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物理学家创建了一个新模型，解释了丝状物如何聚集形成活性泡沫。 慕尼黑大学的物理学家们创建了一个新模型，解释了丝状物如何聚集形成活性泡沫。 许多基本生命过程，以及它们在纳米技术中的人工等效物，都依赖于粒子自驱动组装成复杂设计。慕尼黑大学的厄尔温·弗雷教授研究了这种自组装的基础原则。他和他的团队发展了一种理论模型，阐明了像活性泡沫这样的模式是如何由蛋白丝和分子马达的混合物形成的。他们的发现已发表在《物理评论X》期刊上。 蛋白丝，如微管，以及分子马达是各种细胞类型的细胞骨架的重要组成部分。细胞结构通过丝状物和马达之间的相互作用构建和重组的一个显著实例是有丝分裂纺锤体，这对于准确的细胞分裂至关重要。加州大学圣巴巴拉分校的一个团队通过使用简化模型的研究表明，各种结构可以从微管和分子马达的动态相互作用中产生。这些结构包括星状胶束和一种新相称为活性泡沫。该泡沫的基本成分由微管双层构成，其中丝状物朝相反方向定向。这些双层然后合并以创建一个不断重组的网络。 “当微管数量增加时，就会形成活性泡沫，”…

在夏季的高温中，任何在户外活动的人——无论是运动员、园艺师、公园里的孩子，还是海滩游客——都可以从设计用于保持凉爽的面料中受益。尽管一些材料可以反射阳光或散热，但它们通常涉及高端纤维或复杂的制造工艺。最近的研究揭示了一种坚固的基于石灰石的涂层，可以将处理过的面料下方的空气温度降低多达8华氏度。 在夏季的高温时段，任何享受户外活动的人——如运动员、园艺师、玩耍的孩子或海滩游客——都可以利用这种凉爽面料。市面上有一些文本材料可以反射阳光或将热量从身体上引走，但这些通常依赖于特殊纤维或复杂的制造过程。现在，研究人员揭示了一种涂层，可以将处理过的面料下方的空气温度降低多达8华氏度。 马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究生埃文·D·帕塔米亚将在即将召开的美国化学会（ACS）秋季会议上分享他们团队的研究结果。 “当你走到阳光下，你的身体和衣物会吸收有害的紫外线（UV）和近红外光（near-IR）辐射，使你感觉更热，”与帕塔米亚合作的化学家和材料科学家特里莎·L·安德鲁解释道。“此外，我们的身体会不断产生热量，这也可以看作是一种光。” 为了增强户外舒适度，研究人员正在制造能够反射阳光和释放体热的面料——这个过程被称为辐射冷却。其中一些材料包括嵌入纤维的具有光折射特性的合成颗粒，如二氧化钛或铝氧化物。其他材料则依赖于有机聚合物，如聚偏氟乙烯，但这些通常涉及在其生产中使用全氟烷基和聚全氟烷基物质——通常被称为PFAS或永久化学品。…

电子转移在有机半导体的界面上通过最小能量需求显著改善，尤其是在上转换（UC）有机发光二极管（OLEDs）中。这导致了有效的蓝色UC-OLED的产生，其开启电压极低，科学家们对此进行了演示。这项研究增强了我们对有机光电设备中电子转移机制的理解，并可能促进新型高效光电设备的创造，从而减少能源损失。 电子转移是一个基本过程，其中电子从供体分子或原子转移到受体。这个机制对化学反应、电子设备和生物系统至关重要。深入了解固体/固体界面上的电子转移过程，对于提高有机光电设备的效率，如OLED和有机光伏，非常重要。这些设备因其轻量和灵活性而受到数字显示和便携电子产品的欢迎。 这些设备操作的一个关键阶段涉及电荷转移（CT）状态，其包含在供体/受体界面上松散结合的电子-空穴对。提高设备性能依赖于对电子转移的能量和结构方面的理解。这可以通过对基于Marcus理论的CT状态到其他激发态的电子转移过程进行实验性探讨来实现，Marcus理论描述了与能量和结构相关的电子转移。然而，关于电子转移的分析由于各种影响因素面临限制。最近的研究引入了上转换OLED（UC-OLED），利用电子从CT状态到三重激发（T1）状态的转移，通过一种称为三重态-三重态湮灭（TTA）的过程。与传统蓝色OLED相比，这一机制显著降低了蓝色UC-OLED的开启电压，可能减轻高驱动电压和低稳定性等挑战。 为了填补这一知识空白，日本东京工业大学材料与结构实验室的副教授伊泽清一（Seiichiro Izawa）领导的研究团队研究了45种UC-OLED中从CT状态到T1状态的电子转移效率。伊泽博士指出：“与典型有机分子不同，UC-OLED在不同波长下显示出明显的CT和TTA发射而没有任何重叠，使它们非常适合同时评估器件效率以及CT状态和T1状态之间的电子转移。这些评估不仅能够开发出有效的蓝色UC-OLED，还增强了我们对其他类似设备的理解。”他们的研究结果于2024年6月24日发表于《应用化学国际版》杂志。…

