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一组科学家在原子级别上直接观察到了催化作用的进行。在迷人的新视频中，单个原子在化学反应中移动和晃动，该反应从醇分子中去除氢原子。通过实时观察这一过程，研究人员发现了几个参与反应的短暂中间体分子，以及一个先前未被发现的反应路径。一个由西北大学领导的国际科学团队首次在原子级别上直接观察到了催化作用的进行。 在迷人的新视频中，单个原子在化学反应中移动和晃动，该反应从醇分子中去除氢原子。通过实时观察这一过程，研究人员发现了几个参与反应的短暂中间体分子，以及一个先前未被发现的反应路径。 这些观察是通过单分子原子分辨率时间分辨电子显微镜（SMART-EM）得以实现的，这是一种强大的仪器，能够让研究人员实时观察单个分子的反应。 以这种方式观察反应有助于科学家理解催化剂的工作原理。这些新的见解可能导致设计出更高效和可持续的化学过程。 这项研究将在周五（4月11日）发表于期刊Chem。…

使用液态电极，林雪平大学的研究人员开发出一种可以采用任何形状的电池。这种柔软且可调节的电池可以以全新的方式集成到未来的技术中。他们的研究已发表在《科学进展》杂志上。 “这种材质有点像牙膏。它可以在3D打印机中使用，以便根据需要塑造电池。这为一种新型技术开辟了可能性，”林雪平大学的助理教授艾曼·拉赫曼丁说。 预计在十年内，将会有超过一万亿个小设备连接到互联网。除了传统技术，如手机、智能手表和电脑外，这还可能涉及可穿戴医疗设备，例如胰岛素泵、心脏起搏器、助听器和各种健康监测传感器，从长远来看，还包括软机器人、电子纺织品和连接的神经植入物。 如果所有这些小设备要以不妨碍使用者的方式运行，就需要开发新型电池。 “电池是所有电子产品中最大的组件。如今它们是固态的并且相当笨重。但使用柔软和可调节的电池，就没有设计限制。它可以以完全不同的方式集成到电子设备中，并根据用户的需求进行调整，”艾曼·拉赫曼丁说。…

推动结构光的极限，应用物理学家报告了一种新类型的光涡旋束，它不仅在传播时扭曲，而且在不同部分以不同速率变化，以创造独特的图案。光的行为方式类似于自然界中常见的螺旋形状。 如今可以将光束引导成称为光涡旋的螺旋形状，应用广泛。推动结构光的极限，哈佛大学应用物理学家在约翰·A·保尔森工程与应用科学学院（SEAS）报告了一种新类型的光涡旋束，它不仅在传播时扭曲，而且在不同部分以不同速率变化，以创造独特的图案。光的行为方式类似于自然界中常见的螺旋形状。 研究人员借用经典力学，为他们从未演示过的光涡旋起了个别名“光旋转”（optical rotatum），以描述光的螺旋形状上的扭矩是如何逐渐变化的。在牛顿物理学中，“旋转”（rotatum）是物体随时间变化的扭矩速率。 光旋转是在费德里科·卡帕索（Federico…

负责国际海洋运输的联合国组织今天批准了新的减排政策。一项新论文强调了这一需求。研究人员在2021年对149名海洋运输专家进行了调查，发现他们预计到2030年，海洋运输领域的碳强度将比2008年水平减少30%至40%——这是对运输货物在一定距离内排放的二氧化碳量的衡量。但是，他们预计该行业无法实现2050年的净零目标，相反，预计将实现约40%至75%的减少。 负责国际海洋运输的联合国组织今天批准了新的减排政策。 在《地球的未来》上发表的一项新论文强调了这一需求。 绿色能源投资 不列颠哥伦比亚大学的研究人员在2021年对149名海洋运输专家进行了调查，发现他们预计到2030年，该行业的碳强度将比2008年水平减少30%至40%。…

研究人员利用紧凑的机械系统解开了连续体中的束缚态之谜。 来自POSTECH（浦项科技大学）和全北国立大学的联合研究团队成功演示了机械波在单个谐振器内的完全封闭——这一点长期以来被认为在理论上是不可能的。他们的研究结果于4月3日在《物理评论快报》上发表，标志着在百年束缚态之谜中的重大突破。 我们周围的许多技术——从智能手机和超声波设备到收音机——都依赖于共振，这是一种在特定频率下波被放大的现象。然而，典型的谐振器随时间推移会逐渐失去能量，需要持续的能量输入以维持其功能。 近一个世纪前，诺贝尔奖得主约翰·冯·诺依曼和尤金·维格纳提出了一个违反直觉的概念：在某些条件下，波可以无限期被捕获而没有任何能量泄漏。这些所谓的连续体中的束缚态（BIC）就像漩涡，即使河流在其周围流动，它们仍然保持在原地。但是几十年来，科学家们认为这种现象在紧凑的单粒子系统中是不存在的。 现在，研究团队通过成功地实现在单粒子中出现BIC，打破了这一长期以来的理论边界。…

