Nature、Science综述汇总-006期

Nature、Science综述汇总-006期

《自然》2020年7月2日，第583卷，7814期

光的支流化的观察

链接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2376-8

价电子在固体中的激光显微成像

链接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2429-z

量子关联有助改善引力波观测

链接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2420-8

残存的行星核

链接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2421-7

揭示深海中神秘的黏液结构

链接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2345-2

2015年后欧洲森林采伐面积陡增

《科学》2020年7月3日，第369卷，6499期

直流约瑟夫森超电流的强关联超流序参量

链接：https://science.sciencemag.org/content/369/6499/84

摘要：直流（dc）约瑟夫森效应为研究超流序参量提供了一个相敏工具。研究组 告了在没有任何应用电势差的情况下，在强相互作用的费米子超流中穿过隧道势垒的直流约瑟夫森超电流的观测结果。对于足够强的势垒，研究组观察到正弦电流相位关系，这与约瑟夫森的开创性预测相符。研究组绘制了零电阻状态及其击穿作为结参数的函数，提取了约瑟夫森临界电流行为。将研究结果与分析模型进行比较，确定了整个巴丁-库珀-施里弗-玻色-爱因斯坦凝聚交叉中的对凝聚分数。研究组的工作表明，相干约瑟夫森输运可用于确定不同原子系统中的超流序参数，即使在存在强关联的情况下也是如此。

超高电容能量密度的离子轰击弛豫铁电薄膜

链接：https://science.sciencemag.org/content/369/6499/81

摘要：介电电容器能以超快的速率存储和释放电能，在电子和电力系统中已得到广泛的应用研究。在各种候选材料中，基于弛豫铁电体的薄膜是一种纳米尺寸域的特殊铁电体，因其高能量密度和高效率而备受关注。研究结果表明，高能离子轰击改善了弛豫铁电薄膜的储能性能。离子轰击产生的本征点缺陷可减少泄漏，延缓低场极化饱和，增强高场极化率，并提高击穿强度。研究组证明其储能密度高达每立方厘米133焦耳，效率超过75%。通过后期合成处理方法（例如离子轰击）确定性地控制缺陷，可用来克服高极化率和击穿强度之间的权衡。

超冷二维费米气体中的理想约瑟夫森结

链接：https://science.sciencemag.org/content/369/6499/89

摘要：在高温超导体中降维的作用仍在争论中。最近，超冷原子已成为研究这种强关联二维（2D）系统的理想模型系统。研究组 道了在超冷二维费米气体中实现约瑟夫森结的情况。他们测量了约瑟夫森振荡频率与结间相位差的函数关系，并发现与理想约瑟夫森结的正弦电流相位关系极为吻合。另外，研究组还确定了从紧束缚分子到弱束缚库珀对的交叉中这种结的临界电流。测量结果清楚地证明了相干性，并为强相互作用的二维费米气体中的超流性提供了有力的证据。

使用钨酸盐光催化低碳烷烃的C(sp3)-H功能化

链接：https://science.sciencemag.org/content/369/6499/92

摘要：气态烃的直接活化仍然是化学界的重大挑战。由于这些化合物的固有惰性，通常需要苛刻的反应条件才能使C(sp3)-H键断裂，除非在合成有机化学中有潜在的应用。研究组 道了一种通用且温和的策略，在室温下使用廉价的十钨酸盐作为光催化剂，通过氢原子转移来激活甲烷、乙烷、丙烷和异丁烷中的C(sp3)-H键。相应的碳中心自由基可被多种迈克尔受体有效捕获，从而以良好的分离产率和高选择性产生相应的加氢烷基化加合物。

哌啶盐稳定高效金属卤化物钙钛矿太阳能电池

链接：https://science.sciencemag.org/content/369/6499/96

摘要：长期以来，混合钙钛矿光伏电池的寿命一直备受关注。研究组将哌啶基离子化合物掺入甲酰胺铯铅三卤化物钙钛矿吸收剂中，展示了高回弹正本征负层状钙钛矿太阳能电池。通过调整带隙使其非常适合钙钛矿-硅串联电池，这种哌啶添加剂可提高开路电压和电池效率。该添加剂还延缓了侵蚀性老化期间钙钛矿吸收层中杂质相的成分偏析和针孔形成。在环境大气全光谱模拟阳光下，未封装和封装的电池在60℃和85℃下持续1010小时和1200小时后分别保持峰值效率的80%和95%。研究组的分析揭示了导致老化电池失效的详细降解途径。

