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研究人员创造了类似蝙蝠的柔性翼，这增强了升力和飞行效率。这一进展可能为改进无人机或新的能量收集设备铺平道路。 早在1934年，法国昆虫专家安托万·马尼昂声称，蜜蜂“应该无法飞行”，因为它们微小的翅膀可能无法产生足够的升力。然而，现代高速摄像机揭示了飞行昆虫的秘密：前缘涡旋。这种现象发生在空气流经拍打翅膀的前方并形成涡旋，创造出一个低压区域，从而增强升力。 相比之下，蝙蝠——拥有柔性膜翅——能够像昆虫一样甚至更好地飞行。已知一些蝙蝠物种相较于同大小的蛾类，能减少多达40%的能量消耗。洛桑联邦理工学院工程学院非稳态流动诊断实验室的研究人员通过使用一种基于硅的材料制成的弹性膜的测试平台，研究了更柔性翅膀的气动能力。他们的研究表明，空气不是形成涡旋，而是平滑地流过曲翅，从而导致比同尺寸的刚性翅膀更高的升力和更大的效率。 “我们的关键发现是，增强的升力并不是来自于前缘涡旋，而是来自于气流无缝地沿着膜翼的光滑曲线流动，”前EPFL学生亚历山大·格赫克解释道，如今在布朗大学进行研究。“翅膀的曲线需要精确到位；如果它太柔软，性能就会下降。” 格赫克是《美国国家科学院院刊》一项详述该研究的论文的主要作者。…

研究人员推出了一种创新的光学系统，该系统利用全息图编码数据，达到了远超传统方法的加密水平。这项进展可能显著增强安全通信，确保敏感信息的安全性。 随着数字安全需求的增加，科学家们提出了一种突破性的光学系统，利用全息图进行数据编码，导致加密强度超越传统技术。这一发展可能导致更安全的通信途径，从而保护关键信息。 “随着数字环境迅速发展——涵盖加密货币、治理、医疗保健、通信和社交媒体等领域，针对数字欺诈的强大保护系统的需求正在上升，”希腊克里特大学和希腊研究与技术基金会电子结构与激光研究所的研究团队负责人Stelios Tzortzakis表示。“我们创新的系统通过使用神经网络生成只能由加密系统所有者生成的解密密钥，达到显著的加密水平。” 在Optica出版社的期刊Optica中，Tzortzakis及其团队详细介绍了他们的系统，该系统利用神经网络解码存储为全息图的复杂混淆数据。他们展示了这些训练过的网络可以有效地解释混淆图像中的复杂空间数据。…

科学家在电催化方面取得了突破。他们最近的研究揭示了催化剂在硝酸盐还原过程中可能以意想不到的形式存在。这些发现可能会导致更有效的催化剂的研发。 来自马克斯·普朗克学会弗里茨·哈柏研究所界面科学部门的研究人员，结合来自柏林赫尔默兹中心的光束线专家，在电催化方面取得了重大进展。他们的研究结果发表在《自然材料》杂志上，为催化剂在硝酸盐还原过程中的表现提供了见解。题为《通过相关的操作显微镜和光谱学揭示硝酸盐电还原过程中催化剂的重构和组成》的研究，可能促进更高效催化剂的发展。 理解催化剂：更好化学反应的关键 催化剂是加速化学反应的基本物质，而在过程中并不会被消耗。它们在各种工业应用中发挥着重要作用，包括燃料生产和制药制造。然而，理解催化剂在操作过程中的行为一直是一项挑战。催化剂在施加电势时可以改变其结构和组成，这与变色龙根据周围环境改变颜色的方式类似。传统上，人们假设催化剂像变色龙一样在激活后迅速恢复到其最活跃的形式。 多模式研究催化剂的方法…

这项关于声波单向衍射的突破性发现可能为未来的通信技术铺平道路。 研究人员揭示了声波运动中的一种显著现象，这可能增强利用声学技术开发复杂通信设备的能力。这项研究由东北大学材料研究所主导，与日本原子能机构和RIKEN新兴物质科学中心合作开展。 表面声波（SAWs）——沿着材料表面传播的弹性波，类似于涟漪在池塘中移动——是我们今天使用的通信技术的基础。这些波是日常小工具，如智能手机中频率滤波器的重要组成部分，因为它们利用压电效应将电信号转换为振动或“涟漪”，以实现有效的信号管理。因此，更清晰地了解SAWs的行为，对未来技术进步至关重要。 在实验过程中，研究人员采用尖端的纳米制造方法设计了一种周期性排列的纳米级磁性材料。这种磁性纳米结构类似于声波交互的专用光栅。令人惊讶的是，团队发现与传统的对称衍射图案不同，SAWs表现出一种全新的非对称衍射行为，被称为“非互惠衍射”。 “这个现象之前只在光学领域观察到，”二井洋一说，“我们很高兴能够确认它在其他波动学科中的存在。”…

