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工程师们开发了一种利用铝改善水电解催化剂性能的方法。 铝（Al）一直被认为是一种易受腐蚀的材料，但它将成为生产清洁氢能源的核心技术的关键。最近，POSTECH的研究团队成功地利用这种不稳定的金属显著提高了氢气生产催化剂的性能。 这项研究由以下团队进行：POSTECH材料科学与工程系和冶金与生态材料技术研究生院的金勇泰教授；材料科学与工程系的郑尚云博士，博士候选人李炳祉，以及西江大学的白世银教授团队。这项研究因其卓越性而受到认可，并作为美国化学协会（ACS）出版的学术期刊《ACS催化》的封面论文发布。 氢气被视为取代化石燃料的清洁能源来源，而水电解则用于大规模生产氢气。特别是，使用碱性溶液作为电解液的碱性水电解研究正在积极进行，因为它具备成本效益并适合大规模生产。 水电解需要催化剂以加速两个重要反应。其中之一是“氢气析出反应”（HER），通过结合氢离子（H+）和电子来产生氢气（H2）。另一个是“氧气析出反应”（OER），它产生氧气（O2），氢氧根离子（OH-）失去电子。不过，镍铁（Ni-Fe）是主要用于氧气生产反应的催化剂，由于缺乏活性和耐久性，面临商业化的困难。…

一种新开发的五核铁配合物（Fe5-PCz(ClO₄)₃）可以提供高效、稳定和具有成本效益的水氧化解决方案。通过电化学聚合该配合物，东京科学研究所的研究人员获得了一种基于聚合物的催化剂poly-Fe5-PCz，并在严格条件下实现了高达99%的法拉第效率和卓越的稳定性。这一突破为稀有金属催化剂提供了一种可扩展的替代方案，推动了氢气生产和可再生能源的能源存储。 水氧化在可再生能源技术中扮演着至关重要的角色，尤其是在氢气生产和人工光合作用中。通过将水分解为氧和氢，它提供了一种清洁、可持续的能源来源。然而，在人工催化体系中尤其是在水相环境中复制自然光合体系的效率和稳定性仍然是一个重大挑战。基于稀有和昂贵金属（如钌）的催化剂在水氧化中显示了高活性，但由于其成本和有限的可用性，在大规模使用方面并不实际。 为了解决这个问题，来自东京科学研究所的近藤美夫教授领导的研究团队开发了一种使用丰富金属的更可持续和经济高效的催化系统。他们的研究成果发表于《自然通讯》上。 该研究介绍了一种新型的五核铁配合物Fe5-PCz(ClO₄)₃，具备多核配合物基础的催化活性位点和用于电荷转移位点的前体部分。近藤解释道：“通过电化学聚合这个多核铁配合物，我们创造了一种基于聚合物的材料，增强了电催化活性和长期稳定性。这种方法结合了自然系统的优点和人工催化剂的灵活性，为可持续能源解决方案铺平了道路。” 研究人员通过有机反应（如溴化、亲核取代、铃木偶联反应和随后的络合反应）合成了Fe5-PCz(ClO₄)₃配合物。合成的配合物通过质谱、元素分析和单晶X射线结构分析进行了表征。然后，研究人员通过循环伏安法和控制电位电解法聚合Fe5-PCz，修改了玻璃碳和氧化铟锡电极，以获得基于聚合物的催化剂poly-Fe5-PCz。通过电化学阻抗谱和氧气演化反应（OER）实验评估poly-Fe5-PCz的电荷转移能力和电催化性能，氧气产量通过气相色谱法定量。…