在一项引人注目的分子控制展示中，一组科学家利用光线逆转自组装分子的扭曲。该研究确定了在光响应的偶氮苯溶液中，微量残留聚集体如何通过二次成核逆转螺旋手性。通过对紫外线和可见光的精确控制，研究人员能够在螺旋的旋转之间切换，为具有可调属性的新型材料带来了突破。 自组装或自组织在分子科学中是指分子自发聚集并形成有序结构的现象，这是用于开发光学和电子材料的材料的独特特性。为了微调这种特性，日本的研究人员成功阐明了一种技术，即少量残留聚集体显著改变了光响应分子的自组装过程。研究团队由千叶大学工程研究生院的八木繁教授领导，包括当时在名古屋大学的斉藤拓士助理教授、井上大介先生和东北大学的北本祐一助理教授作为这项工作的主要贡献者。他们研究结果于2025年4月11日在线发表在《自然纳米技术》杂志上。 近年来，研究者越来越重视控制自组装聚集体的大小和层次结构，以帮助实现具有所需属性的聚集体。然而，自组装是一个动态过程，需要精确控制。“在自组装过程中，分子不断地关联和解离，”八木教授解释道，“即使是微小的杂质或条件的轻微变化也会影响形成的聚集体的最终结构。” 在这项研究中，研究团队关注一种自然形成左手螺旋聚集体的手性光响应偶氮苯的自组装。他们发现，溶液中少量的残留聚集体的存在会导致组装过程的剧烈变化，并导致形成右手螺旋聚集体。此外，由于这些分子对光响应，控制光照的暴露也会改变分子组装的时机。通过同时精确控制这两个属性，研究人员成功操控形成所需的左手或右手螺旋聚集体。 在光谱和分子建模研究中，研究团队发现当剪刀形状的偶氮苯分子在室温下溶解于有机溶剂时，形成一个闭合的剪刀状折叠结构，进一步延展成螺旋组装。八木教授解释左手组装的形成，他表示：“该分子包含一个具有四个不同原子基团的碳原子，因此表现出手性。这些分子如同左手剪刀般折叠，扭转形成左手螺旋堆叠。”…

材料科学家正在测量微米级小颗粒的滚动摩擦。这些测量使他们能够更好地理解如混凝土等日常产品。 对于 ETH 苏黎世的材料科学家来说，他们第一次测量微米级小颗粒的滚动摩擦。这些测量使他们能够更好地理解如混凝土等日常产品。 清漆、油漆、混凝土——甚至是番茄酱或橘子汁：悬浮液在工业和日常生活中广泛存在。材料科学家所说的悬浮液是指一种液体，其中微小的不可溶固体颗粒均匀分布。如果这种混合物中颗粒的浓度非常高，就会观察到与我们日常理解的液体相矛盾的现象。例如，这些所谓的非牛顿流体在受到强大力量作用时，突然变得更加粘稠。在短暂的一瞬间，液体表现得像固体。…

