是可能的。通过创造几乎最优的实验条件，他们展示了可以在一个对映体的量子态中实现96%的纯度，这意味着只有4%的另一对映体残留，越来越接近100%选择性的目标。 这一成就得益于使用定制的微波场和紫外辐射，从而实现对分子的卓越控制。在实验中，一束旋转运动大部分被最小化（冷却至绝对零度以上约1度）的分子通过三个相互作用区，在那里它们暴露于共振的紫外光和微波辐射中。因此，这标志着分子束实验的重大进展，使得选定的手性分子的对映体几乎可以独占目标旋转量子态。 这一新实验为研究与手性分子相关的基本物理和化学效应铺平了道路。团队采取的方法可能导致对手性分子中奇偶性违反的新探索——这一理论概念尚未在实践中观测到。这可能极大地影响我们对宇宙基本（非）对称性的理解。…

化学家们发现了一种新方法，可以将三氟甲基基团整合到含硫、氮或氧原子的分子上。这种技术不使用PFAS试剂，使其成为合成需要三氟甲基基团的药物和农化合物的环保方法。 阿姆斯特丹大学的一个化学家团队创造了一种将三氟甲基基团附加到包括硫、氮或氧原子的各种分子上的方法。最近发表在《科学》上的这项方法避免了PFAS试剂，为依赖该功能团的药物和农化学产品提供了更环保的合成路径。 这种简单而有效的方法是由范特霍夫分子科学研究所的流动化学小组开发的，负责人是蒂莫西·诺埃尔教授，并与来自意大利、西班牙和英国的学术和工业界研究人员合作。通过采用流动化学的原理——反应在小型密封管内进行——这种方法确保了安全和受控的化学过程，同时也提供了比传统玻璃器皿技术更大的灵活性。 更环保 许多药物（如抗抑郁药）和农化学品（如农药）在具有三氟甲基（-CF3）基团时受益匪浅。该基团增强了疏水性和代谢稳定性，从而提高了有效性并减少所需剂量。…

研究人员提出了一种创新方法来创建大规模石墨烯电流收集器，这一发展有望大幅改善锂离子电池（LIB）的安全性和效率。这项成就解决了能源存储技术领域的一个主要障碍。来自斯旺西大学的研究团队，与武汉理工大学和深圳大学合作，创造了一种突破性的方法，用于生产大规模石墨烯电流收集器。 这一创新预计将显著改善锂离子电池（LIB）的安全性和有效性，解决能源存储技术中的一个关键问题。 发表在《自然化学工程》上的研究概述了在商业水平上成功创建无缺陷石墨烯薄膜的首个过程。这些薄膜提供优异的热导率，达到1400.8 W m-1…

最近发表在《能源与气候变化》上的研究突显了住房和收入等因素如何显著影响潜在电动汽车（EV）买家的观点和偏好。这项研究是波士顿大学全球可持续发展研究所（IGS）与美国能源部下属的国家可再生能源实验室（NREL）合作的成果，是分析电动汽车采用和充电基础设施公平性的重要研究之一，利用了先进的原创调查数据。 识别普遍采用电动汽车的障碍对提供不依赖化石燃料的公平交通至关重要。IGS主任本杰明·K·索瓦库尔（Benjamin K. Sovacool）是这项由NREL牵头的研究的共同作者，旨在促进公平的清洁能源转型。 “目前，高收入的房主占据了电动汽车市场的重要部分。然而，我们必须确保所有社区都能从车辆电气化中受益，包括改善空气质量，”索瓦库尔表示。“在我们迅速创新以应对气候危机时，理解那些在日常生活中利用这些新解决方案的人的需求和局限性至关重要。这种意识将支持更广泛、更可持续的减少乘用交通碳排放的变化。”…

该系统结合了一种活性炭过滤器和一种独特的专利催化剂，可以捕获有害化学物质并将其转化为安全材料在过滤介质上。来自不列颠哥伦比亚大学的化学工程师团队提出了一种新颖的方法，有效地捕获和处理PFAS物质——通常被称为“永久化学物质”——在一个整体系统中。 全氟和多氟烷基物质（PFAS）广泛用于生产消费品，如防水服装，因为它们具有抵抗热量、潮湿和污渍的能力。然而，它们也是环境污染物，常常渗透到全球的地表和地下水中，与多种健康问题有关，包括癌症和肝损伤。 “无论是在环境中还是在人类身体内，PFAS都极其难以分解，”首席研究员约翰·福斯特博士说，他是应用科学学院化学与生物工程领域的副教授。“我们的系统使得在这些物质对我们的健康构成风险之前，从水源中去除和销毁它们成为可能。” 捕获与消除 不列颠哥伦比亚大学的系统将一个活性炭过滤器与一个专利催化剂结合在一起，旨在捕获有害物质并将其转化为无毒成分在过滤器表面。这一捕获化学物质的过程称为吸附。…

