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《自然》(20240215出版)一周论文导读

[编辑:永太净化设备经营部] [时间:2024-02-27]

  磁星是具有极高磁场(约1014高斯)的中子星,表现出各种各样的X射线现象,如偶发的亚秒爆发、长期持续的通量增强和可变的旋转周期导数。2020年,科学家从银河磁星SGR 1935+2154探测到快速射电暴(FRB),类似于宇宙学毫秒持续时间的射电暴,证实了一些快速射电暴与磁星之间长期存在的关联。

  然而,快速射电暴在磁星中产生的机制仍不清楚。研究者报告了在大约9小时的时间间隔内对SGR 1935+2154的两个小故障的X射线日发生的一次快速射电暴。

  每一个小故障都涉及到磁星自旋频率的显著增加,这是迄今为止观测到的中子星旋转中最大的突变之一。在这些小故障之间,磁星表现出一个快速的自旋下降阶段,伴随着持续的X射线发射和爆发速率的增加和随后的下降。研究者假设,强烈而短暂的磁层风提供了迅速减缓恒星旋转的扭矩。

  第一个小故障的触发因素将恒星的地壳与它的磁层结合在一起,增强了各种X射线信号,并产生了改变磁层条件的风,这可能会产生快速射电暴。

  在室温下,由光的量子逆作用驱动的机械运动,此前仅在光学恢复力控制振荡器刚度的开创性实验中被观察到。对于由材料刚性控制振荡的固态机械谐振器,由于机械质量因子低、光腔频率波动、热互调噪声和光热不稳定性等因素,影响了谐振器振荡的观测。研究者利用中间系统的声子工程膜克服了这些挑战。

  通过使用声子晶体图案腔镜,他们将腔频率噪声降低了700倍以上。在这个超低噪声腔中,研究者插入了一个高导热的膜谐振器,质量因子(Q)为1.8亿,采用最近开发的软夹技术设计。

  这些进步使系统的运行在海森堡位移传感极限的2.5倍之内,导致探测激光的压缩比线)dB。这项研究将固态宏观振荡器的量子控制扩展到室温。

  凝聚态系统中电子自旋的空间、动量和能量分离,指导了产生和操纵自旋极化电流的新装置的开发。最近对磁性材料中一组以前被忽视的对称操作的关注,导致了一种新型自旋分裂的出现,使选择的反铁磁体上的能带具有巨大的和动量依赖的自旋极化。尽管有越来越多的理论预测,但这种自旋分裂的直接光谱证据仍然缺乏。

  新研究为这种材料的存在提供了坚实的光谱和计算证据。在非共面反铁磁二碲化锰(MnTe2)中,自旋的面内分量在布里温区的高对称面上是反对称的,在反铁磁(AFM)基态中形成了格子状的自旋织构。这种非常规的自旋模式,进一步发现在高温顺磁状态下减少,源于固有的AFM顺序,而不是自旋轨道耦合(SOC)。

  这一发现证明了一种由时间反转断裂诱导的新型二次自旋织构,为AFM自旋电子学奠定了坚实的基础,并为研究相关材料中的奇异量子现象铺平了道路。

  最近在纳米级铁电体中发现的复杂极性拓扑的丰富,源于材料发展均匀极化的内在趋势,与施加在其上的电和机械边界条件之间的微妙平衡。铁电介质界面是模型系统,其中极化卷曲起源于开路样电边界条件,以避免极化电荷的积累,通过形成通量闭合域,在纳米级水平上演变成涡状结构。

  虽然已知铁电性与应变(均质和非均质)强烈耦合,但由于可以通过实验实现的应变模式相对缺乏,机械约束对薄膜纳米级铁电性的影响相对较少。

  研究者展示了具有控制扭转角的独立铁电钙钛矿层的堆叠提供了一个机会,以一种由与扭转相关的侧向应变调制决定的方式来定制这些拓扑纳米结构。此外,他们发现极化与应变梯度的挠性电耦合产生了一种特殊的极化涡和反涡模式。

  这一发现为创造二维高密度涡旋晶体提供了机会,从而能够探索以前未知的物理效应和功能。

  胶体半导体纳米晶体(NCs)在科学和光电子领域的成功离不开其表面性能。卤化铅钙钛矿NCs的功能化带来了巨大的挑战,因为它们的结构不稳定,不像传统半导体NCs的共价配体盖层。

  研究者假设,磷脂作为两性离子表面活性剂的巨大而简单的分子工程可以为金属卤化物NCs提供高度定制的表面化学。分子动力学模拟表明,配体—NC的表面亲和力主要由两性离子头基的结构决定,特别是阴离子和阳离子部分在表面晶格位置的几何适合度,核磁共振和傅里叶变换红外光谱数据证实了这一点。

  晶格匹配的伯铵盐磷脂增强了有机—无机卤化铅钙钛矿(FAPbBr3和MAPbBr3)的结构和胶体完整性和无铅金属卤化物NCs。有机配体尾部的分子结构决定了长期的胶体稳定性和与各种极性溶剂的相容性,从碳氢化合物到丙酮和醇。

  这些纳米材料在溶液和固体中具有96%以上的光致发光量子产率,在单粒子水平上具有最小的光致发光间歇性,平均ON分数高达94%,并且具有明亮和高纯度(约95%)的单光子发射。

  热带气旋会对生计和人口健康产生深远影响,这种影响往往会在事件发生后持续数年。描述受影响人群的人口和社会经济状况以及脆弱性特征,对于评估与未来热带气旋事件相关的健康和其他风险至关重要。

  对热带气旋影响程度的估计往往是区域性的,而不是全球性的,而且没有考虑到人口的脆弱性。研究者将空间解决的年度人口统计估计与热带气旋风场估计相结合,构建了2002年至2019年期间受热带气旋影响人口的全球概况。

  他们发现,每年约有5.6亿人受到影响,在研究期间,在所有飓风强度中,受影响的人数都有所增加。与本世纪初相比,近年来暴露者的年龄分布已从儿童(5岁以下)转向老年人(60岁以上)。

  在同一个国家内,遭受热带气旋影响的人口比未遭受热带气旋影响的人口在社会经济上更加贫困,这种关系在遭受更高强度风暴影响的人群中更为明显。通过描述受影响人群的模式和脆弱性,研究结果可以帮助确定缓解战略,评估热带气旋的全球负担和未来风险。