为未来的清洁能源打下基础：科学家揭开氮化锆背后的奥秘

为未来的清洁能源打下基础：科学家揭开氮化锆背后的奥秘一组研究人员揭开了最近发现的一种有助于促进清洁能源反应的材料-氮化锆（ZrN）--背后的奥秘。他们提出的框架将有助于未来过渡金属氮化物的设计，为产生更清洁的能源铺平道路。这项研究最近发表在《化学科学》（ChemicalScience）杂志上，并被列为封面文章。阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）是一种利用氢气和氧气通过化学反应（特别是氢氧化反应和氧还原反应）产生清洁电力的装置。AEMFC能够在碱性条件下运行，为土基催化剂提供了合适的环境，为铂等其他高效催化剂材料提供了更廉价的替代品。在ORR条件下，在ZrN上发现的羟基覆盖表面就像一片"森林"，从而产生了很高的ORR活性。图片来源/李浩最近的研究表明，ZrN在碱性介质中用于ORR时表现出高效性能，甚至超过了铂。氮化锆虽然不是一种富土材料，但仍比其他材料更具成本效益。但其令人印象深刻的性能背后究竟隐藏着什么，科学家们一直不得而知。东北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）副教授、论文通讯作者李浩解释说："为了实现我们对氮化锆的新理论框架，我们决定采用表面状态分析、电场效应模拟和依赖于pH值的微动力学建模。"表面分析表明，ZrN在进行ORR时有一层非常薄的HO。这层薄薄的HO有助于分子以一种有利于ORR的方式粘附在上面。此外，电场效应模拟证明，粘附在这种薄覆盖表面上的原子氧变化极小，因此粘附程度适中。在进行计算机模拟后，研究人员发现ZrN在碱性条件下达到了ORR的甜蜜点。"我们的测试理论不仅适用于ZrN，也适用于Fe3N、TiN和HfN等与ZrN相似的其他材料，这意味着我们的想法也解释了如何利用这些材料来实现清洁能源。这一框架将有助于合理设计用于碱性ORR的过渡金属氮化物。"未来，李浩和他的团队计划扩展这一框架，以研究其他具有重要工业意义的反应，如氧进化反应。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1396665.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1396665.htm

科学家揭开了多样化动物生命周期的秘密

科学家揭开了多样化动物生命周期的秘密伦敦大学玛丽皇后学院研究人员用于进行基因组测序的蠕虫然而，研究人员对幼体存在的原因以及它们如何起源的理解仍然是有限的。更重要的是，解决这一问题的大规模比较研究以前没有使用基于动物遗传信息--基因组--测序的现代技术，也没有发现生物体在生长过程中如何使用这些信息。直到现在。在由伦敦大学玛丽皇后学院（QMUL）的一个团队领导的一项研究中，研究人员首次发现了可能解释胚胎如何形成幼体或成年的缩影的机制，该研究发表在著名杂志《自然》上。在他们的论文中，他们证明了参与胚胎发育的基本基因的激活时间--受精卵转变为生物体与幼体阶段的存在或不存在有关，也与幼体是以周围环境为食还是依靠母亲沉积在卵中的养料有关。弗朗西斯科-M-马丁-萨莫拉，玛丽女王学院的博士生和该研究的第一作者之一，说。"观察到进化如何塑造了动物胚胎的"报时"方式，在发育的早期或后期激活重要的基因组令人印象深刻。假设一个幼体阶段对你的生存不再重要。在这种情况下，可能在进化上是有利的，例如，更早地激活形成躯干的基因，而直接发育成一个成年人"。这项新研究使用了最先进的方法来解码三种被称为环形动物的海洋无脊椎蠕虫的遗传信息、活动和调节。他们在一项涉及60多个物种的600多个数据集的大规模研究中，将这些数据集与其他物种的公共数据集结合起来，这些物种被5亿多年的进化所隔开。"伦敦大学学院该研究的主要合作者FerdinandMarlétaz博士说："只有通过结合实验室产生的实验数据集和系统的计算分析，我们才能揭开这种未被发现的生物学领域。"来自玛丽皇后学院的博士后研究员、该工作的共同第一作者YanLiang博士说。"虽然这些技术已经存在了一些年，但没有团队将它们用于这一目的。我们产生的数据集和我们开发的方法将成为其他研究人员的巨大的强大资源。"玛丽皇后学院有机体生物学高级讲师、这项研究的资深作者ChemaMartín-Durán博士说。"发育生物学在很大程度上侧重于小鼠、苍蝇和其他我们所知道的模型生物体的成熟物种。我们的研究表明，经常被忽视的非模型物种的迷人生物学对于理解动物发育如何工作以及如何进化至关重要。"参与形成躯干的基因--紧随头部并一直到尾部的身体区域，是最重要的。一些物种会形成几乎没有躯干的幼体，被称为"头部幼体"，而且可能早在所有有头有尾的动物的祖先中就已经存在。直接发育和直接从胚胎发育中形成小成体，在许多动物群体中，如我们和大多数脊椎动物，会在后来进化，因为形成躯干的基因在胚胎发育的早期被激活，而幼体的特征会逐渐丧失。德国耶拿弗里德里希-席勒大学教授、该团队的合作者AndreasHejnol博士说："我们希望该领域的其他研究人员将继续研究动物生命周期进化这一令人兴奋的课题，并为我们提出的假设提供进一步的证据。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1346945.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1346945.htm

