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研究人员正在模糊机器人技术与材料之间的界限，开发出一种概念验证的类材料机器人集体，这些机器人的行为受到生物学的启发。 加州大学圣塔芭芭拉分校和德累斯顿工业大学的研究人员正在模糊机器人技术与材料之间的界限，开发出一种概念验证的类材料机器人集体，这些机器人的行为受到生物学的启发。 “我们找到了让机器人更像材料的方式，”前加州大学圣塔芭芭拉分校机械工程教授埃利奥特·霍金斯实验室的博士后研究员马修·德夫林说，他是发表在《科学》杂志上的一篇论文的主要作者。这些机器人是由单个碟形自主机器人组成，看起来像小冰球，集体中的成员被编程为能够自我组装成具有不同材料属性的各种形状。 研究团队特别关注的挑战是创造一种既坚硬又强大的机器人材料，同时在需要新的形状时能够流动。霍金斯解释说，理想的机器人材料将能够响应内部信号，而不是外部力量来获得形状，能够采用一种形状并保持它，“但也能够选择性地流动到新的形状。” 作为灵感，研究人员利用了前加州大学圣塔芭芭拉分校教授、现任德累斯顿工业大学生命物理学卓越研究中心主任奥特格·坎帕斯的先前研究，探讨胚胎是如何在物理上形成的。他说：“活的胚胎组织是终极的智能材料。它们具有自我成形、自我修复甚至在时间和空间中控制其材料强度的能力。”在他的实验室中，研究人员发现胚胎能够像玻璃一样融化以塑造自己。“为了塑造自己，胚胎中的细胞能够使组织在液态和固态之间切换；这一现象在物理学中被称为刚性转变，”他补充道。…

从触摸门把手时的微小电击到粘附在顽皮猫毛上的泡沫 peanuts -- 这种众所周知且看似简单的静电现象自古以来就让人困惑。这种无处不在的效应，通常是通过摩擦气球在头发上来向惊讶的孩子们演示的，为什么科学家们仍然无法完全理解呢？几个世纪以来，静电一直是人们好奇和科学研究的主题。现在，研究人员发现了这一持续神秘的关键线索：材料的接触历史控制着它们如何交换电荷。这一突破性的发现解释了接触电气化普遍存在的不可预测性，从长期被认为是混乱中揭示出秩序。 几个世纪以来，静电一直是人们好奇和科学研究的主题。现在，奥地利科学与技术研究所（ISTA）的Waitukaitis团队的研究人员发现了这一持续神秘的关键线索：材料的接触历史控制着它们如何交换电荷。这一突破性的发现已在自然上发表，解释了接触电气化普遍存在的不可预测性，从长期被认为是混乱中揭示出秩序。…

天文学家首次透过一颗位于太阳系之外的行星的大气层，绘制其三维结构。通过结合欧洲南方天文台（ESO）超大望远镜（VLT）的四个望远镜单元，他们发现强烈的风携带着铁和钛等化学元素，形成复杂的大气天气模式。这一发现为详细研究其他外星世界的化学成分和天气打开了大门。 天文学家首次透过一颗位于太阳系之外的行星的大气层，绘制其三维结构。通过结合欧洲南方天文台（ESO）超大望远镜（VLT）的四个望远镜单元，他们发现强烈的风携带着铁和钛等化学元素，形成复杂的大气天气模式。这一发现为详细研究其他外星世界的化学成分和天气打开了大门。 “这颗行星的大气层表现出挑战我们对天气运作理解的方式——不仅仅是在地球上，而是在所有星球上。感觉就像科幻小说中的情节，”智利欧洲南方天文台的研究员、今天在《自然》上发表该研究的主作者朱莉亚·维多利亚·赛德尔（Julia Victoria Seidel）说道。…

如果时间不是我们想象中的那样固定呢？想象一下，时间不是向一个方向流动——从过去到未来——而是由于量子层面所发生的过程，时间可以向前或向后流动。这是萨里大学的研究人员所做出的发人深省的发现，因为一项新的研究揭示，反向的时间箭头理论上可以从某些量子系统中出现。 如果时间不是我们想象中的那样固定呢？想象一下，时间不是向一个方向流动——从过去到未来——而是由于量子层面所发生的过程，时间可以向前或向后流动。这是萨里大学的研究人员所做出的发人深省的发现，因为一项新的研究揭示，反向的时间箭头理论上可以从某些量子系统中出现。 几个世纪以来，科学家们一直在思考时间的箭头——即时间从过去向未来不可逆转地流动的观念。虽然在我们经验的现实中这似乎显而易见，但物理学的基本定律并不固有地偏向单一方向。无论时间是向前还是向后移动，方程都保持不变。 萨里大学的物理学和数学生物学副教授、研究的主要作者安德里亚·罗科博士表示： “解释这一点的一种方式是，当你看到溢出的牛奶在桌子上扩散的过程时，很明显时间在向前流动。但如果你倒回去播放，就像电影一样，你立刻会知道有什么不对——很难相信牛奶能聚集回一个玻璃杯里。…