研究人员创造了一种新型光学传感器，简化了水中极低浓度砷的实时检测。这一创新可能为家庭砷检测铺平道路，使个人能够检查自己的水质。 研究人员开发了一种新的光学传感器，提供了一种简单的方法来实现水中极低水平砷的实时检测。这项技术可能使家庭检测砷成为可能，赋予个人监测自己的水质的能力。 砷污染是一个重大的环境和健康问题，影响全球数百万人。这种形式的污染发生在自然地质过程将砷从土壤和岩石释放到地下水中时。采矿、工业废物处置以及使用基于砷的杀虫剂等活动可能会加剧这一问题。 印度古瓦哈提技术学院的首席研究员苏尼尔·基哈尼亚表示：“饮用被砷污染的水可导致严重的健康问题，如砷中毒以及影响皮肤、肺、肾脏和膀胱的各种癌症。通过开发一种敏感、选择性、可重复使用且可负担的传感器，我们希望创建一种有效且可获得的工具，用于常规监测，从而帮助社区减少砷暴露的风险。” 在Optica出版集团的期刊Applied…

磷是一种需要更有效回收的重要原材料。同时，对可持续方法以生产有机磷化合物的迫切需求也日益增加。最近发表的一篇评论文章探讨了绿色化学如何在创造和应用多功能磷化合物（即磷酸盐）方面帮助实现这些目标。 有机磷化合物在多个科学领域中至关重要，包括化学、生物学、医学和药学。在这些化合物中，磷酸盐因其在治疗骨质疏松症和其他与钙代谢相关的疾病的药物中以及在防止腐蚀和水垢积聚等应用中的重要性而显得尤为重要。 欧盟已将磷确定为关键原材料之一，这些材料在经济上具有重要意义，并且由于其来源地点有限以及缺乏有效、经济的替代品，容易受到供应中断的影响。 “这就引发了一个问题，即讨论任何含有非回收磷的化合物的绿色化学是否有意义，”评论的作者之一，芬兰东部大学药学院的工作人员科学家彼得里·图尔哈宁（Petri Turhanen）评论道。…

宇宙随着熵的增加而变得越来越无序，这是热力学第二定律中的一个基本概念。相反，量子理论则认为熵应保持不变。然而，科学家们对这种表面上的矛盾进行了深入研究并进行了澄清。 自然界的一个关键原则是热力学第二定律，它断言当随机性发挥作用时，世界的无序程度会增加。更具体地说，它指出在任何封闭系统内，熵必须上升。随着时间的推移，有序结构失去其排列；例如，冰晶融化成水，瓷花瓶粉碎成碎片。然而，乍一看，量子物理似乎与这一原则相矛盾，因为数学分析表明量子系统中的熵保持不变。 维也纳技术大学（TU Wien）的一个研究小组详细研究了这一悖论，并证明所考察的熵类型影响结果。如果你以符合量子物理原则的方式定义熵，那么量子力学与热力学之间的矛盾就会消失。有序量子系统也会经历熵的增加，直到达到最大无序状态。 熵与时间的性质…

如何提高太阳能电池等技术的进步？一个国际研究团队正在寻找这样问题的答案，采用一种新颖的方法。首次，他们能够在时间和空间上精确追踪一种微小粒子的形成，这种粒子被称为暗激子。这些携带能量的实体对下一代太阳能电池、LED和探测器至关重要。 如何提高太阳能电池等技术的进步？一个由哥廷根大学领导的国际研究团队正在通过一种新方法解决此类问题。这一突破使他们能够在时间和空间上精确追踪微小粒子暗激子的形成。这些不可见的能量载体将对未来的太阳能电池、LED和探测器至关重要。这些发现发表在自然光子学上。 暗激子是由一个电子和它在激发后留下的空位（孔）组成的微小对。它们能够传递能量，但不发光——因此被称为“暗”。为了可视化一个激子，可以想象一个漂浮的气球（代表电子），它飘走了，留下一个仍然通过称为库仑相互作用的力量相连的空缺（孔）。研究人员将这些“粒子状态”称为难以检测但在超薄的二维结构中极为重要，这些结构存在于特殊的半导体材料中。 以前的研究由哥廷根大学物理系的斯特凡·马提亚斯教授领导，成功演示了如何在极短的时间内产生暗激子，并通过量子力学表征它们的动力学。在他们最新的研究中，团队首次引入了一种名为“超快暗场动量显微镜”的创新方法。这使他们能够观察由二硒化钨（WSe₂）和二硫化钼（MoS₂）组成的独特复合材料中暗激子的形成，持续时间仅为惊人的55飞秒（0.000000000000055秒），精确分辨率为480纳米（0.00000048米）。 “这一技术使我们能够准确测量电荷载流子的动态，”来自哥廷根大学物理系的首席作者大卫·施密特博士表示。“这些发现为我们提供了重要的见解，揭示了材料特性如何影响电荷载流子的运动。因此，这种技术有可能被用来专门提高太阳能电池的质量和效率。”马提亚斯团队的初级研究组负责人马塞尔·鲁兹尔博士指出，“这种方法不仅适用于这些特殊系统，也适用于新材料的探索。”…