科学家揭开了富勒烯经典足球形状分子的形成之谜

科学家揭开了富勒烯经典足球形状分子的形成之谜一个国际研究小组利用PSI的瑞士SLS同步辐射光源，成功地观察并了解了宇宙中富勒烯的形成。“我们是星尘，我们是金色的。我们是十亿年前的碳。”在他们在伍德斯托克表演的歌曲中，美国乐队Crosby、Stills、Nash&Young总结了人类的本质组成：星尘。任何对天文学稍有了解的人都可以证实这支美国乐队的话——行星和我们人类实际上都是由燃烧殆尽的超新星产生的尘埃和数十亿年前的碳化合物组成的。宇宙是一个巨大的反应堆，了解这些反应意味着了解宇宙的起源和发展——以及人类从何而来。过去，富勒烯及其衍生物在宇宙中的形成一直是个谜。这些碳分子呈足球、碗或小管的形状，于80年代首次在实验室中被创造出来。2010年，红外太空望远镜斯皮策在行星状星云Tc1中发现了具有足球特征形状的C60分子，称为巴基球。因此，它们是迄今为止已知存在于更远宇宙中的最大分子我们的太阳系。但它们实际上是如何形成的呢？来自火奴鲁鲁、迈阿密和天津的一组研究人员现已完成分子形成的重要反应步骤，并得到PSI和同步加速器真空紫外(VUV)光束线的积极支持光源瑞士SLS。“PSI提供独特的实验设施，这就是我们决定与PSI的PatrickHemberger合作的原因，”来自夏威夷大学檀香山分校的RalfKaiser说，他是该领域的国际领先研究人员。在PSI从事VUV光束线研究的科学家PatrickHemberger建造了一个微型反应器，用于实时观察富勒烯的形成。在1000摄氏度的温度下，在反应器中产生了环烯自由基(C20H9)。这个分子看起来像一个沙拉碗，好像是从C60巴基球上切下来的。这个自由基是高度反应性的。它与乙烯基乙炔(C4H4)发生反应，在碗的边缘沉积一层碳。“通过多次重复这个过程，分子会长成纳米管的端盖。我们已经设法在计算机模拟中证明了这种现象，”佛罗里达国际大学化学教授、该研究的作者之一亚历山大·梅贝尔解释说。但这并不是研究人员的唯一目标：“我们想证明这种反应在物理上是可能的，”RalfKaiser补充道。该反应产生不同的异构体——质量相同但结构略有不同的分子。使用标准质谱法，所有这些变体都会产生相同的信号。但是当使用团队采用的光电子光离子符合光谱法时，结果是不同的。“通过这种技术，测量曲线的结构可以得出关于每个异构体的结论，”PatrickHemberger解释说。RalfKaiser说：“宇宙包含着分子和化学反应的狂野丛林——并不是所有的分子和化学反应都可以在望远镜的信号中被清楚地分类。我们已经从模型中知道宇宙中同时存在环烯和乙烯乙炔。现在可以确认这些分子实际上构成了富勒烯的组成部分。这就是为什么PSI的实验对我们如此有价值。”但在NatureCommunications上的成功发表并不是故事的结局。研究人员希望进行更多实验，以了解经典的巴基球以及具有60个碳原子的足球形富勒烯分子和具有更多原子的微小纳米管是如何在宇宙中形成的。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1365199.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1365199.htm

科学家们发现了斑马黑白纹理与防止虫害的工作原理

科学家们发现了斑马黑白纹理与防止虫害的工作原理研究小组推断，薄薄的背部条纹的作用是将斑马身上对叮咬苍蝇有吸引力的局部特征的大小降到最低。这项研究由布里斯托尔大学生物科学学院的TimCaro教授和MartinHow博士领导。Caro教授解释说。"我们知道马蝇不喜欢降落在有条纹的物体上--许多研究现在已经表明了这一点，但不清楚它们对条纹的哪些方面感到厌恶。是条纹的薄度吗？黑与白的对比？可以发出物体的偏振信号？因此，我们着手探索这些问题，使用不同图案的布披在马身上，并拍摄了来袭的马蝇。"研究人员与马匹图案的毯子研究小组发现，塔巴尼德马蝇被其环境中的大型黑暗物体所吸引，但较少被黑暗的破碎图案所吸引。到目前为止，全灰色的外套与最多的马蝇着陆有关，其次是放置在不同位置的大型黑色三角形的外套，然后是没有特定顺序的小棋盘图案。在另一个实验中，他们发现对比强烈的条纹吸引的苍蝇很少，而更多的同质条纹则更有吸引力。卡罗教授补充说："这表明，任何有蹄类动物，如果减少其在天空中的整体黑暗轮廓，都会在减少外寄生虫攻击方面受益。"该团队在他们测试的其他问题上几乎没有发现证据，即偏振或混淆准确着陆的视错觉，如所谓的'马车轮效应'或'理发杆效应'。现在，该团队想确定为什么自然选择推动了马科动物--马家族--的条纹，而不是其他有蹄动物。Caro教授补充说："我们知道，斑马的皮毛很短，使马蝇的口器能够到达皮肤和下面的毛细血管，这可能使它们特别容易受到苍蝇的骚扰，但更重要的也许是，它们携带的疾病对马科动物是致命的，但对有蹄类动物却不那么致命。这一点需要调查。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1349919.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1349919.htm