研究人员已确定让弹性晶体恢复原始形状的恢复力来源。 澳大利亚科学家对柔性材料的基本行为获得了新见解，这将为新建筑材料和技术的设计提供可能。 来自昆士兰大学和昆士兰科技大学的研究团队已经确定了让弹性晶体恢复原始形状的恢复力来源。 昆士兰大学化学与分子生物科学学院的杰克·克莱格教授表示，团队弯曲了柔性晶体——包括在昆士兰大学开发的一种可以打成结的晶体——以计算在压缩和扩张应变下分子间相互作用的变化。 克莱格教授说：“弹性是一种支持无数现有技术的属性，包括光纤、飞机组件和承重桥。”…

光学原子钟能够在我们的手机、计算机和GPS系统中将时间和地理位置的精度提高一千倍。然而，它们目前太大且复杂，无法在社会中广泛应用。现在，一个研究团队开发了一项技术，借助片上微梳，可以显著缩小超精密光学原子钟系统，使其更易于获取——这将对导航、自动驾驶车辆和地理数据监测带来重要的好处。 光学原子钟能够在我们的手机、计算机和GPS系统中将时间和地理位置的精度提高一千倍。然而，它们目前太大且复杂，无法在社会中广泛应用。现在，一个来自美国普渡大学和瑞典查尔默斯理工大学的研究团队开发了一项技术，借助片上微梳，可以显著缩小超精密光学原子钟系统，使其更易于获取——这将对导航、自动驾驶车辆和地理数据监测带来重要的好处。 如今，由于全球超过400台原子钟的存在，我们的移动电话、计算机和GPS系统能够提供非常准确的时间指示和定位。所有类型的钟表——无论是机械表、原子钟还是智能手表——都由两个部分组成：振荡器和计数器。振荡器提供已知频率的周期性变化，而计数器则计算振荡器的周期数。原子钟则计算在两个能量状态之间切换的振动原子的振荡，这一频率极为精确。 大多数原子钟使用微波频率来引发原子中的能量振荡。近年来，该领域的研究人员探索了使用激光来光学引发振荡的可能性。就像每厘米有很多刻度的尺子，光学原子钟能够将一秒划分为更多的时间分数，从而实现数千倍更准确的时间和位置指示。 “如今的原子钟为GPS系统提供了几米的定位精度。使用光学原子钟，可以实现仅几厘米的精度。这提高了车辆的自主性以及所有基于定位的电子系统。光学原子钟还能够检测地球表面纬度的微小变化，可以用于监测，例如火山活动，”普渡大学的齐明浩教授表示，他是最近在Nature…

一个研究团队开发了一种创新的方法来合成钙钛矿纳米晶体（PNCs），这是一种下一代半导体材料，方式更加均匀和高效。此研究预计将成为克服传统合成方法复杂性和加速各种光电子设备的商业化的关键突破，例如利用纳米晶体的发光二极管（LED）和太阳能电池。 一个由POSTECH的Young-Ki Kim和Yong-Young Noh教授领导的研究团队开发了一种创新的方法来合成钙钛矿纳米晶体（PNCs），这是一种下一代半导体材料，方式更加均匀和高效。此研究预计将成为克服传统合成方法复杂性和加速各种光电子设备的商业化的关键突破，例如利用纳米晶体的发光二极管（LED）和太阳能电池。 该研究由POSTECH化学工程系的Young-Ki…

光子学研究人员展示了光的自成像现象，这一现象已有近两个世纪的历史，如何应用于圆柱形系统，从而实现对光的结构前所未有的控制，具有先进光通信系统的巨大潜力。此外，还探索了一种新的时空对偶类型，为不同光学领域之间的强大类比提供了桥梁。 来自芬兰坦佩雷大学和法国卡斯特勒-布罗塞尔实验室的光子学研究人员展示了光的自成像现象，这一现象已有近两个世纪的历史，如何应用于圆柱形系统，从而实现对光的结构前所未有的控制，具有先进光通信系统的巨大潜力。此外，还探索了一种新的时空对偶类型，为不同光学领域之间的强大类比提供了桥梁。 1836年，亨利·F·塔尔博特进行了一项实验，他观察到光在没有任何透镜或成像光学的情况下，在传播后自然重新出现的光图案——这一自成像现象现今被称为塔尔博特效应。 最近，来自坦佩雷大学实验量子光学组（EQO）以及巴黎高等师范学校的卡斯特勒-布罗塞尔实验室复杂介质光学组的研究人员联合起来，前所未有地深入研究了圆柱形系统中的自成像塔尔博特效应。该研究所呈现的有趣基本物理学和光通信中的强大应用，现已发表在《自然光子学》期刊上。 探索圆柱几何中的自成像效应…

