科学家首次在金属表面形成带电的稀土分子并使其旋转

科学家首次在金属表面形成带电的稀土分子并使其旋转稀土元素对高科技应用至关重要，包括手机、高清电视等等。团队负责人Saw-WaiHla说："这是首次在金属表面形成带有正负电荷的稀土复合物，也是首次展示对其旋转的原子级控制，"他拥有阿贡大学科学家和俄亥俄大学文理学院物理和天文学教授的双重身份。该实验在阿贡和俄亥俄大学进行，利用了两个不同的低温扫描隧道显微镜（STM）系统。STM实验的环境要求在超高真空中的温度约为5摄氏度（-450华氏度）。样品分子的大小大约为2纳米。稀土转子。(a)旋转的Eu复合物的STM图像在Au(111)上显示为一个圆盘形状。(b)通过从STM尖端提供电能来进行控制旋转。(c),(d)分别是一个复合物旋转前和旋转后。虚线圈表示用于控制的反离子。资料来源：SawWaiHlaHla说："在两个地方都取得了相同的结果，这确保了实验的可重复性。"俄亥俄州的实验室由Hla小组的学生操作，该小组与纳米和量子现象研究所有关。这些科学家的研究最近发表在《自然通讯》杂志上。研究人员组装的稀土复合物是带正电的铕基分子与带负电的反离子在黄金表面上。通过应用从STM尖端发出的电场，利用下面的反离子作为支点，导致复合物的旋转。研究人员证明了对这些稀土复合物旋转的100%的方向控制。俄亥俄大学化学系教授兼Roenigk主席EricMasson是该项目的共同研究者之一，他设计了这些稀土复合物，他在俄亥俄大学的小组合成了这些复合物。阿贡的科学家和伊利诺伊大学芝加哥分校化学工程系副教授AnhNgo的小组利用阿贡的BEBOP（迄今为止美国最强大的超级计算机）进行了密度函数理论计算。计算结果显示，在分子-基质界面上只有微不足道的电荷转移，这意味着复合物在表面上仍然带电。Hla和合作者在阿贡高级光子源用一种被称为同步辐射X射线扫描隧道显微镜的新生实验方法确定了吸附在表面上的复合物中的Eu离子的化学状态，他们确认分子在金表面带正电。STM图像显示该结构是一个带有三条臂的扭曲的三角形。用创纪录的8000个光谱帧获得的STM电影证明了下面的反离子的加入。然后，Hla小组使用STM操作进一步证明了控制旋转，它显示了顺时针和逆时针的随意旋转。"这些发现对于开发纳米机械装置可能是有用的，在这些装置中，复合体中的各个单元被设计为控制、促进或限制运动，"Hla说。"我们已经证明了带电稀土复合物在金属表面的旋转，现在可以对它们的电子和结构以及机械性能进行一次复合调查。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335423.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335423.htm

科学家用纠缠电子构成的准粒子制造人造量子磁体

科学家用纠缠电子构成的准粒子制造人造量子磁体艺术插图描绘了钴-酞菁分子的磁激发，其中纠缠的电子传播成三重子。资料来源：JoseLado/AaltoUniversity"这些材料非常复杂。它们能提供非常令人兴奋的物理学，但最奇特的材料也很难找到和研究。"阿尔托大学原子尺度物理学研究小组组长彼得-利尔耶罗斯教授说："因此，我们正在尝试一种不同的方法，利用单个成分构建人工材料。量子材料受微观层面电子间相互作用的支配。这些电子关联导致了不寻常的现象，如高温超导或复杂磁态，而量子关联又产生了新的电子态。在两个电子的情况下，存在两种纠缠态，即单重态和三重态。向电子系统提供能量可以将其从单重态激发到三重态。在某些情况下，这种激发会以一种称为三重态（triplon）的纠缠波在材料中传播。传统磁性材料中不存在这种激发，因此测量这种激发一直是量子材料领域的一项挑战。在这项新研究中，研究小组利用小型有机分子创造了一种具有不同寻常磁性能的人工量子材料。实验中使用的每个钴-酞菁分子都含有两个前沿电子。德罗斯特说："利用非常简单的分子构件，我们能够以一种前所未有的方式设计和探测这种复杂的量子磁体，揭示其独立部分所不具备的现象。虽然人们早已利用扫描隧道光谱法观测到了孤立原子中的磁激发，但还从未利用传播的三重子完成过这一观测。我们利用这些分子把电子捆绑在一起，把它们装进一个狭小的空间，迫使它们相互作用，从外部观察这样的分子，我们会看到两个电子的联合物理学。因为我们的基本构件现在包含两个电子，而不是一个，所以我们看到的是一种非常不同的物理学。"研究小组首先监测了单个钴-酞菁分子的磁激发，随后监测了分子链和分子岛等较大结构的磁激发。研究人员希望通过从非常简单的现象入手，逐步提高复杂性，从而了解量子材料中的突现行为。在目前的研究中，研究小组可以证明，其构建模块的单三重激发可以作为被称为三重子的奇异磁性准粒子穿越分子网络。"我们的研究表明，我们可以在人造材料中产生奇异的量子磁激发。"这项研究的共同作者之一、阿尔托大学相关量子材料研究小组负责人何塞-拉多（JoseLado）助理教授说："这一策略表明，我们可以合理地设计材料平台，为量子技术开辟新的可能性。"研究小组计划将他们的研究方法扩展到更复杂的构件，以设计量子材料中其他奇异的磁激发和有序化。从简单成分出发进行合理设计，不仅有助于理解相关电子系统的复杂物理，还能为设计量子材料建立新的平台。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1379219.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1379219.htm