科学家们将纳米钻石封入微小的移动水滴中，以提高量子传感的能力。这种新技术使研究人员能够检测某些离子和分子的微量，并可能在环境监测、医学、生物工程等领域找到应用。 将普通的绿色激光、能量大约相当于您Wi-Fi的微波和一些水滴中的钻石粉末结合在一起，您会得到什么？一个精确的化学检测工具。 研究人员首次结合了微液滴中的纳米钻石用于量子传感。这种新技术精确、快速、敏感，并且只需要小量要研究的材料——在研究微量化学物质或单个细胞时非常有帮助。研究结果于12月发表在期刊《科学进展》上。 负责该项目的能源部劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）化学科学部门的研究科学家及加州大学伯克利分校助理教授阿肖克·阿乔表示：“我们甚至不确定我们的技术是否有效，但结果出乎意料地简单而有效。这个传感器可以应用于广泛的环境，帮助您发现通常难以检测的东西。” 量子传感利用在最小尺度上出现的独特性质。在他们的新方法中，研究人员制造了一系列比雨滴小数百万倍的微液滴。这些液滴中填充了一种特殊类型的钻石，其中一些碳原子被去除并添加了氮原子。这些“氮空位”作为量子传感器，赋予纳米钻石特殊的属性：当液滴流过激光并被微波撞击时，纳米钻石发出光。存在微波场时的光强与纳米钻石周围的材料有关，使研究人员能够判断感兴趣的化学物质是否在附近。…

在纳米尺度维度下，尺寸达到十亿分之一米，一个由能源部橡树岭国家实验室领导的科学家团队揭示了一种测量磁性材料高速波动的新方法。通过这些新测量所获得的知识，发表于《纳米快报》，可以用于推动从传统计算到新兴量子计算领域等各类技术的进步。 许多材料经历相变，其特点是重要基本性质的温度依赖性逐步变化。理解材料在临界转变温度附近的行为是开发利用独特物理性质的新技术的关键。在这项研究中，团队利用纳米级量子传感器测量了磁性薄膜在相变附近的自旋波动。室温下具有磁性特性的薄膜对于数据存储、传感器和电子设备至关重要，因为其磁性可以被精确控制和操纵。 团队在橡树岭国家实验室的纳米相材料科学中心使用了一种名为扫描氮-空位中心显微镜的专用仪器。氮-空位中心是钻石中的一种原子级缺陷，其中一个氮原子取代了一个碳原子，而邻近的碳原子缺失，形成了一种特殊的量子自旋态配置。在氮-空位中心显微镜中，缺陷对静态和波动的磁场做出反应，使科学家能够在单一自旋水平上检测信号，以检查纳米级结构。 “氮-空位中心既可以作为量子位（qubit），又可以作为高度灵敏的传感器，我们将其移动到薄膜上方，以测量不能用其他方法测量的磁性和自旋波动的温度依赖性变化，”ORNL的材料科学与技术部研究科学家本·劳里说。 当材料的磁性属性由自旋取向所控制时，自旋波动会持续改变方向，而不是保持不变。团队测量了薄膜在不同磁态之间进行的相变过程中的自旋波动，这一过程是通过改变样本温度来诱导的。…

理论物理学家揭示，室温超导在我们宇宙的法则下是可能的，与电子质量和普朗克常数等基本常量相关联。这一发现可能会通过使超导体在环境条件下工作而彻底改变能源、量子计算和医疗科技。研究探讨了如何改变基本常量可能会改变超导限度，提供了对我们宇宙微妙平衡的洞察。 理论物理学家揭示，室温超导在我们宇宙的法则下是可能的，与电子质量和普朗克常数等基本常量相关联。这一发现可能会通过使超导体在环境条件下工作而彻底改变能源、量子计算和医疗科技。研究探讨了如何改变基本常量可能会改变超导限度，提供了对我们宇宙微妙平衡的洞察。 在一个可能重新定义未来科技的新发展中，物理学家团队发现了超导温度上限的一个基本见解。 这一发现已经被《物理学杂志：凝聚态物质》接受出版，表明室温超导——长期以来被视为凝聚态物理的“圣杯”——确实可能在我们宇宙的法则范围内。 超导体是一种能够无阻力导电的材料，有潜力彻底改变能源传输、医学成像和量子计算。然而，到目前为止，它们仅在极低的温度下工作，这使得它们在广泛使用中不切实际。寻找能够在环境条件下工作的超导体的竞赛是现代科学中最激烈和最难捉摸的追求之一。…