混合显微镜允许科学家同时成像分子集合的完整三维取向和位置，例如细胞内标记的蛋白质。该显微镜结合了偏振荧光技术，这是测量分子取向的宝贵工具，和双视图光片显微镜（diSPIM），后者在样本的深度（轴向）方向成像方面表现出色。 两头总比一头好，俗话说，有时两种仪器巧妙地结合起来，可以完成单独一种无法完成的壮举。 这种混合显微镜是在海洋生物实验室（MBL）诞生的，它首次允许科学家同时成像分子集合的完整三维取向和位置，例如细胞内的标记蛋白质。相关研究本周发表在《国家科学院院刊》（Proceedings of the…

农业肥料对于养活世界人口、恢复土壤肥力和维持作物生长至关重要。过度和低效使用这些资源可能会造成环境威胁，污染水道并产生如氧化亚氮等温室气体。现在，研究人员通过玻璃肥料珠应对了这些挑战。这些珠子控制养分释放，研究人员表示它们对环境兼容。 农业肥料对于养活世界人口、恢复土壤肥力和维持作物生长至关重要。过度和低效使用这些资源可能会造成环境威胁，污染水道并产生如氧化亚氮等温室气体。现在，在 ACS 农业科学与技术 上报道的研究人员通过玻璃肥料珠应对了这些挑战。这些珠子控制养分释放，研究人员表示它们对环境兼容。…

科学家们现在已经绘制了质子内部作用力的地图，前所未有地详细展示了夸克——质子内部微小的粒子——在受到高能光子撞击时的反应。这个国际团队的专家正在探索亚原子物质的结构，以试图进一步深入了解支撑自然界的力量。 科学家们现在已经绘制了质子内部作用力的地图，前所未有地详细展示了夸克——质子内部微小的粒子——在受到高能光子撞击时的反应。 这个国际团队包括来自阿德莱德大学的专家，他们正在探索亚原子物质的结构，以试图进一步深入了解支撑自然界的力量。 阿德莱德大学学习与教学副主任、物理、化学与地球科学学院副教授罗斯·杨表示：“我们使用了一种称为格点量子色动力学的强大计算技术来绘制质子内部作用力的地图。” 他说：“这种方法将空间和时间分解成精细的网格，使我们能够模拟强相互作用——将夸克结合成质子和中子的基本相互作用——在质子内部不同区域的变化。”…

钙钛矿太阳能电池具有高效和低成本的生产优势。然而，在实际天气条件下，它们在数十年内仍然缺乏稳定性。一项国际研究合作现已探索多次热循环对钙钛矿太阳能电池不同层之间微观结构和相互作用的影响。他们得出结论，热应力是金属卤化物钙钛矿退化的决定性因素。基于此，他们提出了提高钙钛矿太阳能电池长期稳定性的最有前景的策略。 钙钛矿是一类具有半导体特性的广泛材料，适合用于太阳能电池的能量转换：其中最好的金属卤化物钙钛矿的效率已经高达27%。生产这种薄膜太阳能电池所需的材料和能源相对较少，因此太阳能可能变得更便宜。然而，在户外使用时，太阳能模块应至少提供20到30年的近乎稳定的产量。在钙钛矿材料方面，仍然有很大的改进空间。 一项由安东尼奥·阿巴特教授领导的国际研究合作现在在《自然评论材料》期刊上发表了数年工作的成果。与来自中国河南大学的李猛教授领导的团队以及来自意大利、西班牙、英国、瑞士和德国的其他合作伙伴一起，他们展示了热应力是金属卤化物钙钛矿退化的决定性因素。 “在户外使用时，太阳能模块暴露在气候和季节的影响下，”阿巴特表示。虽然封装可以有效保护电池免受湿气和大气氧气的影响，但它们仍然会经历白天和夜晚以及四季之间相当大的温度变化。根据地理条件，太阳能电池内部的温度可能范围从零下40摄氏度到零上100摄氏度（例如在沙漠中）。 为了模拟这一点，研究中的钙钛矿太阳能电池经历了多个循环的极端温差：从零下150摄氏度到零上150摄氏度，并不断循环。郭向莉博士（当时是HZB的博士后，现在是中国东南大学的教授）研究了在这些循环中钙钛矿层内微观结构如何变化，以及与邻近层的相互作用在多大程度上受到温度循环的影响。…