我们对金星水历史及其先前被认为的可居住性的知识正在受到新观察的考验。使用欧洲空间局（ESA）金星快车探测器上的红外太阳掩星仪（SOIR）进行的研究揭示了金星中层大气中两种水分子形式——H2O和HDO及其比率（HDO/H2O）水平的意外上升。这一发现引发了关于我们对金星水历史和其可能过去可居住性认知的疑问。 今天，金星被认为是一个炎热而干旱的世界。金星的气压几乎是地球的100倍，温度接近460°C。它的气氛被浓厚的充满硫酸和水滴的云层笼罩，极其干燥。该行星的水大部分位于这些云层的下方和内部。然而，科学家们认为金星曾经可能拥有与地球相当的水量。 “常因其相似的大小被称为地球之双胞胎，”东北大学的研究员加藤宏基指出，“尽管有这些相似之处，但金星的演变路线却截然不同。与地球不同，金星展现出剧烈的表面环境。” 通过探索H2O及其氘化变体HDO（同位素分子）的水平，研究人员可以获得金星水历史的有价值见解。人们普遍认为，金星与地球在最初时的HDO/H2O比率相似。然而，在金星密集的大气中（70公里以下），发现的比率高出120倍，表明氘在漫长时间内显著积累。这个增加主要是由于太阳辐射破坏了上层大气中的水同位素分子，导致氢（H）和氘（D）原子的产生。由于氢原子较轻，更容易进入太空，从而使得HDO/H2O比率逐渐上升。 要了解有多少氢（H）和氘（D）逃逸进入太空，必须测量阳光可以分解水同位素分子的高空（大约70公里以上云层之上）中这些同位素的数量。研究提出了两个意外发现：在70到110公里的高度范围内，H2O和HDO的浓度随着高度的增加而增加，而HDO/H2O比率显著上升，达到地球海洋中的水平的1500倍以上。…

热浪、干旱和野火正越来越大程度地给美国西部的电网带来压力。近期研究表明，通过在整个地区更好地管理电力资源，能够显著降低停电风险，同时加速向清洁能源的转型。 今年夏天西部经历的热浪让人想起近年来的情况，这些年以轮流停电和前所未有的电力使用量为特征。斯坦福伍兹环境学院气候与能源政策项目进行的一项研究表明，如果该地区的公用事业公司扩大电力共享的合作，可能会将停电风险降低多达40%。此外，这一变化可能会促进公众支持和有利政策，以推动可再生能源的扩展。这项研究在关于“全西部治理路径倡议”等举措的讨论中尤为相关，该倡议旨在创建一个协作的多州电网运营与规划实体。 “极端天气事件不受州界或电力公用事业公司的限制，我们为减轻其影响而开发的解决方案也不应如此，”研究共同作者、斯坦福多尔可持续发展学院能源科学与工程的博士后学者Mareldi Ahumada-Paras表示。“增加区域合作可以在广泛的压力条件下提高可靠性。” 新常态…

詹姆斯·乔伊斯的影响力作品《芬尼根的守夜人》以其不传统的写作风格而闻名，类似于梦境般的意识流。近期在混沌理论领域的研究探讨了这部复杂小说在数学上的独特性。通过考察不同实验小说中标点符号的分布，研究人员旨在揭示《芬尼根的守夜人》中的隐藏秩序。他们的统计分析表明，这本书具有一种独特且可识别的结构。 经典文学的定量分析表明，叙事中的标点符号排列遵循特定的普遍数学原则。然而，詹姆斯·乔伊斯的《芬尼根的守夜人》通过其超现实和流畅的思维流显著挑战了传统散文风格。《混沌》期刊（由AIP出版）上发表的最近研究探讨了乔伊斯这部艰巨文本的数学独特性。 研究人员对几部实验小说的标点分布进行了比较，以揭示《芬尼根的守夜人》的基本秩序。斯坦尼斯瓦夫·德罗日兹（Stanisz et al.）领导的统计研究表明，这部小说展现了一种非常规但具有统计可辨识性的结构。…