天文学家首次在近红外光下观测到银河系外的重复新星。数据揭示了非常不寻常的化学排放以及新星中记录的最热温度之一，均表明出现了极其剧烈的爆发。 使用双子座南天文台（国际双子座天文台的一部分，部分由美国国家科学基金会资助并由NSF NOIRLab运营）和麦哲伦巴德望远镜，天文学家首次在近红外光下观测到银河系外的重复新星。数据揭示了非常不寻常的化学排放以及新星中记录的最热温度之一，均表明出现了极其剧烈的爆发。 新星爆发发生在双星系统中，其中白矮星——一个死星的稠密残余——不断从附近伴星吸取恒星物质。当伴星的外层大气聚集到白矮星的表面时，温度升高足以引发爆发。 迄今为止几乎所有发现的新星仅观测到一次爆发。但有几个已被观测到爆发超过一次，被归类为重复新星。这些新星的爆发间隔可以从一年到几十年不等[1]。…

双中子星合并发出引力波，随后释放光。为了充分利用这些观测并避免错过关键信号，速度至关重要。一个跨学科的研究团队提出了一种新颖的机器学习方法，可以几乎瞬时分析由双中子星碰撞发出的引力波——甚至在合并尚未完全被观察到之前。一种神经网络处理数据，并能够快速搜索碰撞过程中发出的可见光和其他电磁信号。这种新方法可能对下一代观测台的准备具有重要意义。 双中子星合并发生在距离地球数百万光年的地方。解释它们产生的引力波对于传统数据分析方法来说是一个重大挑战。这些信号对应目前探测器的几分钟数据，并可能对应未来观测台的数小时到数天数据。分析这样的庞大数据集在计算上成本高昂且耗时。 一个国际科学家团队开发了一种名为DINGO-BNS（双中子星引力波观测深层推断）的机器学习算法，能够节省解释双中子星合并发出的引力波所需的宝贵时间。他们训练了一种神经网络，能够在约一秒内全面表征合并中的中子星系统，而最快的传统方法大约需要一个小时。他们的研究结果将在2025年3月5日以“使用机器学习进行双中子星合并的实时推断”为题发表在《自然》期刊上。 为什么实时计算很重要？ 中子星合并除引力波外，还会释放可见光（在随后的千新星爆炸中）和其他电磁辐射，如该视频所示。“对引力波数据的快速准确分析对于定位源头并快速将望远镜指向正确方向以观察所有伴随信号至关重要，”该出版物的第一作者，来自苏黎世联邦理工学院与马克斯·普朗克智能系统研究所（MPI-IS）经验推断系的博士生Maximilian…

研究数千个系外行星的轨道显示，大型行星倾向于具有椭圆轨道，而较小的行星则倾向于具有更圆形的轨道。这一差异与系外行星群体的其他几个经典特征相吻合，例如小型行星的高丰度与大型行星相比，以及巨型行星只在富含重元素（如氧、碳和铁）的恒星周围形成的趋势。这一发现指出了形成小型和大型行星的两条不同途径。 行星轨道的形状是它的基本属性之一，另外两个属性是其大小和与宿主恒星的距离。地球的轨道几乎是圆形的，但一些位于我们太阳系外的行星，即系外行星，具有非常椭圆的轨道。加州大学洛杉矶分校的天体物理学家现在已测量了系外行星的轨道形状——从木星的大小到火星的大小——并显示小型行星的轨道几乎是圆形的，而巨型行星的轨道比小型行星的轨道椭圆程度大约高四倍。这一发现指向了大型和小型行星形成的两种不同路径。 “我们发现，在海王星的大小附近，行星从几乎总是沿圆形轨道运动转变为很常沿椭圆轨道运动，”加州大学洛杉矶分校的博士后研究员、研究论文的主要作者格雷戈里·吉尔伯特说，论文描述于 国立科学院学报 中。…

