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科学(20210806出版)一周论文导读

  编译 | 未玖
  Science , 06 AUGUST 2021, VOL 373, ISSUE 6555
  《科学》 2021年8月6日,第373卷,6555期
  物理学 Physics
  Quantum-enhanced sensing of displacements and electric fields with two-dimensional trapped-ion crystals
  二维捕获离子晶体对位移和电场的量子增强传感
  作者:Kevin A. Gilmore, Matthew Affolter, Robert J. Lewis-Swan, Diego Barberena, Elena Jordan, Ana Maria Rey.
  链接:
  https://science.sciencemag.org/content/373/6555/673
  摘要
  完全可控的超冷原子系统正在为量子传感创造机会,但通过利用纠缠展示有价值应用中的量子优势仍然是一项具有挑战性的任务。
  研究组实现了一个多体量子增强传感器,使用约150个捕获离子的晶体来探测位移和电场。晶体的质心振动模式作为高Q机械振荡器,集体电子自旋作为测量装置。
  通过纠缠振荡器和集体自旋,并通过多体回波控制相干动力学,位移被映射为自旋旋转,同时避免了量子反作用和热噪声。
  研究组实现了低于标准量子极限8.8 0.4分贝的位移灵敏度,以及在1秒内测量240 10纳伏/米的电场灵敏度。适当改进后应该能够利用捕获离子来寻找暗物质。
  Abstract
  Fully controllable ultracold atomic systems are creating opportunities for quantum sensing, yet demonstrating a quantum advantage in useful applications by harnessing entanglement remains a challenging task. Here, we realize a many-body quantum-enhanced sensor to detect displacements and electric fields using a crystal of ~150 trapped ions. The center-of-mass vibrational mode of the crystal serves as a high-Q mechanical oscillator, and the collective electronic spin serves as the measurement device. By entangling the oscillator and collective spin and controlling the coherent dynamics via a many-body echo, a displacement is mapped into a spin rotation while avoiding quantum back-action and thermal noise. We achieve a sensitivity to displacements of 8.8   0.4 decibels below the standard quantum limit and a sensitivity for measuring electric fields of 240   10 nanovolts per meter in 1 second. Feasible improvements should enable the use of trapped ions in searches for dark matter.
  Modeling of emergent memory and voltage spiking in ionic transport through angstrom-scale slits
  埃级别狭缝离子输运中的新兴记忆和电压尖峰模型
  作者:Paul Robin, Nikita Kavokine, Lydéric Bocquet.
  链接:
  https://science.sciencemag.org/content/373/6555/687
  摘要
  纳米流体学的最新进展使水能够限制在单个分子层内。这种单分子层电解质有望通过离子传输的分子控制实现生物激发功能。然而,人们对这些体系中的离子动力学的了解仍然很少。
  研究组发展了一个由分子动力学模拟支持的分析理论,该理论预测了离子输运在准二维狭缝中的强非线性效应。
  研究组发现,在电场作用下,离子聚集成细长的团簇,其缓慢的动力学行为导致滞后传导。这种现象被称为忆阻效应,可以用来构建基本神经元。
  作为概念证明,研究组对两个纳米流体狭缝进行了分子模拟,重现了霍奇金-赫胥黎模型,并观察了具有神经形态活动特征的电压尖峰自发发射。
  Abstract
  Recent advances in nanofluidics have enabled the confinement of water down to a single molecular layer. Such monolayer electrolytes show promise in achieving bioinspired functionalities through molecular control of ion transport. However, the understanding of ion dynamics in these systems is still scarce. Here, we develop an analytical theory, backed up by molecular dynamics simulations, that predicts strongly nonlinear effects in ion transport across quasi–two-dimensional slits. We show that under an electric field, ions assemble into elongated clusters, whose slow dynamics result in hysteretic conduction. This phenomenon, known as the memristor effect, can be harnessed to build an elementary neuron. As a proof of concept, we carry out molecular simulations of two nanofluidic slits that reproduce the Hodgkin-Huxley model and observe spontaneous emission of voltage spikes characteristic of neuromorphic activity.
  材料科学 Materials Science
  Suppressing atomic diffusion with the Schwarz crystal structure in supersaturated Al–Mg alloys
  施瓦茨晶体结构抑制过饱和铝镁合金中的原子扩散
  作者:W. Xu, B. Zhang, X. Y. Li, K. Lu.
