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过渡金属传统上被用作催化剂，以促进化学反应，将小分子转化为有价值的产品。由于其成本和有限的自然可获得性，研究人员正在寻找更容易获得的替代品。一项最近的研究介绍了一种不依赖于过渡金属的催化剂，利用一种称为“受挫的路易斯对”的概念来激活氢。这一进展可能为更可持续、经济和有效的化学过程铺平道路。 异相催化剂通过与反应物处于不同状态来增强化学反应。它们在高压或高温等严苛条件下表现出高效性和稳定性。历史上，铁、铂和钯等金属在石油化工和农业等行业中被广泛用于氢化和哈伯过程等关键反应。然而，这些金属是稀有的，并且可能会出现如焦化积聚等问题。因此，研究人员越来越多地调查更丰富的元素作为催化剂，以促进可持续和具有成本效益的工业过程。 在2000年代中期，受挫路易斯对（FLPs）的概念出现，代表了催化领域的一大跃进，特别是在激活小分子方面。FLP由两个组件组成：一个作为路易斯酸，另一个作为路易斯碱，但由于空间或电子障碍，它们无法完全反应。这种“受挫”使它们维持在高度反应的状态，从而能够激活像氢、二氧化碳或氨等通常难以分解的稳定分子。FLPs的特征在于它们拥有多个活性位点，使其比通常只有一个活性位点的传统催化剂更具反应性和选择性。FLPs可以分为两种主要类型：通过表面缺陷控制活性位点数量的异相缺陷调节FLPs，以及酸碱对存在于单一分子实体中的分子基Homogeneous FLPs，这使得通过改变周围组分更容易调整反应性。 最近的一项研究通过将分子基FLPs适用于固态系统取得了进展。研究人员通过采用聚合物衍生陶瓷（PDC）方法利用预陶瓷聚合物的化学多样性完成了这一任务。该合作项目涉及来自多个国家的专家，包括来自日本名古屋工业大学的岩本裕司教授和田所翔太博士，来自法国利摩日大学的塞缪尔·贝尔纳德博士，以及来自印度印度理工学院马德拉斯的拉维·库玛教授。他们的研究成果于2024年8月9日在线发表，并于2024年10月2日被评为“热点论文”，出现在2024年11月11日《应用化学国际版》期刊第63卷第46期上。…

如果你曾经在意面锅的水中加入了一大撮盐来提升味道，或加速煮沸过程，你可能注意到锅内形成了一圈白色的沉淀物。这一现象促使一组科学家探讨如何在意面锅中生成最美观的盐环。 如果你曾经在意面锅的水中加入了一大撮盐来提升味道，或加速煮沸过程，你可能注意到锅内形成了一圈白色的沉淀物。 来自荷兰特温特大学和法国国家农业、食品和环境研究所(INRAE)的科学家们在一次意面晚餐中玩桌游时，受到了这一现象的启发。他们思考哪些因素影响美丽盐环在意面锅中的形成：盐粒的大小重要吗？数量或添加速度又如何？是否存在最佳水位以获得最佳效果？ 该小组在AIP Publishing出版的期刊Physics…

天文学家曾经认为所有快速射电暴（FRBs）均来自由年轻、巨大的恒星爆炸所形成的磁星。然而，新的FRB的发现对这一理论提出了质疑，因为它被追踪到一个古老的星系边缘，该星系已有113亿年历史，并且没有年轻星星。“当你觉得可以掌握一个天体物理现象时，宇宙总会给我们带来惊喜，”参与此次研究的研究人员评论道。 科学家首次将快速射电暴（FRB）追踪到一个非常古老、非活动的椭圆星系的边缘——这是一个通常与年轻星系相关联的现象所认为的异常环境。 这一开创性发现由西北大学和麦吉尔大学的研究人员主导的两项相关研究讨论，挑战了FRB只能在活跃星形成区域中发现的观念。最新的观测数据显示，这些神秘宇宙事件的起源可能比之前认为的更为多样。 这两篇研究论文将于周二（1月21日）在《天体物理学期刊快报》上发表。 “普遍的看法是，FRB起源于由核心塌缩超新星形成的磁星，”西北大学的塔拉内赫·埃夫特哈里（Tarraneh…

研究人员正在探索利用地球的自然热量和地质力量来生产肥料用氨，而不是依赖于需要高温和高压的能量密集型反应器。科学家们在2023年1月21日出版的Cell Press期刊《Joule》中发表了一项开创性研究，成功地通过将富含氮的水与基于铁的岩石结合来生产氨——没有消耗任何能源或排放二氧化碳。这种创新方法可能为常规方法提供一种更环保的替代方案，可能为2.42百万年产生足够的氨。 研究人员正在探索利用地球的自然热量和地质力量来生产肥料用氨，而不是依赖于需要高温和高压的能量密集型反应器。科学家们在2023年1月21日出版的Cell Press期刊《Joule》中发表了一项开创性研究，成功地通过将富含氮的水与基于铁的岩石结合来生产氨——没有消耗任何能源或排放二氧化碳。这种创新方法可能为常规方法提供一种更环保的替代方案，可能为2.42百万年产生足够的氨。 这一概念源于1980年代在西非马里看到的独特地质现象，当地人发现了一口释放氢气的井。科学家们追溯这一现象是由于水和岩石之间发生的化学反应，发生在地球表面以下。…

