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自然(20220428出版)一周论文导读

  编译 | 李言
  Nature , 28 April 2022, Volume 604 Issue 7907
  《自然》 2022年4月28日,第604卷,7907期
  天文学 Astronomy
  Early Solar System instability triggered by dispersal of the gaseous disk
  气体盘的耗散触发早期太阳系的不稳定性
  作者:Beibei Liu, Sean N. Raymond & Seth A. Jacobson
  链接:
  https://www.nature.com/articles/s41586-022-04535-1
  摘要:
  在此,我们使用动态模拟表明,巨行星的不稳定性可能是由气体盘的耗散触发的。当气体盘从内到外蒸发时,它的内缘依次扫过并依次动态地扰乱了每颗行星的轨道。相关的轨道移动导致系统外部的动力压缩,最终引发不稳定性。
  在天体物理参数的可行范围内,我们模拟系统的最终轨道与太阳系的轨道相匹配。因此,巨大行星的不稳定性发生在气体盘耗散的时候,根据天文观测,这是在太阳系诞生后的几百万年到一千万年间。
  类地行星的形成直到如此早期的巨行星不稳定之后才完成;不断增长的类地行星甚至可能是被它的扰动塑造的,这解释了为什么火星相对于地球的质量较小。
  Abstract:
  Here we use dynamical simulations to show that the giant planets’ instability was probably triggered by the dispersal of the gaseous disk. As the disk evaporated from the inside out, its inner edge swept successively across and dynamically perturbed each planet’s orbit in turn. The associated orbital shift caused a dynamical compression of the exterior part of the system, ultimately triggering instability. The final orbits of our simulated systems match those of the Solar System for a viable range of astrophysical parameters. The giant planet instability therefore took place as the gaseous disk dissipated, constrained by astronomical observations to be a few to ten million years after the birth of the Solar System. Terrestrial planet formation would not complete until after such an early giant planet instability; the growing terrestrial planets may even have been sculpted by its perturbations, explaining the small mass of Mars relative to Earth.
  物理学 Physics
  Observation of a linked-loop quantum state in a topological magnet
  拓扑磁体中链环量子态的观察
  作者:Ilya Belopolski, Guoqing Chang, Tyler A. Cochran, Zi-Jia Cheng et al.
  链接:
  https://www.nature.com/articles/s41586-022-04512-8
  摘要:
  在此,我们报告一个与在镜像对称铁磁体中电子带交叉环线相关的不寻常的连接数(扭结理论)不变量。利用最先进的光谱方法,我们直接观察到材料的三环体T3布里渊区中三个纠缠在一起的简并环。
  我们发现每个环连接其他环两次。通过系统光谱研究这一链环量子态,我们明确地画出了它的链图,并类比结理论,得出它的链数为(2,2,2),从实验数据直接确定了它的不变结构。
  我们进一步预测和观察了样品表面的塞弗特边界态,该边界态由体链环保护,表明了显著的塞弗特体边界响应。我们对量子环链的观察,推动了扭结理论在探索磁性和超导量子物质方面的应用。
  Abstract:
  Here we report an unusual linking-number (knot theory) invariant associated with loops of electronic band crossings in a mirror-symmetric ferromagnet. Using state-of-the-art spectroscopic methods, we directly observe three intertwined degeneracy loops in the material’s three-torus, T3, bulk Brillouin zone. We find that each loop links each other loop twice. Through systematic spectroscopic investigation of this linked-loop quantum state, we explicitly draw its link diagram and conclude, in analogy with knot theory, that it exhibits the linking number (2, 2, 2), providing a direct determination of the invariant structure from the experimental data. We further predict and observe, on the surface of our samples, Seifert boundary states protected by the bulk linked loops, suggestive of a remarkable Seifert bulk–boundary correspondence. Our observation of a quantum loop link motivates the application of knot theory to the exploration of magnetic and superconducting quantum matter.
