《自然》杂志，自然 论文

编辑| 李阳

自然

，2023年9月23日，第597卷，第7877期

《科学》

2023 年9 月23 日，第597 卷，第7877 期

材料科学

材料科学

室温下的单光子非线性

室温下的单光子非线性

作者：Anton V. Zasedarev、Anton V. Baranikov、Denis Sannikov、Darius Urbonas、Fabio Skafirimut、Vladislav Shishkov 等。

链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03866-9

概况

纳米技术和单分子光谱学的最新进展为低成本有机量子光学技术的出现铺平了道路，该技术在环境条件下运行的设备中具有潜在应用。

我们利用与微腔强耦合的共轭梯形聚合物形成混合光学物质态，即所谓的激子-极化子，以产生具有量子流体特性的激子-极化子凝聚体。

根据玻色统计，激子极化子在玻色激发下表现出极大的非线性，这使得对宏观凝聚波函数的全光超快控制成为可能。

在这里，我们利用由高能分子振动装饰的稳定激子，允许单光子在环境条件下的非线性行为。

摘要

纳米技术和单分子光谱学的最新进展为新的具有成本效益的有机量子光学技术铺平了道路，该技术在环境条件下运行的有用设备中具有潜在的应用前景。我们利用-共轭梯形聚合物与形成微腔的杂化物紧密结合。根据玻色统计，激子极化激元在玻色子刺激下表现出极端的非线性，这可以用单个光子诱导。这为宏观凝聚波函数的全光学超快控制提供了一种有效的方法。在这里，我们利用具有高能分子振动的稳定激子，允许单光子在环境条件下的非线性行为。

基于光子芯片的粒子加速中的电子相空间控制

光子芯片中的粒子加速控制电子相空间

作者：R. Shiloh、J. Illmer、T. Chlouba、P. Yousefi、N. Schnenberger、U. Niedermayer、A. Mittelbach、P. Hommelhoff

链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03812-9

概况

在这里，我们展示了77.7 m 长的硅基光子纳米结构的狭窄225 nm 通道中光学频率下的复杂电子相空间控制。我们通过实验证明了交替相位聚焦，这是一种粒子传播方案，可以最大限度地减少传输损耗，并且原则上可以是任意长度。

我们希望这项研究将使我们能够在光子芯片上产生兆电子伏电子束，该电子束可用于放射治疗或微型光源，以及其他形式的电子以产生窄能量或飞秒光束。可以将其应用于相空间控制。

摘要

在这里，我们在77.7 微米长的硅基光子纳米结构的225 nm 窄通道中演示了光学频率下的复杂电子相位空间控制，特别是在最小化损失的粒子传播方案中，我们通过实验演示了一些交替相位聚焦。我们希望这项工作能够在光子芯片上生成兆电子伏电子束，从而能够应用于放射治疗、紧凑光源和其他形式的电子相空间控制。能量或泽秒束束。

物理

物理

以随风散落的种子为模型设计的三维电子微型油炸锅。

受风传播机制启发的三维微电子飞机

作者：金奉勋、姜李、金镇泰、朴润石、张浩京等

链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03847-y

概况

小型无线电子设备的大规模分布可能构成未来环境监测、人口监测、疾病控制和其他需要覆盖广泛空间尺度的应用系统的基础。在这里，我们展示了一系列包含有源电子设备和比色有效载荷的三维宏观、介观和微观电子车辆。

我们需要通过航空规划来分配这些网络的组成部分，从风传播的种子中汲取灵感，并研究在自然或城市环境中进行受控无动力飞行的被动结构。机械引导三维微结构组装技术是为此目的而优化的三维微电子飞行器，其工艺与我们提供的电子、光电、微流控和微机电技术中最复杂的制造技术一致。

在这里，我们展示了一系列用这种方法制造的三维宏观、中观和微观尺度的飞行器，包括含有有源电子设备和比色有效载荷的飞行器。这种高性能结构的空气动力学分析、计算和实验研究为仿生设计提供了一系列基本考虑因素，重点关注具有受控旋转运动学和低终端速度的3D 飞机。

这种方法将这些复杂的3D 结构表示为离散的叶子量，以简单且可分析缩放的形式捕获底层物理原理，并通过计算和实验结果对其进行验证。

摘要

小型无线电子设备的大型分布式集合用于环境监测、人口监测、疾病控制和其他需要巨大空间尺度来分布此类网络组件的应用，它可以构成未来系统的基础。受风传播种子的启发，我们考虑了为在受控自然和城市环境中无动力飞行而设计的被动结构。三维(3D) 介观结构的机械引导组装技术提供了针对此类目的优化的紧凑型3D 飞行器。在这里，我们展示了用这种方法制造的各种3D 宏观、中观和微观尺度传单，包括那些结合了有源电子和比色有效载荷的传单。此类高性能结构的空气动力学分析、计算和实验研究重点关注3D 飞行器，这些飞行器表现出受控旋转运动学和低终端速度，仿生设计建立了一组基本考虑因素。复杂的3D 结构作为离散数量的叶片以简单的分析缩放格式捕获基本的物理现象，而用于环境测量的无电池无线设备和比色传感器的广泛应用为这些不寻常的应用提供了一个简单的例子。概念。

天文学

天文学

由于流入星系的气体不足，恒星形成消失

缺乏流入星系的气体导致恒星形成消失

作者：Katherine E. Whitaker、Christina C. Williams、Ramiya Moura、Justin S. Spilker 等。

链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03806-7

概况

当宇宙达到30 亿岁时，一半的巨型星系中的恒星形成就停止了。在此，我们报告了对六个恒星形成已消失的强透镜状星系中1.3 毫米尘埃喷射的高达30 倍放大倍数的观测结果。