科学家发现某些雌性鲸鱼可以多活40年的奥秘

科学家发现某些雌性鲸鱼可以多活40年的奥秘新的研究表明，某些鲸鱼物种中的雌性鲸鱼在进化过程中，为了照顾家人，寿命明显延长。这项研究的重点是五种鲸鱼，它们与人类一样，是已知的唯一会经历更年期的哺乳动物。研究结果表明，这些经历更年期的雌性鲸鱼比其他体型相似的雌性鲸鱼多活大约40年。通过延长寿命而不延长"生殖寿命"（繁殖年限），这些雌性鲸鱼有更多的年限来帮助它们的子孙，而不会因为同时繁殖和抚养幼崽而增加与女儿竞争的"重叠期"。这项新研究表明，尽管鲸鱼和人类在进化过程中相隔了9000万年，但它们的生活史却非常相似，都是独立进化而来的。这项研究由埃克塞特大学、约克大学和鲸鱼研究中心共同完成。繁殖后的虎鲸妈妈（K14）带领着她的小儿子（K42）和成年儿子（K26）。资料来源：DavidEllifrit，鲸鱼研究中心。参考许可证NMFS-27038研究起源和进化启示埃克塞特大学（UniversityofExeter）的萨姆-埃利斯（SamEllis）博士说："进化过程有利于动物将其基因传给后代的特征和行为。雌性动物要做到这一点，最明显的方法就是在整个生命周期内繁殖--几乎所有动物物种都是这样。哺乳动物有5000多种，已知只有六种会绝经。那么问题来了：更年期是如何进化来的？我们的研究为这个引人入胜的谜题提供了一些答案。"已知有五种齿鲸存在更年期：短鳍领航鲸、伪虎鲸、虎鲸、独角鲸和白鲸。这五种鲸鱼的雌性寿命比其他同类的雌性寿命长，而且比同类的雄性寿命长。例如，雌性虎鲸可以活到80多岁，而雄性虎鲸通常在40多岁时就已经死亡。更年期的进化条件埃克塞特大学教授、鲸鱼研究中心执行主任达伦-克罗夫特（DarrenCroft）说："更年期的进化和漫长的生殖后生活只能在非常特殊的情况下发生。其次，雌性鲸鱼必须有机会提供帮助，以提高其家族的生存机会。例如，众所周知，雌性齿鲸会分享食物，并在食物短缺时利用自己的知识引导群体寻找食物"。繁殖后的母亲（L5）和儿子。资料来源：DavidEllifrit，鲸鱼研究中心。参考许可证NMFS-27038约克大学的丹-弗兰克斯教授说："以前关于更年期进化的研究往往集中在单一物种上，通常是人类或虎鲸。最近在多个物种的齿鲸中发现了更年期，因此这项研究是首次跨越多个物种的研究。我们的研究提供了证据，证明更年期是通过延长雌性生殖年限而进化而来，而不是因为生殖年限缩短。这是人类学长期以来一直提出的问题，但只有通过比较研究才能直接回答这个问题"。在谈到与人类更年期进化的相似之处时，克罗夫特教授补充说："我们与一个在分类学上与我们如此不同的群体有着共同的生命史，这真是令人着迷。尽管存在这些差异，但我们的研究结果表明，人类和齿鲸表现出趋同的生活史--就像人类一样，齿鲸的更年期也是通过选择进化而来，以增加总寿命，而不同时延长其生殖寿命"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428133.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428133.htm

科学家通过使用eDNA揭开珠穆朗玛峰野生动物之谜

科学家通过使用eDNA揭开珠穆朗玛峰野生动物之谜由国际野生生物保护学会（WCS）和阿巴拉契亚州立大学领导的科学家团队采用环境DNA（eDNA）来记录世界最高峰--海拔8848.86米的珠穆朗玛峰上的高寒生物多样性的广度。这个重要的项目是开创性的2019年国家地理和劳力士永恒星球珠穆朗玛峰探险的一个组成部分，这是历史上对该山峰最大的一次科学探险。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1314603.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1314603.htm