科学家们引入了一种先进的方法，通过使用大型“赖德堡”原子进行高精度的温度测量。这种原子温度计能够立即提供精确的读数，无需最初的工厂设置，这得益于它基于量子物理原理的基础。通过利用赖德堡原子对其周围环境变化的高度敏感性，这项技术可能使在极端条件下进行温度测量变得更加容易，从外太空到高精度工业。 美国国家标准与技术研究院（NIST）的研究人员设计了一种新的温度计，利用被激发到极高能量状态的原子，使其变得比典型原子大一千倍。通过观察这些超大“赖德堡”原子对环境热量的反应，科学家们能够实现卓越的温度测量。这种温度计的精度有潜力提高各个领域的温度评估，包括量子研究和工业制造。 与传统温度计相比，赖德堡温度计不需要预调整或校准，因为它根本上根据量子物理的基本原理进行操作。这些核心量子概念允许直接与国际标准对齐的精确测量。 “我们实际上在开发一种能够提供精确温度读数的温度计，而不需要目前设备所需的常规校准，”NIST博士后研究员诺亚·施洛斯伯格表示。 改变温度测量…

根据最近的研究，训练于与实际部署地点不同的模拟环境中的人工智能代理，有时表现出比在相同环境中训练的代理更好的性能。 例如，设计用于在工厂环境中处理家务的家庭机器人在真实家庭厨房中执行洗碗或倒垃圾等任务时，可能会感到困惑，因为它在一个新的和不熟悉的环境中操作。 为了减轻此类问题，工程师通常努力将模拟训练设置尽可能与人工智能代理实际工作的现实地点对齐。 然而，来自麻省理工学院及其他机构的研究团队最近发现，与普遍信念相反，在完全不同的环境中训练有时可以导致更强大的人工智能代理。 他们的研究结果表明，在某些情况下，在一个更可预测和更少混乱的环境中训练人工智能，可能使其在与在同样不可预测的测试环境条件下训练的竞争人工智能相比，实现更好的表现。…

许多材料有一种记忆过去事件的方式，类似于皱纹可以揭示一张皱巴巴纸张的历史。最近，宾州州立大学的一组物理学家发现，在特定条件下，某些材料似乎能够违反已建立的数学原理，以保留先前变形的记忆。 许多材料拥有一种材料记忆，能够捕捉关于其过去状态的信息，就像皱巴巴纸上的皱纹讲述其故事一样。一组来自宾州州立大学的物理学家揭示，在某些情况下，某些材料能够违反基础数学概念，以记忆先前变形的顺序。这一发现被强调在今天（1月29日）发表在《科学进展》（Science Advances）期刊上的论文中，可能为在机械系统中保留信息的创新方法铺平道路，包括组合锁和计算机技术。 材料记忆的一种方式是通过一种被称为回点记忆的机制，它的功能类似于单拨号组合锁，宾州州立大学物理学副教授、研究团队主管纳森·凯姆解释道。在锁中，以特定顺序—顺时针和逆时针—转动拨盘，可以导致特定结果，例如锁的开启，这取决于拨盘的移动方式。类似地，展示回点记忆的材料在经历交替的正负变形时，可以保留序列的记录，从而允许研究人员读取或擦除这些记忆。 凯姆指出：“这种记忆形成的基础机制或数学框架可以应用于各种系统，从计算机硬盘的磁化到固体岩石的损伤。”他的团队最近证明，相同的数学适用于无序固体中的记忆，在这些固体中，粒子的排列似乎是随机的，但实际上编码了先前变形的细节。…

一种新颖的方法可以捕捉纳米尺度岛屿上的铂原子簇，这可能提高化学领域催化剂的效率。 像铂这样的贵金属作为有效的催化剂，能够加速化学反应，特别是氢化（将氢添加到分子中的过程）。由加州大学戴维斯分校化学工程系的布鲁斯·盖茨教授领导的研究团队专注于开发用于各种化学反应的高效和稳定的铂催化剂。 先前的研究表明，在表面上形成的小型铂簇（由几个原子组成）作为氢化的催化剂，比孤立的铂原子或更大的铂纳米颗粒更为优越。然而，这些微小的簇有倾向合并成更大的颗粒，从而导致效率下降。 曾在盖茨催化研究小组担任博士后研究员的陈怡珍，基于现任亚利桑那州立大学的刘敬悦的构思，旨在“捕获”位于二氧化铈制成的小岛上的铂簇，这些小岛位于硅酸盐表面。每一个小岛都作为一个独立的化学反应器。 陈怡珍、盖茨及其团队成功演示了创建这些簇的能力，这些簇在乙烯的氢化中表现出强大的催化性能，并且在严苛的反应条件下仍然保持稳定。…