“小柯”秀
中国科学报
《科学》
二维金属连续谱中的电子束缚态
美国哥伦比亚大学的Raquel Queiroz团队报道了二维金属连续谱中的电子束缚态(BIC)。近日,相关研究成果发表于《科学》。
BIC是一类量子态,尽管位于扩展、离域态的连续谱中,却仍保持局域化。虽然光学BIC已在光子系统中实现,但在金属背景中实现仍是一项挑战。
研究人员利用扫描隧道显微镜在二维范德华金属Pd5AlI2中识别出两个缺陷诱导的电子态,它们在金属连续谱中保持局域化。计算表明,Pd5AlI2装饰棋盘格晶格上的电子跃迁干涉产生了一个(准)平带,该平带由与色散连续谱正交的空间局域本征态构成。这种受挫晶格中的原子缺陷将相关的平带局域态移入金属连续谱,形成稳健的、对称性保护的BIC。
相关论文信息:
https://doi.org/10.1126/science.adt9825
鸟类大脑中的超快速决策
德国图宾根大学的Philipp Schmidbauer团队发现,小嘴乌鸦在经典视觉运动辨别任务中平均仅需约235毫秒即可作出决策。近日,相关研究成果发表于《科学》。
知觉决策在哺乳动物中已被充分研究,但在其他脊椎动物中的运作方式仍不清楚。
研究发现,小嘴乌鸦在经典视觉运动辨别任务中以空前的速度作出审慎决策,平均仅需约235毫秒即报告选择,速度约为猴或人类的两倍,且未牺牲准确率。对端脑皮层的记录显示,方向选择性神经元最早在刺激出现后约70毫秒,即在反应前约170毫秒便编码即将作出的选择,其活动随感觉证据累积而渐强,并在反应开始时收敛。
这一发现凸显了鸟类决策神经回路的非凡效率,这可能是为实现快速视觉-运动控制而经受的进化压力塑造的结果。
相关论文信息:
https://doi.org/10.1126/science.aed6459
《自然》
用于加速深海生物降解的酶嵌入聚酯
日本东京大学的 Tadahisa Iwata 团队发现,将降解酶热嵌入可堆肥聚酯后,材料在从海岸到 5503 米深海的环境中均显著加速降解,在757 米深海处 5 个月内几乎完全降解,且力学性能与不含酶的聚酯基本相同。近日,相关研究成果发表于《自然》。
持久性塑料在海洋中的积累正在引发广泛的环境问题。一些为解决这些问题而开发的市售可堆肥塑料在工业堆肥条件下可高效降解,然而,它们在海洋环境尤其是深海环境中的降解仍然有限。
研究证明,将酶热嵌入可堆肥聚酯中,可显著加速其在海岸和深海环境(水深从 2~6 米到 5503 米)中的降解。酶嵌入聚酯在 757 米深海处 5 个月内即实现近乎完全的降解。
此外,在 5503 米深海底的极端条件下,酶嵌入聚酯仍出现了中等程度的生物降解。在沿海海水中,仅嵌入微量酶的薄膜发生了快速降解。酶嵌入聚酯的力学性能与不含酶的聚酯相近。化学分析证实低分子量降解产物的生成,生化需氧量测定也支持酶嵌入聚酯发生了矿化。
酶嵌入策略可增强可堆肥聚酯在海洋中的降解,为海洋塑料污染提供了一种潜在解决方案。
相关论文信息:
https://doi.org/10.1038/s41586-026-11192-1
补偿磁体实现打破时间反演对称性的自旋注入
西班牙巴斯克科学基金会的Fèlix Casanova团队发现,净磁化为零的补偿磁体Mn5Si3能够产生自旋电流。近日,相关研究成果发表于《自然》。
自旋电流的产生与输运是自旋电子学的核心。自旋电子学是一个具有重要技术意义的领域,它通过电子自旋而非仅靠电荷来携带和操控信息。传统上,电学自旋注入以及电荷流与自旋流的分离,要么依赖铁磁体——其自旋极化源于净磁化,要么依赖自旋霍尔效应之类的相对论效应。
研究团队展示了从Mn5Si3的自旋注入,这是一种净磁化为零的补偿磁体。利用横向自旋阀器件,研究人员从Mn5Si3向非磁通道进行电学自旋注入,并在空间分离的铁磁电极处探测自旋的传播。在Mn5Si3的时间反演磁态之间切换,可使探测到的自旋信号反转,表明自旋注入打破了时间反演对称性。这种行为在两种不同的电学偏置几何构型下均可观察到,提供了有别于传统铁磁注入和自旋霍尔注入的特征性标志。
对称性分析、第一性原理计算和自旋输运建模表明,观测结果与Mn5Si3的交变磁性一致,即使没有净磁化,也能产生自旋极化电流。计算得出的自旋极化率为6.5%~10%,与传统铁磁体相当;对实验的自旋输运建模表明,自旋扩散长度为50~130纳米。
研究结果为“补偿磁体能够产生由磁序控制的自旋电流”提供了实验证据,并证明Mn5Si3的交变磁性可在没有净磁化的情况下实现自旋电子学功能。
相关论文信息:
https://doi.org/10.1038/s41586-026-11227-7