  The field-free Josephson diode in a van der Waals heterostructure
  范德华异质结构中的无磁场约瑟夫森二极管
  作者:Heng Wu, Yaojia Wang, Yuanfeng Xu, Pranava K. Sivakumar, Chris Pasco, Ulderico Filippozzi, Stuart S. P. Parkin, Yu-Jia Zeng, Tyrel McQueen & Mazhar N. Ali
  链接:
  https://www.nature.com/articles/s41586-022-04504-8
  摘要:
  在此,我们通过制作NbSe2/Nb3Br8/NbSe2的反转对称破缺范德华异质结构,实现了约瑟夫森二极管。
  我们证明,即使没有磁场,结也可以在正电流下超导,同时在负电流下具有电阻性。ΔIc 行为(正和负临界电流之间的差异)与磁场是对称的,约瑟夫逊耦合可以通过夫劳恩霍夫模式证明。
  同时,我们以极低的开关电流密度、高整流比和高鲁棒性实现了方波激励的稳定半波整流。这种非互易行为强烈违背了已知的约瑟夫森关系,并为通过量子材料与约瑟夫森结的整合打开了发现新的机制和物理现象的大门,并为超导量子器件提供了新的途径。
  Abstract:
  Here we realized the Josephson diode by fabricating an inversion symmetry breaking van der Waals heterostructure of NbSe2/Nb3Br8/NbSe2. We demonstrate that even without a magnetic field, the junction can be superconducting with a positive current while being resistive with a negative current. The ΔIc behaviour (the difference between positive and negative critical currents) with magnetic field is symmetric and Josephson coupling is proved through the Fraunhofer pattern. Also, stable half-wave rectification of a square-wave excitation was achieved with a very low switching current density, high rectification ratio and high robustness. This non-reciprocal behaviour strongly violates the known Josephson relations and opens the door to discover new mechanisms and physical phenomena through integration of quantum materials with Josephson junctions, and provides new avenues for superconducting quantum devices.
  化学 Chemistry
  Machine learning-aided engineering of hydrolases for PET depolymerization
  PET降解酶的机器学习辅助工程
  作者:Hongyuan Lu, Daniel J. Diaz, Natalie J. Czarnecki, Congzhi Zhu et al.
  链接:
  https://www.nature.com/articles/s41586-022-04599-z
  摘要:
  在此,我们使用一种基于结构的机器学习算法来设计稳定和活跃的PET水解酶。我们的突变组合(FAST-PETase:具有功能性、活性、稳定和耐受性的PETase)与野生型PETase相比含有5个突变,在30 - 50 C和一系列pH水平范围内,与野生型和工程替代品相比,显示了优越的pet水解活性。
  我们证明,来自51种消费者使用过的PET几乎都可以在1周内被FAST-PETase完全降解。FAST-PETase可以在50ºC下解聚商业水瓶和整个热预处理水瓶的未处理的无定形部分。
  最后,我们通过利用FAST-PETase和回收的单体重新合成PET,展示了一个闭环PET回收过程。总而言之,我们的结果展示了一条工业化规模的酶塑料回收的可行途径。
  Abstract:
  Here, we use a structure-based, machine learning algorithm to engineer a robust and active PET hydrolase. Our mutant and scaffold combination (FAST-PETase: functional, active, stable and tolerant PETase) contains five mutations compared to wild-type PETase (N233K/R224Q/S121E from prediction and D186H/R280A from scaffold) and shows superior PET-hydrolytic activity relative to both wild-type and engineered alternatives between 30 and 50  C and a range of pH levels. We demonstrate that untreated, postconsumer-PET from 51 different thermoformed products can all be almost completely degraded by FAST-PETase in 1 week. FAST-PETase can also depolymerize untreated, amorphous portions of a commercial water bottle and an entire thermally pretreated water bottle at 50 ºC. Finally, we demonstrate a closed-loop PET recycling process by using FAST-PETase and resynthesizing PET from the recovered monomers. Collectively, our results demonstrate a viable route for enzymatic plastic recycling at the industrial scale.
  Computer-designed repurposing of chemical wastes into drugs
  计算设计方案将化学废料变为药物
  作者:Agnieszka Wołos, Dominik Koszelewski, Rafał Roszak, Sara Szymkuć et al.
  链接:
  https://www.nature.com/articles/s41586-022-04503-9
  摘要:
  化学工业持续产生大量的化学废物,因此,设计"循环化学"方案以有效地将废料转化为有价值的产品是必要的。在这里,我们展示具有广泛合成知识的计算机如何帮助解决这一挑战。
  使用正向合成Allchemy平台,我们从大约200种商业规模的回收废弃化学品中产生巨大的合成网络,从这些网络中回收数以万计的途径,可以产生约300种重要的药物和农药,然后根据可持续化学的公认指标,用算法对这些合成物进行排名。
  通过实验,我们验证了其中几种途径,包括在"按需制药"流动化学平台上的工业现实展示。广泛采用这一废物利用的算法,可以加快化学品的生产性再利用,以避免废物产生的存储或抛弃成本,甚至可能造成的环境危害。
  Abstract:
  As the chemical industry continues to produce considerable quantities of waste chemicals, it is essential to devise ‘circular chemistry’ schemes to productively back-convert at least a portion of these unwanted materials into useful products. Here we show how computers equipped with broad synthetic knowledge can help address this challenge. Using the forward-synthesis Allchemy platform, we generate giant synthetic networks emanating from approximately 200 waste chemicals recycled on commercial scales, retrieve from these networks tens of thousands of routes leading to approximately 300 important drugs and agrochemicals, and algorithmically rank these syntheses according to the accepted metrics of sustainable chemistry. Several of these routes we validate by experiment, including an industrially realistic demonstration on a ‘pharmacy on demand’ flow-chemistry platform. Wide adoption of computerized waste-to-valuable algorithms can accelerate productive reuse of chemicals that would otherwise incur storage or disposal costs, or even pose environmental hazards.