工程研究人员通过创造一种能够模拟大而复杂分子分子光谱的量子微处理器芯片取得了显著进展。量子模拟使科学家能够分析和研究复杂系统，这些系统使用传统计算机可能困难甚至不可能探索。这项技术在多个领域有应用，包括金融建模、网络安全、药物发现、人工智能和机器学习。例如，理解分子振动光谱对于分析和设计分子至关重要。然而，这仍然是一个挑战性的计算任务，传统超级计算机无法有效解决。研究人员正在积极开发量子计算机和算法，以应对分子振动光谱模拟，但现有方法仅限于较简单分子，因准确性和噪声问题受到限制。 香港理工大学的研究人员首次开发出一种量子微处理器芯片，旨在模拟大而复杂分子的分子光谱，标志着世界范围内的一项首次。准确捕捉量子效应需要仔细构建的模拟，这些模拟必须结合量子叠加和纠缠，而使用经典方法很难建模。这项研究的详细信息刊登在《自然通讯》期刊上，论文标题为“用于分子振动光谱的大规模光子网络与压缩真空态”。这一创新技术为解决具有挑战性的量子化学问题开辟了新路径，包括超出经典计算机能力的计算。 研究团队由量子工程与科学的讲座教授刘爱群领导，他同时也是量子技术研究所（IQT）的所长，以及电气与电子工程系的博士后研究员朱慧慧博士，后者是该研究的主要作者。合作者包括南洋理工大学、香港城市大学、北京理工大学、南方科技大学、微电子研究院和瑞典查尔默斯理工大学的研究人员。 朱博士的团队成功展示了一种综合性的量子微处理器芯片，并提出了利用线性光子网络和压缩真空量子光源模拟分子振动光谱的复杂理论模型。这种16量子位量子微处理器芯片已经制造并集成到一个单一设备中。该项目实现了一个完整的系统，包括量子光子微处理器芯片的光学、电气和热封装，以及一个电气控制模块。已开发出用于设备驱动程序、用户界面和完全可编程的量子算法的软件。这个新开发的量子计算系统为进一步应用提供了基础要素。 量子微处理器可以在解决复杂挑战方面发挥重要作用，如模拟大型蛋白质结构或以更快更精确的方式优化分子反应。朱博士指出：“我们的方法可能为超越经典方法的实际分子模拟铺平道路，并在相关的量子化学任务中实现量子效率的潜力。”…

密歇根大学双城分校的研究人员创造了一种开创性的自适应3D打印系统，使得能够识别并安全地将随机分布的生物迁移到指定的位置进行组装。 这项创新的自主技术将简化生物成像、控制论、冷冻保存以及活体生物的整合过程，最终为研究人员节省宝贵的时间和资源。 研究成果已发表在《先进科学》上，这是一本经过科学同行评审的期刊，团队正在申请这一技术的专利。 该先进系统能够追踪、收集并准确定位虫子和其他生物，无论它们是静止的、悬停在液滴中的，还是在移动。通过实时指导的拾放方法，该系统会进行调整，以确保生物的精确放置。 根据前密歇根大学机械工程博士后研究员、论文的主要作者Guebum…

科学家们创造了可以在链内和不同链之间弯曲和聚集的光响应超分子聚合物。聚合物的特性受到其链的折叠方式和聚集方式之间平衡的影响。日本的研究人员首次成功地生产了能够与其他链自发聚集的折叠超分子聚合物。通过使用原子力显微镜，他们证明了这种聚集发生在主链展开时。他们还发现，当光使偶氮苯单元发生变化时，会导致聚合物展开，进而加速链之间的聚集。 在聚合物的研究中，链的折叠方式和聚集方式之间的平衡至关重要，影响其机械、热和电特性。深入理解折叠和聚集如何协同工作提供了开发和发现具有自定义特性和功能的新聚合物材料的绝佳机会。 这一概念同样适用于传统共价聚合物的非共价版本，称为超分子聚合物（SPs）。这些SPs被期望作为响应外部刺激的创新聚合物材料。尽管大多数SPs具有简单的一维线性形式，促进链间聚集，但能够通过折叠链实现不同复杂结构的SPs例子较少。创建一种能够在链内折叠同时也能外部聚集的SP，将为开发具有可根据这些复杂结构调整特性的新的SP材料设定新标准。 一项于2024年7月25日发表在《美国化学会志》上的最新研究，突出了一种新型的折叠SP，它能够自然而然地与其他链聚集形成结晶团体。研究团队通过原子力显微镜（AFM）展示了折叠和聚集之间的相关性。这项研究由千叶大学的八木志基教授领导，千叶大学研究生院科学与工程专业的博士生玉城健担任第一作者。 “最初，我们发现了一种单体结构，它可以聚合成螺旋形。在这个项目中，我们修改了单体驱动单元的结构，以探索单体和聚合物之间的关系。令人惊讶的是，我们注意到螺旋可以自发展开，导致不同的链聚集在一起。我们整合了一种光开关分子，使得这种‘自发’的展开可以在‘任意时刻’通过光照射发生，这为我们的研究奠定了基础，”八木教授在分享这项调查的灵感时说道。…