科学家首次对高活性阴离子铂(0)复合物进行结构分析

科学家首次对高活性阴离子铂(0)复合物进行结构分析通过利用硼化合物的电子接受能力，极不稳定的阴离子Pt(0)复合物已成功稳定下来。资料来源：HajimeKameo,OMU来自大阪都立大学研究生院的HajimeKameo副教授和HiroyukiMatsuzaka教授以及CNRS高级研究员DidierBourissou（PaulSabatierUniversity-ToulouseIII）首次阐明了阴离子Pt0复合物的分子结构。他们的研究结果发表在AngewandteChemie国际版上。成功的关键是通过硼化合物的电子接受特性来稳定阴离子Pt0复合物（由于其电子供体性质，性状通常是极其不稳定的）。"尽管表现出各种催化活性的铂络合物已被积极研究，但阴离子Pt0络合物仍是一个谜，"Kameo教授说。"这项研究的结果不仅使我们能够阐明高活性化学物种的特性和功能，而且还为其创造提供了新的指导方针。预计它将导致由这些化学物种介导的创新催化反应的发展。"这项研究得到了日本科学促进会的资助。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1360943.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1360943.htm

科学家实现在磁铁内捕捉光线

科学家实现在磁铁内捕捉光线科学家们发现，在某些磁性材料中捕获光线可以显著增强其固有特性。他们的研究考察了一种能够容纳强大激子的特定层状磁体，使其能够独立捕获光线。这种材料对磁性发生的光学反应明显强于普通磁体。梅农和他的团队在8月16日发表在《自然》（Nature）杂志上的新文章中详细介绍了一种层状磁体的特性，这种磁体承载着强结合激子--具有特别强光学相互作用的准粒子。正因为如此，这种材料能够独自捕获光线。正如他们的实验所显示的那样，这种材料对磁现象的光学响应要比典型磁体的光学响应强几个数量级。被困在磁性晶体内部的光能强烈增强其磁光相互作用。资料来源：RezlindBushati这项研究的主要作者弗洛里安-迪恩伯格（FlorianDirnberger）博士说："由于光线在磁体内部来回反弹，相互作用得到了真正的增强。举个例子，当我们施加外部磁场时，光的近红外反射会发生很大变化，材料基本上会改变颜色。这是一种相当强烈的磁光响应。"梅农说："通常情况下，光对磁的反应不会如此强烈。这就是为什么基于磁光效应的技术应用往往需要实施灵敏的光学检测方案。"关于这些进展如何造福于普通人，研究报告的合著者全嘉敏指出："当今磁性材料的技术应用大多与磁电现象有关。鉴于磁和光之间如此强烈的相互作用，我们现在可以希望有一天能制造出磁性激光器，并可能重新考虑光控磁存储的旧概念。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378245.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1378245.htm