  Catalytic synthesis of phenols with nitrous oxide
  一氧化二氮催化合成酚类化合物
  作者:Franck Le Vaillant, Ana Mateos Calbet, Silvia González-Pelayo, Edward J. Reijerse, Shengyang Ni, Julia Busch & Josep Cornella
  链接:
  https://www.nature.com/articles/s41586-022-04516-4
  摘要:
  在这里,我们报道了在温和的条件下(室温,1.5-2 bar N2O)将N2O插入到Ni-C键中,从而释放有价值的酚和良性N2。这一完全不同的有机金属C-O成键步骤不同于目前基于还原消除反映的方法,并使芳卤代烃转化为酚的替代催化方法成为可能。
  该过程通过联吡啶基的配体使镍中心具有催化作用。该方法具有稳定性、温和性和高度选择性,能够适应碱基敏感功能,并允许从密集功能化的芳卤化物合成苯酚。
  虽然该方法没有提供缓解一氧化二氮排放的解决方案,但它为丰富的一氧化二氮作为氧源的温和重新估值提供了蓝图。
  Abstract:
  Here we report an insertion of N2O into a Ni‒C bond under mild conditions (room temperature, 1.5–2 bar N2O), thus delivering valuable phenols and releasing benign N2. This fundamentally distinct organometallic C‒O bond-forming step differs from the current strategies based on reductive elimination and enables an alternative catalytic approach for the conversion of aryl halides to phenols. The process was rendered catalytic by means of a bipyridine-based ligands for the Ni centre. The method is robust, mild and highly selective, able to accommodate base-sensitive functionalities as well as permitting phenol synthesis from densely functionalized aryl halides. Although this protocol does not provide a solution to the mitigation of N2O emissions, it represents a reactivity blueprint for the mild revalorization of abundant N2O as an O source.

新手要留神夜间行车必须注意5个安全点一首选高速公路如果可以选择的话,夜间行车的首选还是高速公路。因为黑夜带来的较大麻烦就是视觉上的障碍,全封闭的高速公路无疑是夜间行车的首选,它不仅免去了路况不熟的后顾之忧,而且路中间超给力10万级国产中大型SUV就选它了7月8日,以新捷途新旅途为主题的捷途汽车品牌之夜活动在京举行。从捷途速度到成为中国新锐SUV品牌代表,捷途用34个月实现累计38万销量,成为传统汽车品牌的新势力。全新一代捷途X90H6对战捷途X70PLUS谁是新国民SUV最优选在10万级SUV细分市场里,H6和捷途X70PLUS已然成为针尖对麦芒的两个对手。第三代H6售价11。5915。49万元,凭借对消费需求的精准把握,常年名列销量前茅。捷途X70PLH6对战捷途X70PLUS谁是新国民SUV最优选在10万级SUV细分市场里,H6和捷途X70PLUS已然成为针尖对麦芒的两个对手。第三代H6售价11。5915。49万元,凭借对消费需求的精准把握,常年名列销量前茅。捷途X70PL这款SUV118种环保选材构建健康座舱跟我们装修房子提倡使用环保材质一样,车内的健康选材也应当引起大家的重视。一台车数以万计的零部件中,或多或少会产生一些挥发性物质。