  链接:
  https://science.sciencemag.org/content/373/6555/683
  摘要
  金属中的高原子扩散率可通过调整扩散过程实现其结构和性能的可调性,但这会导致其定制性能在高温下不稳定。通过制造单晶或大量合金化消除扩散界面有助于解决这一问题,但不会抑制高同系温度下的原子扩散。
  研究组发现施瓦茨晶体结构在具有极细晶粒的过饱和铝镁合金中可有效抑制原子扩散。通过形成这些稳定的结构,纳米晶粒中扩散控制的金属间化合物析出及其粗化被抑制到平衡熔化温度,在此温度附近,表观跨边界扩散率降低了约七个数量级。
  利用施瓦茨晶体结构开发先进的高温应用工程合金意义重大。
  Abstract
  High atomic diffusivity in metals enables substantial tuneability of their structure and properties by tailoring the diffusional processes, but this causes their customized properties to be unstable at elevated temperatures. Eliminating diffusive interfaces by fabricating single crystals or heavily alloying helps to address this issue but does not inhibit atomic diffusion at high homologous temperatures. We discovered that the Schwarz crystal structure was effective at suppressing atomic diffusion in a supersaturated aluminum–magnesium alloy with extremely fine grains. By forming these stable structures, diffusion-controlled intermetallic precipitation from the nanosized grains and their coarsening were inhibited up to the equilibrium melting temperature, around which the apparent across-boundary diffusivity was reduced by about seven orders of magnitude. Developing advanced engineering alloys using the Schwarz crystal structure may lead to useful properties for high-temperature applications.
  Hierarchical-morphology metafabric for scalable passive daytime radiative cooling
  被动日间辐射冷却的形态分级超材料织物
  作者:Shaoning Zeng, Sijie Pian, Minyu Su, Zhuning Wang, Maoqi Wu, Xinhang Liu, et al.
  链接:
  https://science.sciencemag.org/content/373/6555/692
  摘要
  将被动辐射冷却结构融入个人热管理技术可有效保护人类免受日益加剧的全球气候变化影响。
  研究组发现,由于整个超材料织物中随机分散的散射体的形态分级设计,大规模编织的超材料织物可在大气窗口中具有94.5%的高发射率,在太阳光谱中具有92.4%的高反射率。
  通过可扩展的工业纺织品制造路线,研究组的超材料织物在保持高辐射冷却能力的同时,展现出了商业服装理想的机械强度、防水性和透气性。实际应用测试表明,这种超材料织物覆盖的人体温度可比商用棉织物覆盖的人体温度低约4.8 。
  超材料织物的成本效益和高性能为智能服装、智能纺织品和被动辐射冷却应用提供了巨大优势。
  Abstract
  Incorporating passive radiative cooling structures into personal thermal management technologies could effectively defend humans against intensifying global climate change. We show that large-scale woven metafabrics can provide high emissivity (94.5%) in the atmospheric window and high reflectivity (92.4%) in the solar spectrum because of the hierarchical-morphology design of the randomly dispersed scatterers throughout the metafabric. Through scalable industrial textile manufacturing routes, our metafabrics exhibit desirable mechanical strength, waterproofness, and breathability for commercial clothing while maintaining efficient radiative cooling ability. Practical application tests demonstrated that a human body covered by our metafabric could be cooled ~4.8 C lower than one covered by commercial cotton fabric. The cost-effectiveness and high performance of our metafabrics present substantial advantages for intelligent garments, smart textiles, and passive radiative cooling applications.
  Semiconductor quantum dots: Technological progress and future challenges
  半导体量子点:技术进步与未来挑战
  作者:F. Pelayo García de Arquer, Dmitri V. Talapin, Victor I. Klimov, Yasuhiko Arakawa, Manfred Bayer, Edward H. Sargent.
  链接:
  https://science.sciencemag.org/content/373/6555/eaaz8541
  摘要
  在量子限域的半导体纳米结构中,电子表现出与块状固体不同的行为。这使得设计具有可调化学、物理、电学和光学特性的材料成为可能。
  零维半导体量子点(QD)在可见光和红外波长范围内具有较强的光吸收和明亮的窄带发射,并已被设计用于显示器件光学增益和激光。这些特性对成像、太阳能采集、显示和通信都很有意义。
  研究组详述了量子点纳米材料的合成和机理进展,重点介绍了胶体量子点,并讨论了它们在显示与照明、激光、传感、电子、太阳能转换、光催化和量子信息等技术方面的前景。
  Abstract
  In quantum-confined semiconductor nanostructures, electrons exhibit distinctive behavior compared with that in bulk solids. This enables the design of materials with tunable chemical, physical, electrical, and optical properties. Zero-dimensional semiconductor quantum dots (QDs) offer strong light absorption and bright narrowband emission across the visible and infrared wavelengths and have been engineered to exhibit optical gain and lasing. These properties are of interest for imaging, solar energy harvesting, displays, and communications. Here, we offer an overview of advances in the synthesis and understanding of QD nanomaterials, with a focus on colloidal QDs, and discuss their prospects in technologies such as displays and lighting, lasers, sensing, electronics, solar energy conversion, photocatalysis, and quantum information.
