Science Bulletin 2022年22期｜二维电磁力的量子感知、金属碳

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　　The cover shows the quantum experiment setup (see the article by Xinxin Guo et al. on page 2291).

　　NEWS & VIEWS

　　Sci. Bull., 2022, 67(22): 2259-2262

　　Addressing mental health issues amid the COVID-19 pandemic: a wake-up call

　　COVID-19大流行中的精神心理问题与应对策略

　　宫艺邈, 刘晓星, 苏思贞, 鲍彦平, Thomas R. Kosten, 陆林

　　

　　RESEARCH HIGHLIGHT

　　Sci. Bull., 2022, 67(22): 2263-2264

　　Efficient perovskite solar cells with body temperature self-repairing

　　人体体温自修复的高效钙钛矿太阳能电池

　　鲍容容, 潘曹峰

　　

　　PERSPECTIVE

　　Sci. Bull., 2022, 67(22): 2265-2268

　　Relativistic viscous hydrodynamics with angular momentum

　　角动量流体力学

　　佘端, 黄安平, 侯德富, 廖劲峰

　　

　　COMMENTARY

　　Sci. Bull., 2022, 67(22): 2269-2271

　　Environmental bioavailability: a potentially overlooked element in triggering antimicrobial resistance

　　环境生物有效性：耐药性诱导研究的潜在重要元素

　　Han Yeong Kaw, 俞景, 马雪菁, Bee Geok Yeo, 朱利中, 王玮

　　

　　SHORT COMMUNICATIONS

　　Physical Sciences

　　Sci. Bull., 2022, 67(22): 2272-2275

　　The length of a compact extra dimension from black hole shadow

　　黑洞阴影对紧致额外维长度的限制

　　唐紫瑜, 况小梅, 王斌, 钱卫良

　　本文从五维旋转黑弦模型的黑洞阴影出发, 通过事件视界望远镜给出的对M87星系和SgrA星系中心超大质量黑洞的观测数据, 不仅排除了该模型中存在无限大额外维的可能性, 论证了额外维的紧致性质; 还把紧致额外维的长度限制到2.03125~2.6 mm. 该研究从黑洞阴影观测的角度支持了额外维是紧致的因而避免了Gregory-Laflamme(GL)不稳定的构想, 且给出的限制范围远远小于GL不稳定性给出的结果.

　　

　　

　　Sci. Bull., 2022, 67(22): 2276-2279

　　Achieving effective balance between bandgap and birefringence by confining π-conjugation in an optically anisotropic crystal

　　通过π共轭限域策略实现了光学各向异性晶体中带隙和双折射的有效平衡

　　周洋, 张旭, 洪茂椿, 罗军华, 赵三根

　　本文采用简单的溶液法获得了一例光学各向异性晶体NaPO2(NH)3(CO)2. 值得注意的是, NaPO2(NH)3(CO)2晶体同时具有大的光学各向异性(Δn = 0.280@550 nm)和较宽的带隙(Eg ≥ 6.5 eV). 就我们所知, NaPO2(NH)3(CO)2的双折射远大于目前的商用宽带隙双折射晶体. 理论计算表明, 这种优异的光学性能归因于[PO2(NH)3(CO)2]–结构单元中的π共轭限域效应. 其中, 非π共轭PO2(NH)2四面体部分解耦了π共轭之间的相互作用. 这项工作将通过操纵偏振来促进新型光学各向异性宽带隙晶体的合理设计和合成, 并用作高效光隔离器或其他器件.

　　

　　

　　本文通过研究阴离子团簇Con?(n?= 7~33)与乙炔的反应, 发现了Co12C12?团簇异常的化学惰性, 其突出的质谱丰度与其他纯金属簇及其碳化物形成鲜明对比. 全局最低能量结构搜索和光电子能谱实验查证了该团簇具有高对称性的球状空心笼结构, 且包含规则交替的C1和C2单元. 相关实验和理论研究揭示了Nin?团簇与乙炔的反应也生成稳定的Ni12C12?, 且具有类似的笼状结构. 进一步研究深入阐述了这一类新型“金属碳球烯”的稳定性机制和特殊极性键R2C-CR3的化学本质, 并揭示了亚纳米Co12C12笼状团簇的储氢潜能.