细胞生长的关键调节器被科学家破译

细胞生长的关键调节器被科学家破译这一结构的发现使人们更好地了解了细胞如何感知营养水平以控制其生长。这项研究最近发表在《自然》杂志上。从酵母到人类，mTOR蛋白（哺乳动物雷帕霉素的目标）是细胞生长的核心控制器。这种蛋白质对环境线索（如营养物质和激素）做出反应，并控制几个关键的细胞功能，如蛋白质和脂质的合成，线粒体的能量生产，以及细胞结构组织。mTOR活动的中断是许多疾病的根源，包括糖尿病、肥胖、癫痫和几种类型的癌症。同一个复合体中的两种对立功能UNIGE理学院分子和细胞生物学系教授、国家化学生物学研究能力中心主任RobbieLoewith的实验室对mTOR的调控感兴趣，特别是SEA复合体，它是营养物质的直接传感器，控制mTOR的活性。SEA复合物由八个蛋白质组成。SEA复合体的一部分（SEACIT）参与抑制mTOR的活性，而另一部分（SEACAT）则参与其激活。在没有营养物质的情况下，mTOR蛋白被SEACIT亚复合体阻断，细胞生长因此被阻止。相反，在有营养物质的情况下，SEACAT亚复合物被认为会抑制SEACIT亚复合物，后者不能再阻断mTOR蛋白。然后中央控制器可以在细胞生长中发挥其激活作用，例如，刺激蛋白质和脂质的生产。SEACAT如何调控SEACIT仍不为人所知。确定结构以了解功能为了确定SEA复合物的蛋白质之间的相互作用，从而更好地了解它们如何工作，研究人员着手确定这一复合物的结构。在将SEA复合物与细胞中的所有其他成分进行生化分离后，科学家们利用UNIGE、UNIL和EPFL的Dubochet成像中心的技术，通过低温电子显微镜（cryo-EM）获得其分子结构。分子和细胞生物学系的研究员、该研究的第一作者LucasTafur解释说："通过在-180°C下快速冷冻样品，低温电子显微镜可以获得蛋白质在其原始状态下的结构，即其功能性的三维形式。"SEACAT是必要的，但不是充分的随后研究人员在实验室中测试了该复合物不同组成部分的生化活动。尽管SEACAT亚复合物处于活跃状态（如在营养物质存在的情况下），但他们观察到，SEACIT亚复合物仍具有活性，能够阻断mTOR。''这个结果非常出乎意料，因为SEACAT长期以来被描述为SEACIT的直接抑制剂。因此，我们预计SEACIT在活性SEACAT的存在下是不活跃的。我们的结果显示，SEACAT更多的是作为招募其他调节蛋白的支架，因此，它的存在对于抑制SEACIT是必要的，但不是充分的，"该研究的最后一位作者RobbieLoewith解释说。"获得SEA复合物的结构可以突出mTOR调节级联中的缺失环节。当然，我们现在需要确定与这一复合体相关的尚不为人知的伙伴，这些新的因素可能被证明是mTOR活动加剧的肿瘤的治疗目标。"LucasTafur总结道。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334839.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334839.htm

科学家用特殊的镜子“囚禁”光线以促进光合作用

科学家用特殊的镜子“囚禁”光线以促进光合作用光合作用是植物将太阳光、二氧化碳和水转化为化学能的过程。人工形式的光合作用可能通过使用太阳能电池和电解器将水分裂成氢气，或通过半透明材料塑造成人工叶子，通过化学反应将阳光转化为能量来重现这一过程。当涉及到为生物体内的光合作用加速时，我们也看到了有希望的进展，例如特殊的电极设计可以提高光合作用细菌的能量收集能力。隆德大学的新研究遵循类似的思路，科学家们利用光合紫色细菌的光收集机制进行研究。这些复合物由蛋白质和叶绿素分子组成，它们将光能转移到另一个被称为反应中心的复合物上，后者反过来驱动生物体的细胞代谢。这些"天线"复合物被放置在两个光镜之间，这两个光镜的间距仅为纳米级别。该团队的实验示意图，涉及光合紫色细菌的镜子和采光复合物图像来源/TönuPullerits隆德大学化学物理学教授TönuPullerits说："我们将所谓的光合作用天线复合物插入两面镜子之间，这两面镜子作为一个光学微腔，相距仅几百纳米。可以说，我们以一种囚禁的方式抓住了在镜子之间来回反射的光线。"通过激光光谱学研究这一过程，科学家们观察到反射的光和天线复合物之间更强的相互作用，反过来又"大大延长了激发状态的寿命"。这反过来可以产生一种涟漪效应，加速能量的转移，最终使光合作用的关键因素之一变得更快、更有效。"我们现在已经在一个漫长的旅程中迈出了几个初步的步骤，"Pullerits说。"可以说，我们已经确定了一个非常有希望的方向。"这项研究发表在《自然通讯》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333931.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333931.htm