走进您最喜欢的餐厅，看到厨房里有一个机器人厨师，可能看起来很不现实，但密西西比大学一位教授的研究表明，机器人可能是解决行业中持续劳动力短缺的方案。 走进您最喜欢的餐厅，看到厨房里有一个机器人厨师，可能看起来很不现实，但密西西比大学一位教授的研究表明，机器人可能是解决行业中持续劳动力短缺的方案。 杰弗里·皮特曼二世，营养与酒店管理的助理教授，正在研究机器人进入厨房所带来的潜在好处和众多疑虑。 他说：“我们必须从‘实施这些机器人可以带来什么好处’的角度来看待这个问题。它们不仅对餐厅老板有何益处，还对其他员工甚至顾客有哪些好处？” 全球各地的餐厅已经开始接受自动化厨师，密西西比州的多家餐厅也已整合了机器人服务员。皮特曼说，这些好处显而易见。…

根据新的研究，回顾过去数据发现，质量类似于木星的系外行星形成的时间比先前的想法要早得多。 根据新的研究，回顾过去数据发现，质量类似于木星的系外行星形成的时间比先前的想法要早得多。 俄亥俄州立大学的研究结果提供了关于吸积时间的新信息——即积累大量气体以及富含碳和氧的固体颗粒以形成像木星这样的大行星的过程。 行星是由原行星盘形成的，原行星盘是旋转的尘埃和气体云，是行星形成的完美原料。这项新研究表明，吸积发生得比较早，当时盘体是巨大的，比研究人员之前认为的要年轻得多。 虽然新确认的系外行星数量持续增长，但这些世界的起源以及影响它们形成的因素仍然是科学家们努力解开的难题。例如，最初认为类似木星的系外行星形成需要近300万到500万年；最近的观察现在表明，对于像木星这样的气体巨星，这一过程可能更接近100万到200万年。…

发现新的系外行星可以帮助科学家理解行星如何形成和演化。 来自悉尼新南威尔士大学的科学家们使用一种被称为“过境时变”的技术定位了一颗潜在的新系外行星——一颗围绕我们太阳系外的恒星运行的行星。 在今天发表在《天体物理学杂志》上的新论文中，Scientia高级讲师本·蒙特（Ben Montet）和博士候选人布伦丹·麦基（Brendan McKee）分析了已知行星过境其恒星时的时间变化，以推测存在第二颗系外行星。…

根据宾州州立大学的一个跨学科研究小组的说法，温室内的无土种植系统，被称为控制环境农业，承诺将推动高质量特色作物的全年生产。但为了具有竞争力和可持续性，这种先进的农业方法将需要开发和实施精确农业技术。为满足这一需求，研究小组开发了一种自动化作物监测系统，能够提供有关植物生长和需求的连续和频繁的数据，从而实现明智的作物管理。 “传统上，控制环境农业无土系统中的作物监测是一项至关重要且耗时的任务，需要专业人员，”团队负责人、农业与生物工程副教授Long He表示。“而传统的作物监测方法并不允许频繁的数据收集，以捕捉作物周期内植物生长动态。自动化作物监测系统可以持续监测植物，频繁收集数据，从而实现更高效和更明智的作物管理。” 在《农业中的计算机与电子学》的发表的研究结果中，研究人员报告了一个集成的“物联网”、人工智能（AI）和针对控制环境农业无土种植系统量身定制的计算机视觉系统，能够在整个作物周期内实现植物生长的持续监测和分析。物联网通常被称为IoT，是一种物理对象的网络，可以通过互联网连接和交换数据，链接嵌入了传感器、软件和其他技术的设备。 研究小组表示，他们研究的核心创新是首次实施递归图像分割模型，该模型处理在预定时间间隔内以高分辨率捕获的连续图像，从而准确跟踪植物生长的变化。在研究中，研究人员通过监测常被称为上海青的绿叶蔬菜——小白菜，来测试他们的方法，但研究人员表示该方法适用于许多不同的作物。…