六个星系中有四个由于尘埃排放而未被探测到，估计尘埃质量的上限是分子气体中恒星质量的0.0001 倍和分子气体中恒星质量的0.01 倍（假设气体与尘埃的比例） ）。银河系）。它们相差两个数量级，并且每单位恒星质量所含的分子气体比在类似红移频率下在恒星形成星系中观察到的要少。

尽管仍然很难从这些小样本中推断，但这些观察结果支持气体耗尽是一些高红移星系中恒星形成停止的原因。

摘要

到宇宙年龄达到30 亿年时，一半大质量星系中的恒星形成已经消失。在这里，我们以高达30 倍的放大倍率展示了六个恒星形成消失的强透镜星系中的尘埃喷射现象。六个星系中有四个尚未检测到有尘埃排放，尘埃质量的上限估计为恒星质量的0.0001倍，而（假设银河系的分子气体与尘埃比）估计为0.01倍的质量。每单位恒星质量的分子气体比在类似红移的恒星形成星系中看到的要少两个数量级，尽管仍然很难从这些小样本中推断出来，但这些观察证明气体耗尽是恒星停止的原因。它们形成于一些高红移星系中。

环境科学

环境科学

三维磁条需要在快速膨胀的海底地壳内缓慢冷却

三维磁条需要在快速膨胀的海底地壳内缓慢冷却

作者：Sarah M. Maher、Jeffrey S. Gee、Michael J. Cheadle、Barbara E. John

链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03831-6

概况

研究发现，地壳的磁性结构含有强烈、快速膨胀的岩浆，要求岩脉-辉长岩过渡区附近的地壳温度在10 万年内保持在500 摄氏度左右。

两个区域相距约8 km 的近基底磁化模式突出显示了岩脉-辉长岩过渡带200 m 范围内的近水平极边界，距轴7-8 km。具有多个极分量的定向样品使我们能够直接看到大约1公里宽的区域内相应的水平极边界，并在三个极间隔内缓慢冷却。

我们的结果与地轴几公里范围内的深海热液冷却不一致。相反，他们认为距地轴约8 公里的洋壳中存在一个宽阔、炎热的轴向区域，其中含有强大的、快速膨胀的岩浆。

摘要

在这里，我们表明，岩浆坚固、快速扩散的地壳的磁性结构在相距约8 公里的两个区域内将岩脉-辉长岩过渡区附近的地壳温度维持在约500C，长达10 万年，这表明有必要。我们强调了岩脉-辉长岩过渡区200 米范围内的近水平极边界，离轴延伸7 至8 公里。具有多个极性成分的定向样品可以直接确认大约1 公里宽的区域内相应的水平极性边界，表明冷却缓慢。我们的结果与轴心几公里范围内的深层热液冷却不一致，而是表明在岩浆旺盛、快速扩张的洋壳内有一个宽阔的热轴系统，距轴延伸约8 公里。

放松管制、干旱和火灾增加如何影响亚马逊生物多样性

放松管制、干旱和火灾如何影响亚马逊生物多样性

作者：Xiao Feng、Cory Merow、Zhihua Liu、Daniel S. Park、Patrick R. Roehrdanz、Brian Maitner 等

链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03876-7

概况

生物多样性有助于亚马逊流域的生态和气候稳定，但日益受到森林砍伐和火灾的威胁。

在这里，我们使用遥感火灾和森林砍伐估计以及对亚马逊地区11,514 种植物物种和3,079 种脊椎动物物种的综合范围估计来量化过去二十年的这些影响。森林砍伐导致大量栖息地丧失，而火灾又加剧了对亚马逊生物多样性本已严重的影响。

自2001 年以来，火灾已影响了亚马逊雨林103,079 至189,755 平方公里，可能影响该地区77.3% 至85.2% 的濒危物种。火灾对亚马逊地区物种范围的影响可达64%，较大的影响通常涉及范围有限的物种。

我们发现森林政策、受火灾影响的森林面积以及对生物多样性的潜在影响密切相关。在巴西，2000 年代中期启动的林业政策导致火灾发生率相应减少。

然而，随着2023年这些政策执行的放松，这一趋势似乎开始逆转。大约4,253至10,343平方公里的森林受到火灾影响，造成2009年以来最严重的生物多样性影响。这些结果凸显了政策实施在保护亚马逊生物多样性方面的重要作用。

摘要

生物多样性有助于亚马逊流域的生态和气候稳定，但日益受到森林砍伐和火灾的威胁。在这里，我们使用火灾和森林砍伐的遥感估计以及对11,514 种植物和森林物种的综合范围估计来量化过去20 年的这些影响。自2001 年以来，这种对亚马逊生物多样性本已重大的影响进一步加剧，亚马逊地区有3,079 种脊椎动物因森林砍伐而遭受大规模栖息地丧失。

亚马逊雨林受到火灾影响，该地区77.3% 至85.2% 的濒危物种可能受到影响。火灾对亚马逊地区物种的影响可能超过64%。我们发现影响通常与范围受限的物种有关，并且森林政策、受火灾影响的森林面积及其对生物多样性的潜在影响之间存在密切关系。然而，随着2023 年这些政策的放松，这一趋势似乎开始逆转：约4,253 至10,343 平方公里

的森林受到火灾影响，对生物多样性造成了自2009 年以来最严重的潜在影响。这些结果凸显了政策执行在保护亚马逊生物多样性方面的重要作用。