尤其汽车内饰件可能释放的五苯三醛,含量一旦超标,对于10万以内买一台7座中型SUV!不香吗常听人说10万元以内,买国产车最划算。一是,这个价位的合资车,配置普遍很寒酸二来,为了争夺更大的市场份额,国产车都将自己的性价比发挥到了。事实上,710万元就是国产品牌汽车当下主要67座可选超强1。6T发动机捷途X90PLUS近日,捷途X90PLUS官图曝光,新车预计在成都车展开启预售,定位为中型SUV。新车对比X90车型,对外观内饰配置进行了升级,整体更加有气势。一分钟了解新车1外观采用全新的设计,更细节控全新捷途X90不为人知细节大揭秘红绿灯到底什么时候出现的,你知道吗?1868年,英国机械师发明了一个柱高7m挂着红绿两色煤气灯的信号灯,成为世界首个交通信号灯,甚至早于汽车诞生,但因煤气爆炸被取缔直到1914年克捷途品牌再艰难环境中突围逆袭特殊案例奇瑞控股旗下的JETOUR捷途,日前在京召开了一个盛大的品牌发布会。按照一般企业的做法,捷途品牌三年前就应该官宣,但受制于当时的市场环境和奇瑞自身的发展,捷途三年前在京召开的那个发这些韩国流行音乐偶像还清了他们父母的债务许多偶像来自卑微的开端,而有些偶像则在未偿还债务之前公开了他们的艰难生活。这些偶像在成长中的经济困难中挣扎,但坚持不懈,最终还清了父母的债务。1。李知恩IUIU曾经透露她的父母在她有大量的海水却不能用,麦哲伦是如何解决环球航行中的淡水问题?麦哲伦环球航行的团队,在出发的时候大约是一只200多人的船队,经历了三年的时间再回到了原点,这时候船队仅仅只剩下18个人,大多数人都是死于图中的缺衣少食,获取淡水就是一个非常大的问
35光年外有多颗宜居星球,或演化出智慧生命,人类应不应该前往?地球的很多资源是有数量限制的,人类发展需要消耗资源,与之伴随的是环境不断受到破坏。即使在当下很多国家都意识到了环境保护的重要性,推出了很多节能减排的政策。寻找宜居系外行星的必要性但流氓行星可能有液态的地表水和厚厚的大气层,他们可能是宜居的在系外行星上寻找生命采取了相当保守的方法。它关乎与地球相似的生命。当然,生命很可能以多种奇异的形式出现,科学家们已经推测了生命可能采取的所有奇怪的形式,但简单的事实是地球生命是我们中国的火星探测器,从轨道上看从地表看中国的天问一号着陆器和祝融漫游车正在被火星轨道和地表观测!中国航天局今天发布了一系列照片,其中包括由无线遥控相机拍摄的火星车和着陆器的全家福。看看那张可爱的漫游者脸吧!祝融号火星车江苏苏州和湖北武汉接连遭遇龙卷风袭击,遇到龙卷风应该怎么办?据多家媒体报道5月14日晚间19时左右在江苏省苏州市吴江区盛泽镇附近出现了龙卷风灾害,多间房屋和车辆受损,据镇政府统计截止到5月15日01时这次龙卷风共造成至少1人死亡,2人重伤,时间谜题概率的不可逆尽管在数学上,时间维跟空间维没有什么区别,但是在我们的意识中时间和空间却是迥然不同的东西。生物选择了在三个空间维度中进化了数十亿年,在它之中只有这三个空间维度的概念,其它的维度都被对抗皱纹人类的一场时间之战当你早晨照镜子的时候,竟然在额头发现了丝丝皱纹,你一定惊讶的不知所措当你拖着疲惫的身体,仍在熬夜努力加班的时候,皱纹也悄悄的爬满了你的脸当你匆忙回到家,在厨房里为老公和孩子做饭的时你觉得美洲豹非洲狮孟加拉虎这三种猫科动物哪一种更厉害些?豹子我们以美洲豹为代表,狮子以非洲狮为代表,老虎以孟加拉虎为代表。现在来做几个数据上的比对美洲豹体长2米至2。8米,体重70180千克,其四肢肌肉发达,美洲豹的头部占比较大,显得头非洲二哥鬣狗为什么钟情于掏肛?鬣狗鬣狗,说它是狗,其实不是狗。鬣狗与狗虽然都属于裂脚亚目,但是鬣狗是裂脚亚目下的鬣狗科,而狗是裂脚亚目下的犬科动物,所以,鬣狗原则上并不是狗。鬣狗狗在非洲大草原上,鬣狗素有非洲二非洲发现5万年前穴居人人造心脏,这有可能吗?一支考古小队深入非洲突尼斯北部一处偏僻的地域,在那里他们发现了史前穴居人的洞穴,最令人惊奇的是在里面发现了一具穴居人的遗体,根据放射性同位素碳十四鉴定,这具遗体已经有五万年的历史了古代的夏天有冰镇食品吃吗?冰饮冰箱空调等等,现代人享受科技带来的福分,天气炎热人们可以不出门,在家吹着空调,冻得裹着被子。遥想古代,古人在面对炎热的夏季,他们是如何来应对的。在看到古装电视剧时,古人也会吃冰猴面包树为什么是非洲的生命之树?浑身是宝,可以在中国种植吗?说起长相怪异的树木,非洲有一种树绝对榜上有名。这是一种体型高大的树木,可以长到30米高。和一般的高大树木不同,这种树木就像倒栽树,树干粗壮,直径可达211米,有的需要十几个人拉手才