  化学 Chemistry
  Watching a hydroperoxyalkyl radical (•QOOH) dissociate
  观察氢过氧烷基自由基(•QOOH)离解
  作者:Anne S. Hansen, Trisha Bhagde, Kevin B. Moore III, Daniel R. Moberg, Ahren W. Jasper, Yuri Georgievskii, et al.
  链接:
  https://science.sciencemag.org/content/373/6555/679
  摘要
  通过红外指纹图谱,研究人员可直接观察到一种在挥发性有机化合物氧化过程中短暂形成的典型氢过氧烷基自由基(•QOOH)中间体,可能量依赖性单分子衰变为羟基自由基和环醚产物。
  在宽能量范围内,•QOOH单分子离解率直接时域测量的结果,与使用最先进的过渡态势垒区电子结构表征的理论预测结果一致。
  大量重原子隧穿增强了单分子衰变,包括沿反应途径的O-O延伸和C-C-O角收缩。主方程模型对•QOOH中间体的压力依赖性热单分子离解率进行了全面的先验预测(重原子隧穿再次增加了该离解率),这是大气化学和燃烧化学全球模型所需的。
  Abstract
  A prototypical hydroperoxyalkyl radical (•QOOH) intermediate, transiently formed in the oxidation of volatile organic compounds, was directly observed through its infrared fingerprint and energy-dependent unimolecular decay to hydroxyl radical and cyclic ether products. Direct time-domain measurements of •QOOH unimolecular dissociation rates over a wide range of energies were found to be in accord with those predicted theoretically using state-of-the-art electronic structure characterizations of the transition state barrier region. Unimolecular decay was enhanced by substantial heavy-atom tunneling involving O-O elongation and C-C-O angle contraction along the reaction pathway. Master equation modeling yielded a fully a priori prediction of the pressure-dependent thermal unimolecular dissociation rates for the •QOOH intermediate—again increased by heavy-atom tunneling—which are required for global models of atmospheric and combustion chemistry.

2021印度将成为第8个拥有洲际导弹的国家,确定这不是谣言?据新印度快报网站1月4日报道,在过去的3个月,印度成功发射了多达30枚导弹。在2021年,印度计划部署其射程最远最具核威慑力的烈火5弹道导弹。这款射程超过5000公里的导弹让印度成大快人心!中国制裁欧盟10名人员和4个实体!打狗就要打疼前天我们国家对欧洲编造谣言的组织和个人,涉疆谣言的组织和个人实施制裁,当然这种制裁天经地义,关于这一波制裁的正义性和有效性就不用多说了,天底下没有只允许狗咬人不允许人打狗的道理,打欧盟冻结协定是在表态站队?只要我们发展好实业,不愁他不来现在关于中欧投资协定的文本,本身就处于保密状态没有公开,知道的人都是参与谈判的人员,我相信不会跑到知乎胡说八道,要是你看到言之凿凿拿出文本具体条款的,恭喜你,50万在向你招手。现在日媒质疑巴基斯坦亲中远美,为何多次挑拨其它国家与中国的关系?近一段时间,日本媒体频繁搞事,多次挑拨亚洲国家与中国之间的关系。