　　

　　

　　Life Sciences

　　Sci. Bull., 2022, 67(22): 2285-2290

　　Successful or pathological cognitive aging? Converging into a “frontal preservation, temporal impairment (FPTI)” hypothesis

　　成功认知老化与病理认知老化的“额叶保持, 颞叶损伤”假说

　　杨意如, 陈姚静, 桑峰, 赵少琨, 王君, 李馨, 陈传升, 陈克伟, 张占军

　　本研究基于北京老年脑健康计划大型队列, 选取了198名老年受试者开展研究, 分为SCA组、轻度认知障碍(MCI)组和认知正常控制(CNC)组. 通过对全脑灰质体积、灰质共变网络和白质结构网络的分析, 本研究发现：SCA组相较其他两组在左侧额中回灰质体积更大, 在额叶灰质共变网络保持有更高的完整性和共变强度, 且在额叶-基底神经节区域有更高的白质网络节点效率；而MCI组相较其他两组在颞枕区域表现为灰质体积下降、灰质网络完整性降低、白质节点效率受损. 灰、白质网络叠加和空间相关分析进一步揭示了SCA组对额叶脑结构的特异性保持和MCI组对颞叶脑结构的特异性损伤. 基于上述结果, 本研究提出“额叶保持, 颞叶损伤”假说用以解释认知老化异质性的脑神经机制.

　　

　　

　　Physical Sciences

　　Sci. Bull., 2022, 67(22): 2291-2297

　　Quantum precision measurement of two-dimensional forces with 10?28-Newton stability

　　牛顿的稳定度

　　郭新新, 俞钟承, 魏凡粟, 金圣杰, 陈徐宗, 李晓鹏, 张熙博, 周小计

　　本文基于二维光晶格中原子形成的量子物质波,?通过倒格矢空间, 对静态电磁力进行了精密测量. 光晶格将原子实空间的运动和倒空间的动力学分离开, 并且提供了校准物质波波矢的基准. 光场力和磁场力的测量灵敏度达到2.30(8)× 10?26? N /在两个空间方向上, 长期稳定度达到10?28 N量级, 实验达到的测量精度可以在1 mm的距离感知范德瓦尔斯力. 实验进一步运用原子传感器标定了系统中交流电磁力的控制精度. 本研究发展的高精度微弱力测量方法为基于原子的力学量子传感技术提供了前所未有的发展空间.

　　

　　

　　Sci. Bull., 2022, 67(22): 2298-2304

　　Weak radiative hyperon decays in covariant baryon chiral perturbation theory

　　基于协变重子手征微扰理论的弱辐射超子衰变研究

　　史瑞祥, 李双一, 陆俊旭, 耿立升

　　本文在协变手征微扰理论的框架下, 采用拓展的质量在壳重整化方案实现自洽的记阶规则, 首次考虑了接触项树图贡献, 通过拟合最新超子非轻衰变的实验数据确定理论的相关输入, 系统研究了全部6个弱辐射(八重态)超子衰变道, 结果显示协变手征微扰理论不仅能够很好地描述最新的BESIII实验数据, 并且对4个有观测结果的弱辐射超子衰变道也能描述的较好. 理论预言仅在Σ+→pγ衰变道与实验数据存在一定偏差. 考虑到手征微扰理论的模型无关特性, 作者鼓励实验物理学家在未来精确测量Ξ?→Σ?γ衰变道, 以检验当前关于Σ+→pγ衰变的实验数据是否可靠, 从而进一步加深对弱辐射超子衰变疑难的理解. 此外, 本研究也为超子稀有半轻衰变Bi→Bfll中的新物理研究提供了必要的标准模型输入.

