环球科学：奇异金属行为背后的原因；​睡眠剥夺，但不...

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　　· 物理学 ·

　　揭示奇异金属行为背后的原因

　　奇异金属原子的不规则排列可能在电子动量中引入了随机性。图片来源：Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation

　　许多量子材料都具有一种奇异金属态，它在高温或高压下会表现出不同寻常的电学输运特性和热力学性质，偏离了凝聚态物理传统理论模型的预测，因此科学家一直想理解奇异金属异常行为的根源。最近，发表在《科学》（Science）上的一项研究在强相互作用模型耦合常数中引入了随机性，来解释奇异金属行为的机制。

　　与普通金属电阻与温度平方相关不同，具有奇异金属态的材料在低温下，电阻会随温度线性变化，直到变成超导体。这项研究综合了奇异金属的两种特性：它们的电子之间存在量子纠缠；具有不均匀、拼凑式的原子排列。研究人员认为奇异金属原子排列的不均匀性会导致电子间的纠缠态会随位置变化而改变。当电子穿过材料并发生相互作用时，这种变化会增加电子动量的随机性，导致它不再流动，而是在各个方向上相互碰撞，产生电阻。温度越高，电子碰撞越频繁，导致电阻会随温度而升高。这项研究提出了一种解释奇异金属行为的机制，有助于人们更好地理解奇异金属，为开发和微调新型超导体开辟了道路。（THE FLATIRON INSTITUTE）

　　· 化学 ·

　　中国科学家实现从二氧化碳到糖的精准全合成

　　据新华社消息，8月15日，中国科学院天津工业生物技术研究所和大连化学物理研究所组成的研究团队在《科学通报》发表一项研究，实现了在实验室内从二氧化碳到糖的精准全合成，人工合成糖迈出关键一步。

　　在新研究中，研究人员将高浓度二氧化碳等原料在反应溶液中按一定比例调配，在化学催化剂和酶催化剂的作用下，得到了葡萄糖、阿洛酮糖、塔格糖、甘露糖4种己糖。整套实验的反应时长约17小时。此次糖合成的效率为0.67克每升每小时，比已知成果提高10倍以上。葡萄糖的碳固定合成效率达到每毫克催化剂每分钟59.8纳摩尔碳，是目前已知的国内外人工制糖最高水平。这一成果提供了一种灵活性、多功能性和高效性的糖合成路线。（新华社）

　　· 神经科学 ·

　　迄今最大规模的大脑皮层研究：皮层多样性和4000种基因变体有关

　　人的大脑皮层是一个非常复杂的器官，其具有结构上多样性，包括褶皱的方式、厚度的话，且和人们的认知、行为、健康和衰老等密切相关。然而，人类的基因是如何塑造大脑皮层的，我们尚不清楚。剑桥大学自闭症研究中心的研究人员进行了迄今为止最大规模的大脑皮层和相关基因研究。该研究成果已于8月17日发表于《自然·遗传学》（Nature Genetics）杂志。

　　研究人员获得了来自英国生物样本库（UKB）和美国青少年大脑认知研究的共32000多名成人和4000多名儿童的大脑皮层表型数据，包括大脑皮层的面积、体积以及褶皱方式。随后，他们将这些数据与基因组遗传信息联系到一起。他们发现，有超过4000种基因变体跟大脑皮层的结构有关。此外，研究人员还发现13种表型之间复杂的表型和基因区域之间的遗传关系，反映出这些皮质表型存在发育上的差异。研究显示，许多导致人们的大脑皮层存在大小差异的基因和导致某些头部疾病的基因是相重叠的，但更多的细节还有待进一步探究。这项研究成果能够帮助科学家了解大脑形状和大小的不同如何导致神经和精神疾病，从而为患者提供必要的治疗与支持。（UNIVERSITY OF CAMBRIDGE）

　　· 天文学 ·

　　海王星云层可能因为太阳消失了，但它还会回来

　　哈勃空间望远镜拍摄的一系列图像记录了海王星云层数量的变化。图片来源：NASA, ESA, Erandi Chavez （UC Berkeley）， Imke de Pater （UC Berkeley）

　　据Space.com报道，当地时间8月17日，天文学家宣布他们发现海王星的云层似乎完全消失了。研究人员查看了1994年至2022年间拍摄的海王星图像，他们注意到从2019年开始，海王星中纬度地区的云层开始消失，最终所有云都消失了。他们认为这种现象与太阳11年的活动周期有关。这项研究发表在了《伊卡洛斯》（Icarus）杂志上。

　　每隔约11年，太阳的磁极就会翻转一次，同时太阳活动也会在极大期和极小期间往复循环。研究人员分析了哈勃空间望远镜及美国夏威夷W.M. Keck天文台30年来收集的数据，他们发现海王星的云层数量并不是由季节轮转驱动，而是与太阳周期的时间点存在明显的相关性：在太阳极大期（磁极翻转事件）两年后，海王星表面会出现厚厚的云层，而后又会变暗。海王星云层的变化与太阳周期似乎存在两年左右的时间滞后，天文学家认为这可能是因为海王星的云层是由高层大气的光化学反应引起，而这个过程需要一段时间。目前随着太阳辐射紫外线的增加，天文学家通过韦布空间望远镜在海王星上已经观测到了一些云层的复苏。（Space.com）

　　· 神经科学 ·

　　睡眠剥夺，但不牺牲认知和健康的方法

　　哺乳动物的睡眠是一个由内稳态调节的过程。一般来说，清醒的时间越长，睡眠的时间也会相应增加。此前，人们的睡眠内稳态一直是受神经元控制，但近期的研究结果表明，这一过程也受到大脑中星形胶质细胞的调节。据一项发表于《神经科学杂志》（Journal of Neuroscience）的新研究，

　　在小鼠实验中，研究人员通过特定药物选择性地激活小鼠基底前脑中的星形胶质细胞。其中，基底前脑在决定睡眠和清醒时间以及睡眠需求方面，具有关键作用。研究发现，这样的刺激可以让小鼠在本来的睡眠时间内，保持6个小时甚至更长时间的清醒。虽然出现了睡眠缺失，但它们睡眠的时间并不会增加。研究显示，对睡眠的需求还可能和特定的神经元-神经胶质回路有关。（Washington State University）

　　撰文：时小舟、不周、clefable