一个研究团队推出了一种开创性的方法，用于为有价值的物品创建防伪标签。他们的研究通过加入荧光染料改进了当前的胆甾液晶（CLCs）的安全性，从而产生荧光胆甾液晶（FCLCs）。这一创新技术使得该团队能够设计出几乎不可能伪造的高度安全标签。这些复杂的标签旨在通过产生独特的视觉图案来保护重要物品、关键文件和敏感产品，这些图案在没有适当的工具和专业知识的情况下很难复制。 名古屋大学的一个研究团队揭示了一种尖端技术，旨在开发高价值物品的防伪标签。他们的研究结果详细刊登在《ACS应用材料与界面》上，通过将胆甾液晶（CLCs）与荧光染料混合，改善了现有胆甾液晶（CLCs）的安全性，这导致了荧光胆甾液晶（FCLCs）的产生。 利用这一创新技术，该团队制作了几乎不可能伪造的标签，具有安全特性。这些先进的标签专门设计用于保护贵重商品、重要文件和敏感物品，通过创建独特的视觉图案，这些图案不能轻易被复製，没有专门的设备和专业知识。 为了制作这些专业标签，科学家将荧光染料与胆甾液晶（CLCs）混合，这使得晶体的螺旋结构左旋或右旋——这一特性称为手性。这种扭转动作影响晶体反射光线的方式，产生特定的“光签名”。精确控制这种扭转和随之而来的光模式的能力使这些标签几乎不可能被伪造。 在常规光照条件下，荧光胆甾液晶（FCLCs）呈现为纯色，没有可见细节。然而，当通过圆偏振器观察时，隐藏的特征显现出来，展示出复杂的设计，作为主要的安全层。此外，这些荧光胆甾液晶（FCLCs）还可以加入仅在紫外线下激活的元素，提供额外的验证方法。…

工程师们创造了一种新的智能材料，承诺提高室内空间的能效。这种创新的热变色聚合物混合物不仅比现有选项更实惠，而且其预估寿命为60年。瑞士大学的研究人员介绍了一种智能材料，能够根据温度变化改变其透明度。根据发表在《Joule》上的最新研究，这种新聚合物在耐用性、透明度和响应性方面优于现有材料。研究结果表明，这种聚合物混合物可以大大提高室内冷却的能效。 保持凉爽非常重要，但空调已经占全球能源消耗的7%和碳排放的3%。随着创纪录的高温和频繁的热浪成为常态，找到有效的维持舒适室内条件的方法比以往任何时候都更加关键。 一种潜在的解决方案是对窗户施加涂层，以阻挡热量，同时仍允许光线通过。热变色材料是此解决方案的一部分，但目前可用的选择往往成本过高且寿命短，使其在建筑、车辆和其他应用中不切实际。 来自瑞士大学纳米材料实验室的最新开发的盐聚合物混合系统，由Pulickel Ajayan领导，解决了这些问题，为热变色技术在能效室内气候控制的大规模应用铺平了道路。…

研究人员引入了创新的分析方法，通过高分辨率质谱快速评估燃料和复杂石油产品。 美国海军研究实验室的研究员马克·罗曼奇克博士，创造了新的分析技术，利用高分辨率质谱迅速评估燃料和复杂石油产品。 罗曼奇克的方法允许在几分钟内对复杂混合物进行详细的定性分析。最近，一种技术被用来分析暴露于陆地环境中的风化原油的化学转变。这些方法中的几种已在科学期刊《燃料》上发表。 “尽管陆地上的石油泄漏时常发生，但相对较少的研究关注石油成分在进入水体环境之前是如何变化的，”罗曼奇克解释道。“这一空白为探索和定性分析石油在没有进入水中的情况下随着时间的推移而风化提供了机会。这些研究可以提供宝贵的见解，极大地帮助石油泄漏清理和暴露评估。” 在直接阳光照射下，原油中最轻的芳香烃（如烷基苯和烷基四氢萘，约含有十二个碳原子）在头24小时内就蒸发掉了。在此之后，表面出现了一层薄膜，捕捉到最轻的芳香烃，表明整体成分保持稳定。…