此前日媒就曾质疑柬埔寨太过于依赖中国,柬埔寨首相洪森直接质问日媒如果柬埔寨不依靠中国,还能依靠谁?前几天日本媒体又跑监听被曝,禁止欧盟用华为5G,美国对欧盟的掌控到了什么程度?最近,斯诺登爆出的美国监视欧洲领导人的消息获得了很多人的关注,据中新网6月1日电据俄罗斯卫星网报道,俄罗斯外交部发言人玛丽亚扎哈罗娃表示,丹麦和美国监视欧洲领导人,只是冰山一角。丹如果中国捕获高级文明飞船,能否成为发达国家?别小看我们科学家看到别人比较认同的一个观点,因为现在技术水平跟不上,就是拿到先进的技术,也是没法自己仿制的。我不同意这样的观点,这明显是对工程学不了解拿芯片产业一个行业内一段时间内的发展来代替全局特斯拉希望印度降低电动汽车进口关税特斯拉近日向印度政府发出请求,将电动汽车整车进口关税降低,以刺激电动汽车的销售并给印度政府带来更多税收。但是,这个要求估计会被遇到莫迪政府大力反对,因为莫迪政府一直在实施对进口货物特斯拉将从必和必拓进口镍7月23日,特斯拉和必和必拓公司(BHP)宣布达成协议,特斯拉将得到必和必拓在西澳的镍矿产长期供应。镍是锂电池的一个关键组分,大部分锂电池的正极都有镍锰钴,称为三元锂电池。特斯拉在特斯拉重卡SEMI百事可乐公司宣布,将在今年接受15辆特斯拉重卡。去年,马斯克在给员工的一份邮件中说,是时候让特斯拉SEMI量产了,但是当时没有给出一个量产的时间。特斯拉几次将该款重卡的量产延期了,特斯拉光能和储能发展迅速周一特斯拉发布第二季度财务报表,总收入120亿美元。其中一个亮点是在光能和储能部分收入超过8亿美元。这个部分有3个组成光能,居民储能Powerwall,和供电储能Megapack。特斯拉计划变更销售渠道electrek7月28日报道,特斯拉计划变更其美国的销售模式,从豪华商超的展厅搬至价格亲民位置的服务站,并更多使用远程交流。特斯拉现有的销售模式和传统车企不同,没有使用特许经销商
潜龙之穴(民间故事)关注我,不迷路,每天带你畅游在中国古代民间故事中!1。侠义为先邻山县境内有一座锦石山,山腰上有一个潜龙之穴。据百余年前第一卜蒋算子先生推算,此穴乃千年难得一遇的风水宝地,谁家祖坟建结发之妻(民间故事)南宋有个管家,因为他所跟随的主人家道中落,所以他的生活也陷入了窘境。虽然这个管家一向地位并不高,但他的心气并不低,他不甘心于就这么没落下去,于是便决定到其他地方去投靠新的主人。当时狐尾笔传奇(民间故事)明崇祯年间的一天,青州城龚家庄的龚茂才家的鸡被偷了。怪的是偷鸡贼一夜只偷一只,连续偷了两夜。龚茂才是个穷秀才,几只鸡就是他的全部家当。他望着鸡窝里仅剩的一只鸡,气愤之余,就在鸡窝前诡异的刀(民间故事)1宝刀现形永定城西北角有条小巷子叫平民里,这里住了一个叫阿桂的刽子手。阿桂五十出头,孤身一人。这天晌午,阿桂有事出去了,有个贼,绰号一阵风,此刻正在那条小巷子里走,见他家大门紧闭,孽债(民间故事)关注我不迷路,每天带你遨游在中国民间故事中。1hr宋朝年间,天下大乱,弄得民不聊生,由此天龙山一带山贼蜂拥而起,纷纷三五成群占山为王,肆意打劫过往的商旅与附近的村庄。作恶多端的张业除猿灵(民间故事)很久很久以前,大梁国中的北山村,村里的百姓年年都要祭祀两位神灵,一位是猿灵,另一位是蛇灵。每年到了祭祀的时候,村里的祭祀官就要从全国所有待字闺中的姑娘中选取一位作为贡品,奉献给这两匠心(民间故事)1。入宫明朝末期,新皇登基不久,便从全国各省各县征收大量技艺精湛的木匠进宫修葺宫殿,很多木匠都是被当地的官员强行押入宫中。话说江南有位技艺超群的木匠名叫鲁铁琼,征收时期妻子刚好卧病真正的杀招(民间故事)东州城出现了一个飞贼,此贼开始时只是偶尔作一次案,后来,愈加张狂,频繁作案,再后来不分昼夜,只要兴趣一起,便动手作案。完了还在墙上题诗一首,把城里的名捕赵之焕嘲笑一番。赵之焕无奈之谢娜最好的4个闺蜜一个比一个红,最后一位也成了张杰闺蜜谢娜最要好的4个闺蜜,一个比一个红,最后一位也成了张杰闺蜜,她们分别就是李小冉陈乔恩赵丽颖和何炅。在娱乐圈这个鱼龙混杂的地方充满了塑料友谊,表面上关系很好的明星可能因为一些资源就互当初郑恺官宣结婚,跑男团集体送祝福,是谁始终没发声?众所周知,在娱乐圈非常讲究存在感,比如某位明星过生日,就会有很多人盯着社交平台,用放大镜观察谁是第一时间送去祝福,又或者是谁没有发文表达自己的心意。如果像何炅一样,一到过生日,就会跑男互殴事件发酵,baby发文疑退出跑男,栏目组表示无所谓跑男到现在已经连播了九季,许多人也进进出出,杨颖一直待在节目组里没有离开,如今依然作为老嘉宾支撑着节目。新一期的节目中发生一起类似殴打事件的乌龙,宋雨琦将一袋沙袋直接甩到了baby