研究人员推出了一种由纸张制成的创新温度和湿度传感器，强调其准确性、可靠性和环保性。这些传感器通过使用一种称为干法添加型纳米制造的方法，在标准纸张上打印银线而制成。传感器通过测量电容变化实现工作，当纸张吸收水蒸气时，反映出周围的湿度水平。此外，传感器还通过金属导体在温度升高时电阻率的增加来记录温度变化。它们有效监测相对湿度范围从20%到90%以及温度波动范围从25°C到50°C。 对寻求新鲜本地食品的游客开放的温室和农场日益重要，以提高食品生产。农民正在探索各种方法来跟踪环境条件，以优化温室中的作物生长，同时还有明显的关注点确保收获的食品在储存期间保持新鲜。整合智能传感器技术来监测和管理温度和湿度对于满足不断增长的全球人口对食品的需求至关重要。 在AIP Publishing的《激光应用期刊》中，来自阿拉巴马州奥本大学的一个研究团队首次揭示了这些不仅可靠且精确，同时也环保的纸基传感器。 尽管已经开发了许多用于测量不同生长环境中温度和湿度的传感器，但一个主要挑战是确保这些设备保持有效、环保并在经济上可行。…

大气科学家警告称，建议的一种旨在从大气中去除甲烷（这种温室气体效能非常强）的“地球工程”技术实际上可能会恶化空气质量，只能为气候带来微小的好处。 随着人类活动产生的温室气体不断在大气中积累，各种地球工程解决方案应运而生。这些方案旨在从全球范围内修改大气，降低碳浓度或减少其温暖影响。 一个最近的想法是将过氧化氢注入大气，声称这将氧化甲烷（CH4），一种强效的温室气体，同时据称会改善空气质量。 这是太美好而不真实吗？ 犹他大学的大气科学家阿尔弗雷德·梅尤和杰西卡·哈斯金斯对此表示怀疑，并决定调查这一提案的有效性。他们在1月3日发表的研究结果证实了他们的担忧，并为权衡这种应对气候变化方法的组织提供了重要见解。…

宇宙似乎正在以惊人的速度扩张——也许太惊人了。最近的测量验证了早前有争议的发现：宇宙确实以超过理论模型预测的速度在扩张，超出了我们当前对物理学的理解所能解释的范围。观察与预测之间的差距被称为哈勃张力。最近的结果提供了更清晰的证据，支持这种加速的宇宙扩张。 宇宙似乎正在以惊人的速度扩张——也许太惊人了。 最近的测量验证了早前有争议的发现：宇宙确实以比理论模型预期更快的速度在扩张，超出了我们现有的物理知识所能澄清的范围。 观察与预测之间的差距通常被称为哈勃张力。发表在《天体物理学杂志快报》的新发现进一步强化了这一加速扩张的观念。 研究小组的负责人丹·斯科尔尼克(Dan…

美国能源部橡树岭国家实验室的化学家们发现了一种将废弃塑料中的聚合物转化为新型大分子的方法，这些新材料相比原材料具有更好的特性。这种被称为再升级（upcycling）的技术，可能为每年全球产生的约4.5亿吨塑料垃圾提供解决方案，而其中只有9%被回收；大多数塑料垃圾要么被焚烧，要么最终进入填埋场、海洋和其他地方。 橡树岭国家实验室（ORNL）的这一发明有可能通过改变聚合物的基础构件来改变塑料对环境的影响，定制其特性。通过连接分子亚单元，这些聚合物可以通过其主链互相连接并形成交联结构，从而形成多功能塑料。这些聚合物链的结构决定了最终材料的强度、刚度和耐热性。 分子编辑具有重大前景；它是两项诺贝尔化学奖的基础。2005年的奖项表彰了开发烯烃复分解反应的科学家，该反应可以创造和打破碳原子之间的双键，使亚单元之间的互换形成新的分子，仅由创造力绑定。类似地，2020年的奖项表彰了CRISPR的创造者，这是一种编辑DNA的工具，由由核苷酸亚单元构成的生物聚合物组成，编码着生命本身。 “我们拥有的类似于聚合物的CRISPR，”ORNL的杰弗里·福斯特（Jeffrey Foster）表示，他领导了一项发表在《美国化学学会杂志》上的研究。“我们关注的是改变聚合物链，而不是修改基因链。这是与传统塑料回收方法的一个不同，后者通常只是将材料融化，并期望产生正面结果。”…