SARS-CoV-2灭活候选疫苗的研发

链接：https://science.sciencemag.org/content/369/6499/77

摘要：由SARS-CoV-2引起的COVID-19大流行导致了前所未有的公共卫生危机。这是一种新型病毒，目前尚无针对SARS-CoV-2的特异性治疗方法或疫苗。因此，迫切需要快速开发针对SARS-CoV-2的有效疫苗。研究组开发了PiCoVacc的中试生产，这是一种纯化的灭活SARS-CoV-2病毒候选疫苗，可在小鼠、大鼠和非人灵长类动物中诱导SARS-CoV-2特异性中和抗体。这些抗体中和了10种代表性的SARS-CoV-2毒株，表明对SARS-CoV-2毒株可能有更广泛的中和能力。使用两种不同剂量（每剂3或6微克）的三种免疫分别在猕猴中提供了部分或完全保护，以抵抗SARS-CoV-2攻击，而未观察到抗体依赖性的感染增强。这些数据支持PiCoVacc用于人类的临床开发和试验。

《自然》，2020年6月11日，第582卷，7811期

魔角扭曲双层石墨烯中的电子跃迁级联

魔角石墨烯中的相变级联和狄拉克还原

地球轨道实验室观测波色—爱因斯坦凝聚物

软微粒自模板装配成复杂镶嵌

链接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2341-6

大逆冲剪切力控制着板块收敛边缘的山体高度

支持和反对疫苗接种观点的 络竞争

《科学》2020年6月12日，第368卷，6496期

高电流密度下氯化物介导的环氧乙烷和环氧丙烷的选择性电合成

链接：https://science.sciencemag.org/content/368/6496/1228

摘要：化工制造业消耗大量能源，占全球碳排放量的很大一部分。使用可再生电力来生产所需化合物的电化学系统，为降低化学行业的碳排放量提供了途径。环氧乙烷是世界上生产最丰富的日用化学品之一，因为它在塑料工业中非常重要，特别是在生产聚酯和聚乙烯对苯二甲酯方面。研究组用扩展的异质：均质界面，在阳极使用氯化物作为氧化还原介质，促进乙烯选择性部分氧化为环氧乙烷。研究组实现了每平方厘米1安培的电流密度，法拉第效率约为70%，产品特异性约为97%。每平方厘米300毫安的电流运行100小时，该系统的法拉第效率始终保持在71%左右。

一种精确聚轮烷合成器

摘要：机械联锁分子可能是人工分子机器设计和合成的候选者。尽管聚轮烷已经在具有特殊机械性能的异质材料中得到了合适的应用，但仍缺乏有效的合成方法来生产出包裹其聚合物哑铃的精确数量环的聚轮烷。研究组通过利用人工分子泵，经由循环氧化还原驱动过程成对地传递环，来实现具有越来越高能量的聚[n]轮烷的流水线生产。这种可编程策略可将分别携带8 +、16 +、24 +、32 +和40+电荷的两个、四个、六个、八个和十个环准确地结合到六阳离子聚合物哑铃上。该策略精确取决于逐步法和一锅法中化学或电化学的氧化还原循环次数。

铜铁矿层间传输中的h/e振荡

摘要：微观结构可谨慎设计，以揭示金属中电子波性质的量子相。研究组 告了层状铜铁矿PdCoO2和PtCoO2中平面外磁阻的相干振荡。振荡周期相当于由磁通量h/e所确定的振荡周期，穿入由原子层间间距和样品宽度定义的区域，其中h是普朗克常数，e是电子的电荷。电子波函数的相位在超过10微米的超长范围内表现出鲁棒性，并持续到T>50开尔文的温度。研究组表明实验信号源于平面外跳跃的周期性场调制。该结果证明了铜铁矿中单粒子量子相干长度非常大。

序列地震图：核幔边界区散射的全景图

摘要：地震波的散射可以揭示地下结构，但通常是以零散方式集中在特定目标区域。研究组使用一种称为“序列器”的流形学习算法，来同时分析数千个沿核幔边界衍射的波的地震图，并获得整个太平洋区域散射的全景视图。在近一半的衍射波形中，研究组探测到核幔边界附近的三维结构散射的地震波。这些散射波的普遍性表明，该地区普遍存在横向异质性。研究组的分析揭示了因夏威夷下方的羽流根部和马克萨斯群岛下方先前未被识别的超低速区所致的巨大信号。这些观察结果说明了如何足够灵活地探测鲁棒模式，不需要用户监督即可揭示对地球深处的独特见解。

普遍的冰盖质量损失反映了相互对抗的海洋和大气过程

摘要：量化地球冰盖的变化并确定气候驱动因素对改善海平面的预测至关重要。研究组使用美国国家航空航天局的冰、云和陆地高程卫星（ICESat）和ICESat-2卫星激光测高仪，对2003年至2019年冰盖和浮冰的质量变化进行统一测量。研究组的数据揭示了可能与对抗性气候过程相关的变化模式：格陵兰沿海（地表融化增加）、南极冰架（海洋融化增加）以及格陵兰和南极注出冰川（对海洋融化的动态响应）的冰损失，部分因冰盖内部的质量增加（积雪增加）有所补偿。格陵兰岛（每年2000亿吨）和南极洲（每年1180亿吨）的浮冰损失导致海平面升高了14毫米，使极地冰盖的损失超过了增加。西南极洲冰架的质量损失占该地区总数的30%以上。

美国保护区的塑料雨