两个原子厚的铁和钯层（左图，黄色/红色）。图片来源：德国于利希研究中心德国于利希研究中心的研究人员研制出全球首个二维半金属材料并获实验证实。该材料是一种仅允许单一自旋方向（“自旋向上”或“自旋向下”）电子导电的材料。相关成果发表于最新一期《物理评论快报》，标志着新一代高能效自旋电子学材料研究取得重要突破。半金属是实现自旋电子器件的关键材料。与传统导体不同，半金属只允许一种自旋方向的电子通过，因此成为自旋电子学的理想选择。这一新兴的信息技术不仅利用电子的电荷，还能利用其自旋进行数据存储与处理，而传统电子技术则只能利用电荷。然而，以往所有已知半金属都只能在极低温环境下工作，而且其表面常常失去所需的特殊电子特性，极大限制了实际应用。现在，研究人员在钯晶体上构建出一种由铁和钯组成、厚度仅为两个原子的超薄合金，首次实现二维半金属性。他们借助先进的“自旋分辨动量显微镜”技术，精确测量到该合金仅允许...
一项发表在最新一期《科学》杂志上的研究提供了有力证据，表明人类大脑中掌管记忆的区域——海马体，在成年乃至老年阶段仍可持续生成新的神经元。这项研究由瑞典卡罗林斯卡医学院主导，解答了一个长期争议的核心问题，即成年人大脑是否仍具有可塑性。海马体是大脑中负责学习和记忆的重要区域，也与情绪调节密切相关。早在2013年，卡罗林斯卡医学院乔纳斯·弗里森教授团队就曾通过一项高影响力研究发现，成年人的海马体仍可生成新的神经元。他们通过测量脑组织中DNA的碳-14含量，推断出细胞形成的时间。然而，由于缺乏直接证据表明成年人大脑中真正存在“神经元前体细胞”，也就是生成新神经元的源头细胞，因此，科学界仍有不少争议。在这项新研究中，团队分析了多个国际生物样本库中0—78岁人群的脑组织。他们采用了一种名为“单核RNA测序”的方法，对单个细胞核中的基因活性进行分析，并结合流式细胞术来研究细胞特性。通过引入机器学习算...
美国加州大学戴维斯分校团队开发出一种研究性脑机接口，有望帮助因神经系统疾病而失去说话能力的人重新“发声”。这项成果发表在最新一期《自然》杂志上，展示了该技术如何在人尝试说话时，立即将大脑活动转化为语音，从而创建出一种“数字声带”。这项技术已在一名患有肌萎缩侧索硬化症（俗称“渐冻症”）的参与者身上测试成功。他通过植入式脑机接口，借助计算机与家人实时对话，不仅可以控制语调，还能唱出简单的旋律。此前的语音脑机接口主要将神经活动翻译成文本，类似于发送短信，存在延迟并影响自然交流。而这种新型实时语音合成系统则更接近于语音通话，使用户能够更自然地参与对话。新植入式脑机接口系统由4个微电极阵列组成，电极通过手术植入大脑中负责语音生成的区域。当参与者试图说话时，电极记录下神经元的活动，并将信号传输到外部计算机进行解码，最终重建语音输出。团队还开发了一种新算法，能将每一时刻的大脑活动精确转换为对应的语音...
低密度无定形冰结构中有许多微小晶粒（白）隐藏在非晶材料（蓝）内（艺术概念图）。图片来源：英国剑桥大学英国剑桥大学与伦敦大学学院联合团队的一项最新研究发现，宇宙中普遍存在的“太空冰”，其内部暗藏纳米级结晶，而并非此前认为的那样是像液态水一样完全无序的物质。这一发现颠覆了科学界对“太空冰”的认知，或将对诸多研究领域产生深远影响。相关论文发表于最新一期《物理评论B》。彗星、冰卫星乃至星际尘埃云里的“太空冰”，与地球上的冰截然不同。过去半个世纪，科学界始终认为，这些“太空冰”因低温冻结而无法形成晶体结构。但最新研究通过计算机模拟与实验验证，首次捕捉到这些神秘冰体内部存在约3纳米宽（相当于DNA单链宽度）的微晶体。团队采用“复结晶”实验方法时获得关键突破：当对不同来源的无定形冰样本加热时，发现其晶体结构竟保留着原始形成的特征，就像一种“记忆指纹”，而真正完全无序的冰体并不具备这种特性。团队认为，...
美国约翰·霍普金斯大学和芝加哥大学科学家利用位于智利安第斯山脉高处的一台地面望远镜，观测了来自宇宙早期的偏振微波信号，首次用地基设备揭开宇宙诞生后仅几亿年时的神秘面纱——这是天文学中一个极其关键但也最不为人知的时期，被称为“宇宙黎明”。该成果发表在最新一期《天体物理学杂志》上，标志着科学家首次在地面上探测到原本被认为只能通过空间望远镜才能观测到的微弱信号。宇宙大爆炸发生后不久，宇宙中充满了炽热的等离子体，光无法自由传播。随着宇宙膨胀并逐渐冷却，电子与质子结合形成中性氢原子，光终于可以穿越空间。这些古老的光就是宇宙微波背景辐射，它是宇宙中最古老的可见光。当第一批恒星在宇宙诞生数亿年后形成时，它们释放出强大的能量，再次电离了中性氢，使电子重新游离于宇宙之中。这种再电离过程改变了宇宙微波背景辐射的偏振状态，留下了类似“指纹”的痕迹。科学家正是通过测量这些微弱的偏振信号，来了解第一批恒星是如何...
