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研究人员已经识别出可以乳化并且可以从酵母细胞壁中轻松提取的蛋白质。这些蛋白质中有一种表现出与酪蛋白相似的乳化特性，酪蛋白是牛奶中常见的乳化剂。 当人们听到乳化剂这个术语时，可能不知道它们的用途，但它们在许多日常物品中很常见，包括食品和化妆品。这些物质有助于保持通常会分开的成分，例如水和油，不会这样分离。乳化剂可以是人工合成的，也可以来自牛奶、鸡蛋和大豆等天然来源，这些都被认为是过敏原。为了探索替代品，来自大阪市立大学的研究人员正在研究来自酵母的乳化蛋白。 由工程研究生院的安冨将幸教授和小岛良宏副教授领导的团队此前已经在酵母中识别出了三种具有强乳化能力的蛋白质（Gas1、Gas3 和 Gas5）。然而，这些蛋白质紧密附着在细胞壁上。在他们最新的研究中，他们发现了更容易从酵母中提取的乳化蛋白。…

激发态的动力学对于理解分子的荧光特征至关重要，这影响了它们在各种技术中的应用。来自信州大学的最新研究探讨了分子结构和几何形状对聚集诱导发光（AIE）分子光发射的影响。研究表明，分子形状的改变会在液态和固态中改变发射行为。这些发现对于推动有机发光二极管和生物成像等技术的发展至关重要，为材料开发和能量交互方面的创新铺平道路。 分子发光现象，尤其是荧光，已经吸引了研究人员超过一个世纪，并且改变了成像、传感和显示技术等领域。最近的突破强调了聚集诱导发光（AIE），这是一种独特的效应，当分子处于固态或聚集态时，其发光效率提高。理解这种现象的基础反应动力学对于理解分子内部的结构变化至关重要。 在最近的一项研究中，日本研究人员深入探讨了α-取代的二苯甲烷硼二氟化物（BF₂DBM）复合物，以发现分子形状和限制的激发态动力学如何影响AIE。“之前，AIE现象主要通过理论量子化学计算进行描述。然而，在我们的研究中，我们首次利用两种光谱方法对这一现象进行了阐明，”信州大学科学与技术研究生院化学系博士生主笔作者藤本祐史表示。该研究与大阪大学和青山学院大学合作，结果发表于2024年11月17日《美国化学会杂志》第146卷第47期。 AIE是一种迷人的现象，违反了许多材料中观测到的典型猝灭行为。一般来说，当分子聚集时，它们往往会因为猝灭效应而失去发光特性。相反，某些表现出AIE效应的分子在受限条件下会发光，而不是褪色。在固态中，这些分子的运动性受到限制，从而增强了其发光能力，并减少了通过其他机制的能量损失。这种行为可以用限制性锥交点（RACI）模型来解释，它展示了分子结构的变化如何影响其光发射能力。研究人员在合成的BF₂DBM衍生物中展示了这一效应，特别是α-甲基取代的衍生物2aBF₂和2amBF₂。“我们使用稳态UV-visible和荧光光谱等先进技术，以及时间分辨的可见光和红外光谱，分析了这些分子在固态和液态中的AIE效应，以跟踪分子的光发射随时间的变化，”来自大阪大学的知名研究人员宫坂宏志教授解释道。 第一个分子2aBF₂在溶液和固态中均表现出强烈的荧光，而第二个分子2amBF₂在溶液中荧光减弱，但在固态中发出的光显著更亮。共同作者、来自青山学院大学的坂本晃教授阐明道：“光谱学就像是来自分子的交流。在这里，分子的构型至关重要。在溶液中，2amBF₂呈现弯曲形状，导致能量通过非辐射过程损失，从而导致荧光降低。在固态中，这种弯曲受限，迫使分子维持一种稳定的结构，有效发光。”该研究还指出，在溶液中，2amBF₂分子在短短一万亿分之一秒内发生快速变化，出现弯曲，导致能量损失和荧光降低。…