激光等离子体加速是一项潜在的颠覆性技术：它可以用来构建更为紧凑的加速器，并在基础研究、工业和健康等领域开辟新的应用场景。然而，在实现实际应用的过程中，目前原型加速器传递的等离子体驱动电子束的一些特性仍需改进。德绍的LUX实验在这方面取得了显著进展：研究团队利用一种巧妙的修正系统，显著提高了由激光等离子体加速器加速的电子束质量。这使得这种技术更接近于具体应用，例如用于同步辐射储存环的基于等离子体的注入器。研究小组在《自然》杂志上发布了他们的研究结果。 传统的电子加速器使用射入所谓谐振腔的无线电波。无线电波在电子经过时将能量传递给它们，增加其速度。为了实现高能量，需要将多个谐振器串联连接，从而使机器变得庞大且成本高昂。激光等离子体加速则承诺了一个新颖的紧凑替代方案。短而强烈的激光脉冲射入一个填充氢气的小毛细管，产生等离子体——一种带电气体。当激光脉冲通过等离子体时，它会产生一个类似于高速船在水中行驶时产生的尾流。这种尾流可以在几毫米内将一束电子加速到巨大的能量。 迄今为止，这种创新技术存在一些缺陷。“产生的电子束还不够均匀，”德绍的等离子体加速首席科学家安德烈亚斯·迈尔解释道。“我们希望每束都看起来与下一束完全一样。”另一个挑战是束内的能量分布。从比喻上讲，有些电子飞得比其他电子快，这对于实际应用来说并不合适。在现代加速器中，这些问题早已通过巧妙的机器控制系统得到解决。 通过两阶段的修正，德绍团队如今成功显著提高了激光-等离子体加速器产生的电子束的特性。为了实现这一点，LUX等离子体加速器加速的电子被送入由四个偏转磁铁组成的弯道。通过迫使粒子绕行，脉冲的时间被拉伸，并根据它们的能量进行排序。“在粒子经过磁性弯道后，较快、能量较高的电子位于脉冲的前端，”研究的第一作者保罗·温克勒解释道。“较慢、相对低能量的粒子则位于后端。” 拉伸和能量排序后的束随后送入一个与现代无线电频率设施相似的单一加速器模块。在这个谐振器中，电子束会稍微减速或进一步加速。“如果你能精确地将束到达的时间与无线电频率同步，束后端的低能量电子可以被加速，前端的高能量电子可以被减速，”温克勒解释道。“这压缩了能量分布。”团队成功将能量分布的扩展因素降低了18倍，中心能量的波动降低了72倍。这两个值都小于千分之一，使其可与传统加速器的值相媲美。…

研究人员完成了迄今为止关于使用 AI 模型开发软件风险的最全面研究之一。在一篇论文中，他们展示了特定类型的错误如何对使用 AI 来编写代码的程序员构成严重威胁。…

根据纽约大学坦登工程学院的一项研究，一种新的流媒体技术方法可能显著改善用户在虚拟现实和增强现实环境中的体验。该研究描述了一种直接预测沉浸式3D环境中可见内容的方法，可能在保持视觉质量的同时将带宽要求降低多达7倍。 根据纽约大学坦登工程学院的一项研究，一种新的流媒体技术方法可能显著改善用户在虚拟现实和增强现实环境中的体验。 该研究在2025年4月1日举行的第16届ACM多媒体系统会议上发表，描述了一种直接预测沉浸式3D环境中可见内容的方法，可能在保持视觉质量的同时将带宽要求降低多达7倍。 该技术正在纽约大学坦登国家科学基金会资助的一个项目中应用，旨在将点云视频带入舞蹈教育，使得3D舞蹈教学能够在标准设备上以较低的带宽要求进行流式传输。 领导研究团队的纽约大学坦登电气与计算机工程系教授刘勇（Yong…

工程师们达成了可持续技术的三重奏：一个小组开发了一种低成本的生产无碳“绿色”氢气的方法，通过太阳能电解海水。这个过程的一个好副产品？可饮用水。 领导这项合作研究的康奈尔大学小组达成了可持续技术的三重奏：该小组开发了一种低成本的生产无碳“绿色”氢气的方法，通过太阳能电解海水。这个过程的一个好副产品？可饮用水。 该小组的混合太阳蒸馏-水电解（HSD-WE）装置于4月9日在《能源与环境科学》上报道，目前在自然阳光下从海水中以12.6%的能量效率每小时生产200毫升氢气。 研究人员估计，在15年内，该技术能够将绿色氢气的生产成本降低到每公斤1美元——这是到2050年实现净零排放的关键一步。 项目负责人、助理教授张乐南表示：“水和能源对于我们的日常生活都是至关重要的，但通常情况下，如果你想生产更多的能源，就必须消耗更多的水。”…

这是一款我们很多人在儿童时期玩过的游戏——甚至可能在成年后仍有参与：展开测量带，看它能够延伸多远再弯曲。但是对于加州大学圣地亚哥分校的工程师们来说，这个游戏启发了他们，暗示测量带可以成为机器抓手的优秀材料。 研究人员写道，这种抓手特别适合农业应用，因为它们的末端柔软足够，可以抓住易碎的水果和蔬菜。这些设备成本低且在人体周围安全。 这支团队在2025年4月9日的《科学进展》期刊上发表了他们的过程和设计。他们将他们的机器人称为GRIP-tape，其中GRIP是“平面内抓取和滚动”的首字母缩写。 构建理想的机器人抓手仍在进行中。现有的可以扩展的抓手体积庞大，因为它们需要额外的机制来使抓取附肢扩展。加州大学圣地亚哥分校的团队开发的抓手解决了这个问题。 这是因为测量带既坚固又灵活；收缩时可以存放在一个小容器中；伸展时能够达到很远的距离。经过一系列的尝试和错误实验，工程师们确定最佳的抓手配置实际上是将两个测量带用粘合剂绑在一起。…