一个受昆虫视觉启发的新型创新相机已经研发成功，能够进行超高速成像，具有显著的灵敏度。 昆虫拥有复眼，可以同时探测快速移动的物体，并通过合并信号来增强其在昏暗光线中的灵敏度，从而判断运动。借鉴这些自然特征，KAIST的研究人员成功开发出一种廉价的高速相机，解决了传统高速相机在帧率和灵敏度方面的典型挑战。 1月16日，在校长李光亨的领导下，KAIST宣布，由生物与脑工程系的郑基勋教授和计算机学院的金敏浩教授领导的研究团队，创造了一种突破性的生物启发相机，该相机通过模仿昆虫眼的视觉设计，实现了超高速成像并提高了灵敏度。 在快速和低光环境下获取高质量图像在许多领域面临重大挑战。传统高速相机在捕捉快速运动方面表现出色；然而，由于光收集时间缩短，帧率提高时其灵敏度往往会下降。 为了应对这一挑战，研究团队借鉴了昆虫视觉的原理，采用了多个光学通道和时间累加技术。不同于标准的单镜头相机，这种生物启发的设计采用了类似复眼的布局，便于在不同时间间隔内同时捕获帧。…

在NASA推出哈勃太空望远镜后的几年里，天文学家在宇宙中发现了超过1万亿个星系。然而，只有一个星系被认为是我们银河系最近和最重要的恒星实体：令人惊叹的仙女座星系（梅西耶31）。在一个晴朗的秋夜，这个星系可以用肉眼看到，呈现出一个微弱的香烟状形状，大小与月球的角度相近。 在NASA的哈勃太空望远镜发射后，天文学家估计宇宙中有超过1万亿个星系。然而，有一个星系，辉煌的仙女座星系（梅西耶31），被突出为我们银河系最关键的邻近恒星形成体。在一个晴朗的秋夜，可以不借助望远镜观察到它，表现为一个微妙的香烟状物体，其显著的角直径与我们的月球相似。 大约一个世纪前，埃德温·哈勃发现，这种所谓的“螺旋星云”位于远离我们的银河系——大约250万光年远，约是我们银河系直径的25倍。在这一发现之前，天文学家认为银河系包含了宇宙的全部。哈勃的发现彻底改变了宇宙学，拓展了我们对周围广阔宇宙的理解。 现在，百年之后，命名以哈勃命名的哈勃太空望远镜对这个迷人的星海区域进行了最全面的调查。它揭示了关于仙女座演化的新见解，这与银河系的历史有很大不同。 如果没有仙女座作为整个宇宙中螺旋星系的模型，我们对自己银河系结构和发展的了解将受到显著限制，因为我们位于其中。这就像试图在中央公园的中心把握纽约市的布局。…

科学家利用称为频率梳激光的工具来检测石油和天然气场所上方大气中的甲烷，并通过人类呼吸样本识别潜在感染。最近的一项研究旨在提高这些传感器的准确性。 改善量子传感器的秘密是什么？只需施加一点压力。 研究人员首次成功地实施了一种称为“量子压缩”的方法，以增强光学频率梳激光的气体检测能力。这些高精度传感器的功能类似于气体分子的指纹扫描仪。它们已被用于识别石油和天然气操作上空的甲烷泄漏，以及检测人类呼吸样本中的COVID-19指标。 在一系列实验室测试中，科学家们提出了一种策略，使这些测量更加灵敏和高效——有效地将频率梳检测器的速度提高一倍。这项研究是科罗拉多大学博尔德分校的斯科特·迪达姆斯和加拿大拉瓦尔大学的杰罗姆·吉内斯特的联合努力。 迪达姆斯，电气、计算机与能源工程系的教授，解释道：“想象一个场景，你需要检测工厂中微量有害气体泄漏。将检测时间从20分钟减少到仅10分钟，可能会显著提高安全性。”…

研究人员创造了一种强粘合聚合物，超越了现有的商业选择，同时也是可生物降解的、可调节的和可重用的。他们的研究强调了自然发生的聚合物P3HB如何通过化学改性来作为一种稳健的环境友好的粘合剂。 科罗拉多州立大学的研究人员与合作伙伴发明了一种新的粘合聚合物，它比当前可用的商业材料更牢固，同时也是可生物降解和可重用的。他们的研究发表在Science期刊上，揭示了普遍存在的天然聚合物P3HB如何经过化学增强，作为一种耐用但环保的粘合解决方案。 粘合剂在汽车、包装、电子、太阳能和建筑等多个领域中发挥着至关重要的作用。粘合剂行业的价值约为500亿美元，为现代社会做出了重要贡献，同时也加剧了塑料废物问题。论文详细描述了该团队在创造替代聚合物方面的实验和建模努力。 该项目由化学系的杰出教授尤金·陈（Eugene Chen）领导。其他贡献者包括国家可再生能源实验室的格雷格·贝克汉（Gregg…