科学家们创造了一种尖端的光声内窥镜工具，采用透明超声波传感器。 在最近的一次合作中，由POSTECH电气工程、IT工程、机械工程以及交叉科学与技术学院的金哲洪教授领导的研究团队，与相似领域的金亨焕教授、IT工程的金在宇博士和机械工程的博士候选人许多森，合作与延世大学世妇癌医院的金熙满教授一起，开发了世界上首个利用透明超声波传感器的先进光声内窥镜。他们的开创性研究已发表在《科学进展》杂志上。 内窥超声是一种在胃肠病学中用于癌症检测的常用技术。然而，它的局限性包括软组织对比度差，并且主要提供结构信息，这可能降低其诊断效果。为了解决这些问题，许多努力致力于将光声技术与内窥超声结合，以增强组织血管成像，从而有助于早期癌症检测。然而，创造一个能够同时提供光声和超声方法的高质量图像的紧凑探头一直是一个重大挑战。 为了实现详细成像，光和超声需要朝同一方向传播。然而，之前的尝试在实现这种对准方面遇到困难，必须通过为超声传感器创建光通道或者通过调整光学系统来对齐两条路径。不幸的是，这两种方法都有缺陷，通常会导致超声或光声图像质量的妥协。 在这项创新研究中，团队设计了一种微型（1…

可持续、可再生且对环境有益：木材是未来的材料。但我们到底拥有多少木材，如何有效利用它呢？近期研究仔细审查了瑞士的木材流动，识别了未开发的潜力。 瑞士雄心勃勃地目标是到2050年实现净零排放。木材是实现气候中和未来的关键原料。这种可再生资源在生长过程中从大气中捕获二氧化碳。它既作为一种材料，又作为能源来源，为化石燃料提供替代方案。因此，包括建筑、纺织、电子、化工和制药在内的各个行业都计划在未来增加对木材的依赖。 然而，对于这些预期用途的可用木材及其形式，知识仍然有限。为了解决这个问题，来自Empa和WSL的研究人员全面审查了瑞士所有已记录的木材流动。他们的研究结果最近发表在《工业生态学》杂志上，作为ETH领域内SCENE的一部分（见框）。 全面数据以进行精准评估 在他们的评估中，研究人员利用了2020年来自21个不同参考的数据显示。这带来了方法论的挑战，因为这些来源中的数字不总是一致。木材是一种多功能的原料，贯穿于从采伐到消费的旅程中以各种形式出现，大小和湿度水平各异：原木、锯木、木屑、用于纸张的木浆等。对这些不同材料流进行对齐是一个重大挑战。…

新的研究揭示了印度和中国电动车转型的潜在意外影响，表明如果这两个国家完全本土化其电动车供应链，二氧化硫排放可能会超过目前水平。大部分这些排放将来自镍和钴的精炼和生产，这些是现代电动车电池必不可少的矿物。 尽管电动车对于全球能源转型至关重要，普林斯顿大学的最新研究表明，处理这些电池中使用的重要矿物可能会导致制造中心周围出现污染热点。 研究人员集中在中国和印度，发现如果这两个国家完全本土化其电动车供应链，二氧化硫（SO2）排放可能增加多达20%。这些SO2排放的大部分将源自镍和钴的加工和制造——现代电动车电池的关键矿物。 “关于电动车的许多讨论往往集中在减少交通和发电的排放上，”主要作者、安德林格能源与环境中心公共与国际事务助理教授魏鹏表示。“然而，我们的研究表明，电动车的影响超越了仅仅是尾气排放或电力使用的问题；它还涉及整个供应链。” 在《环境科学与技术》上发表的一篇文章中，研究人员强调，各国在实施减少碳排放的计划时，必须谨慎构建清洁供应链。…