研究人员创造了一种简单的"单锅"方法，将芳香酮转化为酯，为制药合成和材料科学提供了新的机会。 芳香酮在交叉偶联反应中尚未得到充分利用，因为打破其强碳-碳（C-C）键的难度。一种新的创新技术已经开发出来，允许利用一系列克莱森反应和逆克莱森反应将芳香酮转化为芳香酯。该单锅方法使这些酯能够有效地与各种亲核试剂相互作用，大大扩展了芳香酮在创造有价值芳香化合物中的潜在用途。 芳香酮被广泛认为是化学合成中的重要中间体，尤其是在交叉偶联反应中，将不同的化学元素融合以生成新产品。例如，脱酰基交叉偶联技术从芳香酮中去除了酰基，允许其与其他物质连接并产生大量有益化合物。这些反应对于生成各种芳香产品至关重要，这些产品在包括农用化学品在内的多个行业中得到应用。 尽管如此，由于打破其稳定的碳-碳键所面临的挑战，芳香酮的应用遇到了一些障碍。这些稳定的键难以打破，通常需要特定条件或催化剂。传统的解决方案往往复杂且昂贵，涉及导向基团和大量过渡金属。这些限制使得程序复杂化并增加成本，从而限制了芳香酮在不同工业和合成场景中的广泛应用。 为应对这些长期存在的挑战，由早稻田大学理工学院的山口淳一教授领导的一组研究人员开创了一种变革性的单锅方法，增强了芳香酮转化为芳香酯的能力。他们的研究于2024年9月12日发表在Chem上，强调了其在合成化学中的潜在扩展应用。…

研究人员达成了一项重要里程碑，这一里程碑自1970年代以来吸引了科学家的关注：为黑洞附近发出的X射线辐射提供解释。这种辐射是由与湍流等离子体气体相互作用的磁场的混乱运动产生的。 赫尔辛基大学的研究人员达成了一项重要里程碑，这一里程碑自1970年代以来吸引了科学家的关注：为黑洞附近发出的X射线辐射提供解释。这种辐射是由与湍流等离子体气体相互作用的磁场的混乱运动产生的。 通过广泛的超级计算机模拟，团队建模了辐射如何与环绕黑洞的等离子体和磁场相互作用。他们发现，由于磁场引起的湍流有效地加热了附近的等离子体，导致其辐射。 理解来自吸积盘的X射线辐射 当一颗大质量恒星坍缩成如此密集的质量时，就会形成黑洞，其引力足以防止光逃逸。因此，黑洞不可直接观察；相反，它们只能通过对周围物质的影响进行研究。…

高分辨率图像揭示北极星表面的巨大斑点。 乔治亚州立大学高角分辨率天文学中心（CHARA阵列）的研究人员发现了关于北极星大小和外观的新特征，北极星通常被称为北极星。这项令人兴奋的研究刊登在《天体物理学杂志》上。 北极星指向地球的北极，是一个至关重要的导航指南，同时也是一颗有趣的星星。北极星是一个三重星系统中最亮的星星，并被归类为脉动变星。它的亮度随着直径的扩张和收缩在四天的节奏中变化。 北极星被归类为造父变星。天文学家称这些星星为“标准烛光”，因为它们的内在亮度与其脉动周期相关：亮星的脉动频率低于暗星。从地球上观察星星的可见性受到其内在亮度和距离的影响。考虑到我们可以通过造父星的脉动周期确定其真实亮度，天文学家利用这些星星来计算它们所属星系的距离，这也有助于估算宇宙的膨胀速度。 由哈佛大学天体物理中心的南希·埃文斯领导，一组天文学家利用位于加利福尼亚州威尔逊山的六个望远镜构成的CHARA光学干涉阵列研究了北极星。其目的是跟踪一颗每30年围绕北极星运行的微弱伴星的轨道。…