　　

　　

　　Sci. Bull., 2022, 67(22): 2305-2315

　　Boosting the lithium-ion storage performance of perovskite SrxVO3?δ via Sr?cation and O anion deficient engineering

　　Sr阳离子和O阴离子空位缺陷调控工程提升钙钛矿SrxVO3–δ储锂性能

　　李小磊, 林紫锋, 金娜, 杨晓娇, 孙雷, 王园, 谢雷, 陈喜平, 雷力, Patrick Rozier, Patrice Simon, 刘颖

　　钙钛矿结构氧化物的空位缺陷调控工程在催化和太阳能电池等领域被广泛研究应用, 本文进一步拓展了钙钛矿材料空位缺陷工程在储能领域的应用. 使用钙钛矿SrxVO3–δ材料为研究材料, 通过调控溶胶燃烧过程中Sr/V化学计量比和还原温度, 精确控制样品中的Sr阳离子和O阴离子的空位浓度, 并且保持了SrxVO3–δ材料的钙钛矿结构. 电化学研究结果表明, 通过提高Sr阳离子和O阴离子空位缺陷浓度, SrxVO3–δ电极比容量和倍率性能显著提升. 其中, Sr空位缺陷的引入为锂离子提供了额外储锂位点和扩散通道, 而O空位缺陷的引入则显著提升了SrxVO3–δ电极的电导率和锂离子扩散系数. 因此, 空位缺陷工程为钙钛矿结构储能材料电化学性能的提升和设计提供了新思路.

　　

　　

　　Sci. Bull., 2022, 67(22): 2316-2326

　　NIR-II fluorescence visualization of ultrasound-induced blood–brain barrier opening for enhanced photothermal therapy against glioblastoma using indocyanine green microbubbles

　　近红外二区荧光可视化超声联合吲哚菁绿微泡开放血脑屏障增强脑胶质瘤光热治疗

　　梁思敏, 胡德红, 黎国锋, 高笃阳, 李飞, 郑海荣, 潘敏, 盛宗海

　　本文报道了使用吲哚菁绿掺杂的微泡(MBs-ICG)可视化聚焦超声开放血脑屏障和增强对抗胶质母细胞瘤的光热治疗方法. 结果显示, MBs-ICG具有明亮的近红外二区荧光, 超声造影成像和超声响应特性. 利用其互补的成像特性, MBs-ICG可实现脑血管的高分辨率(~168.9 μm)近红外二区荧光成像、大穿透深度(~7 mm)超声造影成像. 通过近红外二区荧光成像, MBs-ICG联合聚焦超声可原位同步可视化血脑屏障开放, 信噪比为6.2±1.2. 此外, 在聚焦超声辐照下, MBs-ICG转化为脂质ICG纳米颗粒, 并在10 min内迅速进入肿瘤组织, 成功用于增强原位胶质母细胞瘤小鼠的光热治疗. 多功能MBs-ICG为监测血脑屏障开放和增强胶质母细胞瘤治疗提供了一种新的范式.

　　

　　

　　Life Sciences

　　Sci. Bull., 2022, 67(22): 2327-2335

　　Antiviral drug design based on structural insights into the N-terminal domain and C-terminal domain of the SARS-CoV-2 nucleocapsid protein

　　基于新冠病毒核衣壳蛋白N端和C端结构域结构的抗病毒药物设计

　　栾晓东, 黎欣明, 李宇凡, 苏庚辰, 尹万超, 蒋轶, 徐宁, 王峰, 程望, 金晔, 张磊砢, 徐华强, 薛毅, 张抒扬

　　本研究报告了核衣壳蛋白的N端结构域(NTD)和C端结构域(CTD)以及N端结构域-RNA复合物(NTD-RNA)的晶体结构, 揭示了NTD独特的四聚体结构, 并提出了NTD-RNA复合物中不同的RNA结合模式, 这可能有助于RNP的形成. 本研究还筛选到了同时是核衣壳蛋白NTD和CTD的小分子抑制剂头孢曲松钠, 它可以通过阻断RNA与NTD的结合, 抑制RNP的形成, 从而阻断SARS-CoV-2病毒的生活周期. 这些结果有助于后续进一步开展以核衣壳蛋白为靶点的抗病毒药物设计研究.