火星上低温、大气压和水蒸气压力的独特组合表明，任何存在的液态水很可能会几乎瞬间冻结、沸腾或蒸发，因此极不可能存在。 一个多世纪前，天文学家珀西瓦尔·洛威尔倡导火星上存在运河，他认为这是为了将水从冰冠运输到干燥地区。这一前提暗示必须有火星人来建造这些运河。 尽管更好的望远镜后来驳斥了洛威尔的理论，但液态水在火星上是否存在的问题仍然引起科学家的兴趣。液态水对于一个星球被认为是适宜居住是至关重要的。然而，由于火星的低温、大气压和水蒸气压力，液态水的存在不太可能，因为它很可能会快速冻结、沸腾或蒸发。 尽管如此，研究人员仍然主张火星上可能存在液态水。 一个重要的发现是“周期性坡线”（RSL），它是在火星某些区域的陡坡上观察到的黑色条纹状构造。RSL表现出季节性行为；它们在温暖的月份出现，在较凉的时候消退，这可能表明液态水的活动。此外，火星永冻层中明显的条纹和多边形图案为这一想法提供了信用，可能表明热循环。研究人员还提出了多种可能的液态盐水类型，以参与这一讨论。…

研究人员创建了一种能够产生携带轨道角动量（OAM）扭转光束的3D打印设备。这种转动能量可以传输比传统光束显著更多的信息。这种紧凑、高效且经济的涡旋光束发射器有潜力提高未来无线通信技术的容量和可靠性。 研究人员创建了一种能够产生携带轨道角动量（OAM）扭转光束的3D打印设备。这种转动能量可以传输比传统光束显著更多的信息。这种紧凑、高效且经济的涡旋光束发射器有潜力提高未来无线通信技术的容量和可靠性。 “对高容量、抗干扰通信系统的需求不断增加，尤其是在5G和6G网络等领域，这需要创造性的解决方案，”来自中国西安交通大学的首席研究员李建兴解释道。“虽然携带OAM的涡旋光束可以提升通信容量和光谱效率，但当前的生成方法由于效率低、生产成本高以及易受到其他频段的干扰而受到限制。” 在期刊Optics Express中，研究团队讨论了他们如何利用3D打印技术开发了一种设计为先进无线通信的复杂天线系统的OAM光束发射器。该设备产生高容量的涡旋光束，并包含一个内置增益过滤系统，可增强所需信号，同时阻挡干扰，确保高效和清晰的传输。…

最近的研究表明，非互惠相互作用可以增强活跃系统内的秩序。这一结论来自于马克斯·普朗克动力学与自组织研究所（MPI-DS）生物物质物理学部门的科学家们的研究。他们开发了一个模型，以说明不同水平的非互惠性如何影响活跃系统中出现的模式。 生物物质通常表现出在更简单的物理系统中找不到的行为。一个突出的例子是各种粒子类型之间的不对称相互作用：一种分子可能被吸引到另一种分子身边，而该分子却将第一种分子推开——这类似于一种捕食者追逐其猎物，猎物则试图逃跑。这种相互作用类型被称为非互惠相互作用，它可以导致更大规模上有趣的模式，正如之前的研究所显示的。由此产生的宏观模式通常反映了对系统整体功能至关重要的架构，例如在活细胞中发现的架构。 在他们的研究中，Navdeep Rana和Ramin Golestanian探讨了非互惠性与塑造这些模式的缺陷出现之间的关系。Rana解释说：“一般而言，增加的非互惠性会导致更大的活跃性，通常系统中的秩序会减少。然而，我们发现实际上情况正好相反；当非互惠性超过某个阈值时，会出现有序的波动模式。”因此，这项研究强调了非互惠性在减少活跃系统中缺陷的重要性，促进有序结构的发展。…