英国格拉斯哥大学研究团队首次成功探测到穿越成年人完整头骨的光信号。这项发表于最新一期《神经光子学》杂志的研究成果，突破了现有技术探测深度的限制，或将催生能探测更深层脑组织的新型光学设备。近红外光谱技术（fNIRS）作为无创脑检测手段已应用数十年。该技术通过分析大脑血液对光线的吸收特征，间接反映脑部活动情况。虽然具有便携、经济等优势，但传统fNIRS存在明显局限：光线仅能抵达大脑表层约4厘米深度，难以触及与记忆、情绪调控、运动功能相关的深部脑区。这使得在不依赖昂贵笨重的磁共振成像设备时，深部脑组织研究始终面临技术瓶颈。在此次实验中，研究团队采用高功率脉冲激光与超高灵敏度探测器组合，在严格屏蔽环境光的条件下，首次记录到从头部一侧入射穿透至另一侧的光信号。为验证这一现象，研究团队不仅进行了精密的人体实验，还通过计算机模拟完整重建了光线在颅脑多层结构中的传播路径。结果显示，实验数据与模拟预测高...
《自然》杂志9日发表的两篇论文显示，科学家从犀牛属和其它动物的化石近亲中提取出了已有至少1800万年历史的古蛋白。这两项研究表明，蛋白质的保存时间比人们之前认为的要久得多，有望为许多物种的演化历史提供新线索。在过去几十年里，科学家越来越擅于从化石中提取古老分子（如DNA和蛋白质）。但由于这些分子会随时间和环境温度而降解，提取依然存在极大难度。之前提取的最古老的蛋白质来自约370万年前的上新统地层。这两项新研究通过给牙釉质采样，扩大了这一界限，而已知牙釉质能很好地保存古老分子。美国哈佛大学、史密森学会研究团队从肯尼亚图尔卡纳盆地发掘的大量化石中提取了蛋白质。他们对距今1800万年的真犀（犀牛属近亲）和长鼻目（象的近亲）进行了采样。位于东非大裂谷的图尔卡纳盆地是地球上最温暖的地方之一，古老分子曾被认为无法在这里保存下来。同时，该遗址具有重要的演化意义，因为包括古人类在内的许多哺乳动物种群在...
美国麻省理工学院研究团队研发并测试了一种新型大气水收集装置。它能在无需外部电力的情况下，从空气中高效提取饮用水。实地测试表明，该装置即使在沙漠中也能稳定运行，每天可“榨出”最多160毫升饮用水。相关研究发表在最新一期《自然-水》杂志上。这款设备就像一块黑色垂直放置的窗户大小的面板，其由具有高吸湿性能的水凝胶材料构成，封装在一层涂有冷却涂层的玻璃腔体中。水凝胶表面由一个个密布的小圆顶组成，类似气泡纸，显著增加了与空气接触的面积，从而提高吸水效率。夜间，水凝胶从空气中吸收水蒸气，小圆顶随之膨胀；白天，在阳光照射下，水蒸气从凝胶中释放，小圆顶则像折纸一样收缩。释放出的水蒸气凝结在玻璃内壁上，汇集后通过管道排出，成为可直接饮用的清水。该系统解决了水凝胶材料常见的盐泄漏问题。传统吸湿凝胶常需添加盐类（如氯化锂）增强吸水能力，但盐分可能随水渗出，需额外净化处理。为解决这一问题，研究团队在水凝胶中引...
美国科学家首次利用干细胞培育出具有完整血管网络的肺类器官。这些“迷你”肺与人类肺部的发育过程高度相似。这项发表于《细胞》杂志的最新成果，不仅揭开了人类早期发育的奥秘，也为构建肠道和结肠等其他血管化器官模型奠定了基础，更为疾病研究、药物测试及个性化治疗提供了有力工具。这项研究由加州大学洛杉矶分校与辛辛那提儿童医院医疗中心合作进行。研究团队创新性地采用肺组织与血管同步培育的策略，使最终获得的类器官展现出四大优势：更丰富的细胞类型、更完善的三维结构、更高的细胞存活率以及更接近成熟的发育状态。研究团队率先将这一突破性模型应用于肺泡毛细血管发育不良伴肺静脉错位的研究。这种由FOXF1基因突变引发的先天性肺病，因其主要损伤血管和支持细胞的特点，在传统类器官模型中始终难以模拟。借助新方法，研究团队从FOXF1突变患者身上提取干细胞，并生长出血管化的肺类器官，成功再现了原发性血管缺陷及其引发的继发性肺...
美国加州大学洛杉矶分校博德干细胞研究中心和丹麦奥胡斯大学科学家合作，首次从一种名为灰鼠狐猴的小型灵长类动物体内分离出成体干细胞。这一成果为开发更接近人类临床需求的干细胞疗法铺平了道路。相关论文发表于新一期《自然-通讯》。尽管干细胞被誉为再生医学的“万能钥匙”，但目前已获批的干细胞疗法寥寥无几。究其原因，许多在小鼠实验中表现优异的疗法，在人类临床试验中却收效甚微。而这一困境的破解之道，或许藏在马达加斯加特有的灰鼠狐猴身上。研究团队不仅成功分离出肌肉干细胞和间充质干细胞，还发现这些细胞的行为模式与人类干细胞相似，而与小鼠干细胞大相径庭。研究显示，灰鼠狐猴的干细胞与人类的生物学相似度远超实验室常用的小鼠模型。这意味着，基于此类灵长类动物开发的疗法，可能更适用于人类。通过创新算法对比分析，研究团队证实灰鼠狐猴的肌肉组织在微观结构上与人类高度相似，其肌肉干细胞的分裂速度也快于小鼠的肌肉干细胞，更...
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