　　

　　

　　Earth Sciences

　　Sci. Bull., 2022, 67(22): 2336-2344

　　Global wood anatomical perspective on the onset of the Late Antique Little Ice Age (LALIA) in the mid-6th century CE

　　从木材解剖学视角看公元6世纪中期晚古小冰期的开始时间

　　Ulf Büntgen, Alan Crivellaro, Dominique Arseneault, Mike Baillie, David Barclay, Mauro Bernabei, Jarno Bontadi, Gretel Boswijk, David Brown, Duncan A. Christie, Olga V. Churakova, Edward R. Cook, Rosanne D’Arrigo, Nicole Davi, Jan Esper, Patrick Fonti, Ciara Greaves, Rashit M. Hantemirov, Malcolm K. Hughes, Alexander V. Kirdyanov, Paul J. Krusic, Carlos Le Quesne, Fredrik C. Ljungqvist, Michael McCormick, Vladimir S. Myglan, Kurt Nicolussi, Clive Oppenheimer, Jonathan Palmer, 秦春, Frederick Reinig, Matthew Salzer, Markus Stoffel, Max Torbenson, Mirek Trnka, Ricardo Villalba, Nick Wiesenberg, Greg Wiles, 杨保, Alma Piermattei

　　本文分析了全球23个森林样点、20个树种的106个树轮样本资料, 从细胞尺度揭示了公元530~550年间北半球发生的短暂夏季冷却现象. 经过交叉定年和染色处理后, 在北半球的树轮样品中共识别出89个蓝轮(缺失细胞壁木质化过程)、9个霜轮(细胞分裂受阻)和93个浅轮(细胞壁增厚减弱). 研究结果表明, 公元536年7月中旬至8月初期间整个北美和欧亚大陆均发生了最剧烈的温度下降, 而更多的区域性“冷夏”出现于公元532年、540~543年和548年. 然而, 本研究在南半球的树轮资料中并未发现异常的解剖结构, 其原因可能与南半球的海洋热惯性减缓了火山降温效应有关, 也或与南半球其时正值非生长季有关. 相较于传统的树轮年代学方法, 本研究的木材解剖学的方法能为地球系统模式提供更为精细的参考标准, 有望服务于气候与人类历史交叉学科研究, 同时对“全球气候平均”概念的使用提出质疑.

　　

　　Sci. Bull., 2022, 67(22): 2345-2357

　　Determining whether Qinghai–Tibet Plateau waterbodies have acted like carbon sinks or sources over the past 20 years

　　近20年青藏高原水体处于碳汇还是碳源状态?

　　贾珺杰, 孙昆, 吕斯丹, 李明旭, 汪亚峰, 于贵瑞, 高扬

　　本研究通过现场监测和数据整合, 探讨了近20年青藏高原水体碳交换过程和特征. 结果表明, 青藏高原西部和南部区域的湖泊CO2交换通量较高, 东部和北部地区则较低. 湖泊CO2交换通量也表现出显著的时间差异, 即21世纪00年代和10年代的交换通量显著高于20年代. 青藏高原湖泊CO2年排放量从21世纪00年代的1.60 Tg C a–1增加到10年代的6.87 Tg C a–1, 然后在20年代下降到1.16 Tg C a–1. 然而当结冰期包含在年度碳收支中时, 青藏高原湖泊通常充当碳汇. 因此, 青藏高原的湖泊正由碳源逐渐向碳汇转变, 尤其一些小型淡水湖泊及部分中低海拔的咸水湖的固碳功能被忽略；同时由于碳交换通量具有高度变异性及不确定性, 造成青藏高原湖泊的碳汇潜力常常被低估. 本研究为准确评估青藏高原生态系统的碳汇潜力提供重要数据支持, 并为其如何应对全球气候变化提供科学依据.

　　电影蜜蜂

　　Sci. Bull., 2022, 67(22): 2358-2368

　　In situ observations of tungsten speciation and partitioning behavior during fluid exsolution from granitic melt

　　钨在熔体-流体间分配行为的在线观测

　　丘靥, 王小林, 陆建军, 周义明, 万野, 章荣清, 张文兰, 孙睿

　　本文应用热液金刚石压腔模拟流体出溶的高温(700~800 oC)、高压(0.35~1.08 GPa)环境, 收集了花岗质熔体和共存流体的原位拉曼光谱, 揭示了岩浆-热液过渡阶段钨的主要赋存方式, 建立了应用拉曼光谱测定钨的不同赋存方式在流体-熔体间分配系数的方法, 并获取了上述温度、压力条件下钨在流体和熔体间的分配系数(8.6~37.1). 基于本文获取的分配系数和瑞利分馏模型, 计算了流体出溶过程中钨在流体中的瞬时浓度和累积浓度, 结果得到了地质实例的良好印证.