一个研究团队发现，人工智能系统也受社会身份偏见的影响，表现出根深蒂固的成见，这些成见超出了性别、种族或宗教的范畴。 众多研究表明，人类常常表现出“社会身份偏见”——对自己群体的偏爱，不论是基于政治信仰、宗教还是族裔，并对外群体表现出蔑视。最近一项由科学家进行的研究表明，人工智能系统也容易受到类似的偏见，揭示了超越性别、种族或宗教相关的内在群体偏见。 “人工智能系统，如ChatGPT，可能会发展出类似于人类的‘我们与他们’偏见，偏向于他们认为的‘内群体’，同时对‘外群体’表现出负面态度，”纽约大学的博士后研究员、该研究的作者之一Steve Rathje在《自然计算科学》期刊上发表的文章中表示。“这反映了导致社会分化和冲突的基本人类行为。” 此外，与剑桥大学的研究人员进行的研究揭示了令人鼓舞的消息：通过仔细选择这些系统的训练数据，可以减轻人工智能的偏见。…

一组研究人员揭示了超薄金属中至关重要的热流原理，这为更快速、更小、更高效的计算机芯片提供了潜力。 弗吉尼亚大学的研究人员在追求更强大和高效的计算机芯片的过程中取得了显著的进展，确认了支配薄金属膜中热流的基本原理。这项研究发表在《自然通讯》上，并得到了半导体研究公司与英特尔的支持，增强了我们对未来芯片中使用的金属热导率的理解，开辟了先前被认为无法实现的技术进步的新可能性。 “随着设备尺寸的缩小，管理热量变得越来越重要，”首席研究员、机械和航空航天工程博士生Md. Rafiqul Islam解释道。“以高性能游戏主机或人工智能操作的数据中心为例，持续的高功率处理可能导致与热有关的延迟。我们的发现提供了一种框架，通过优化超薄金属（如铜）中的热流来应对这些挑战。”…

位于处女座的银河M87在2019年成为头条新闻，因为事件视界望远镜成功捕捉到了其核心黑洞的首张图像。最近，一个国际研究团队通过观察到一个能量为太电子伏特的伽玛射线耀斑，取得了显著发现， 此耀斑的能量在天文学上比黑洞的事件视界大七个数量级。这个耀斑显著强于十多年来所见的任何耀斑，预计将提供有关粒子如电子和正电子在黑洞周围极端环境中加速的重要信息。 在2019年，世界被事件视界望远镜（EHT）拍摄的首张黑洞图像震惊，揭示了位于处女座的M87中心的超大质量黑洞，也被称为处女座A或NGC 4486。现在，这个黑洞再次让研究人员感到惊讶，产生了一个太电子伏特的伽玛射线耀斑，释放出数十亿倍于可见光的光子。这一强烈的耀斑在十多年中未曾见过，潜在地加深了我们对电子和正电子在黑洞附近强烈环境中加速机制的理解。 M87中心发出的喷流比黑洞的事件视界大得惊人——大七个数量级，或者说数千万倍——这是黑洞的可见表面。高能辐射的明亮闪光远远超出了通常由监测黑洞周围区域的射电望远镜所检测到的范围。这个耀斑持续了大约三天，可能源自一个小于三光日，或约150亿英里的区域。…

最近的一项研究阐明了为什么以及如何木星的卫星伊欧成为我们太阳系中最火山活跃的天体。 来自NASA朱诺任务的研究人员发现，木星的卫星伊欧上的每个火山很可能由其自身独立的冒泡热熔岩室供能，而不是由一个广阔的熔岩海维持。这项发现帮助解决了一个困扰科学家44年的谜团，即关于这个卫星最鲜明地质特征的地下起源。 这些发现于12月12日星期四在《自然》（Nature）期刊上发表。它们还在华盛顿美国地球物理联盟年会上进行的媒体活动中进行了讨论，该会议是专注于地球和宇宙的科学家们最大的聚会。 伊欧的大小与地球的月球相当，被认为是我们太阳系中火山活动最频繁的天体。它拥有大约400座火山，几乎持续不断地喷发熔岩和气体，从而造成其表面的独特外观。 虽然伊欧在1610年1月8日被伽利略·伽利莱发现，但其火山活动首次是在1979年被NASA喷气推进实验室的成像专家林达·莫拉比托在旅行者1号宇宙飞船拍摄的照片中检测到的火山喷发云。…