超大质量黑洞通常需要数十亿年的时间才能形成。然而，詹姆斯·韦布太空望远镜正在发现它们在大爆炸后不久就出现——远比预期的要早得多。 形成超大质量黑洞的过程漫长，例如位于我们银河系中心的黑洞。通常，黑洞的形成始于一颗大质量恒星的死亡——至少是我们太阳质量的50倍，这颗恒星经历十亿年的生命周期，直到其核心崩溃。 这种崩溃的结果是一个黑洞，其质量可能仅为太阳质量的10倍，与我们银河系中发现的约400万太阳质量的黑洞人马座A*，或其他星系中十亿太阳质量的超大质量黑洞相去甚远。这些巨大的黑洞通过气体和恒星的聚集以及与其他黑洞的合并，逐渐从较小的黑洞中形成，历经数十亿年。 詹姆斯·韦布太空望远镜的最新发现提出了一个令人困惑的问题：超大质量黑洞是如何在早期宇宙被发现的，远在它们应该有时间存在之前？加州大学洛杉矶分校的天体物理学家们提出了一个有趣的答案：暗物质可能在维持氢的温度方面发挥了关键作用，防止其过快冷却。这使得重力可以将其聚集成尺寸可观的云，最终转变为黑洞而非恒星。这项研究发表在《物理评论快报》期刊上。 “当宇宙只有五亿年的时候发现一个质量为十亿太阳质量的超大质量黑洞，这真是令人惊讶，”资深作者、加州大学洛杉矶分校物理与天文学教授亚历山大·库森科评论道。“这就像在恐龙化石中发现一辆现代车辆，思考这辆车如何能存在于史前时代。”…

人工智能作为研究人员的强大盟友，但有一个显著的缺点：它通常无法澄清如何得出结论，这被称为“AI黑箱”。来自伊利诺伊大学厄本那-香槟分校的研究人员成功地通过将人工智能与自动化化学合成和实验验证相结合，弥补了这一差距，揭示了人工智能用于优化分子的化学原理，以提高太阳能收集效率。 这项研究导致了四倍于初始版本的光收集分子的稳定性，并提供了有关推动其稳定性因素的基本见解——这是材料开发中一个具有挑战性的方面。 这项跨学科的努力由多位伊利诺伊大学教授共同指导，包括化学系的马丁·伯克、化学与生物分子工程的殷娇、化学系的尼古拉斯·杰克逊和材料科学与工程的查尔斯·施罗德，并与多伦多大学的化学教授阿兰·阿斯普鲁-古兹克合作。他们的研究成果发表在《自然》杂志上。 “现代人工智能工具非常有效。然而，当你试图考察其基本机制时，通常会发现它们是不透明的，”杰克逊指出。“在化学领域，这可能相当令人沮丧。人工智能可以帮助优化分子，但它通常无法解释为什么这是最佳选择——什么是重要的特性、结构和功能？通过我们的方法，我们发现了增强这些分子的光稳定性的因素。我们将AI黑箱变成了清晰的玻璃球。” 团队的目标是解决提高有机太阳能电池的问题，这些电池使用柔性和薄材料，而不是目前安装中占主导地位的传统笨重刚性硅面板。…

东京科技大学的科学家发现，通过一个缝隙使用扫描紫外线（UV）光可以提高光聚合反应的效率，从而产生更高分子量的聚合物。这种简单而有效的方法促进了反应物之间的分子扩散，导致更长聚合物链的形成，同时显著降低了能耗。这一突破为更可持续和高效的聚合物合成方法铺平了道路。 东京科技大学的研究人员揭示，通过在一个缝隙中扫描紫外线（UV）光，可以显著提高光聚合反应的效率，从而生产出更高分子量的聚合物。这种不复杂的方法促使反应物中的分子扩散，有利于更长聚合物链的发展，并同时节省大量能量，为更可持续和高效的聚合物合成打开了大门。 聚合物是由长而重复的分子链构成的材料，而这些链的相互作用主要决定了聚合物的物理和化学性质。对于聚合物的基本理解可以追溯到1930年代，外部作用力通常被视为有害。例如，当一个聚合物被拉伸时，它可能会缠结或甚至断裂，从而降低其整体强度。 然而，在最近几十年中，研究人员始终表明，外部作用力也可以对聚合物产生有益的影响。当正确应用时，机械力和流场可以通过改变聚合物的相态、光学性质和结晶度，为特定聚合物引入新的功能。尽管在这一领域（称为机械化学）取得了显著进展，但关于这些力如何影响聚合物的生长特性仍然了解有限。 幸运的是，在东京工业大学的志士渡明教授领导下，研究团队进一步探索了这一主题。他们的研究于2024年7月29日发表在《宏观分子》上，研究了动态紫外光如何产生流场，从而影响光聚合过程，提供了一种有趣而灵活的聚合物合成控制方法。…