9月19日外媒科學網站摘要:用絲綢和石墨烯製成的柔性電路即將問世

9月19日(星期四)消息,國外知名科學網站的主要內容如下:

《自然》網站(www.nature.com)

物理學家首次觀察到夸克間的量子糾纏

科學家首次觀察到了夸克之間的量子糾纏。此項突破在瑞士日內瓦附近的歐洲核子研究中心(CERN)完成,可能爲進一步探索高能粒子中的量子信息打開大門。

幾十年來,科學家們一直在測量電子和光子等粒子的量子糾纏,這種現象通常在低能量或“安靜”的環境中較容易測量,比如量子計算機所需的超低溫環境。然而,在像大型強子對撞機(LHC)中,質子碰撞是相對嘈雜和高能量的,這讓從這些高能量碰撞的碎片中測量量子糾纏變得更加困難。

爲了在大型強子對撞機中觀察到量子糾纏,ATLAS探測器的物理學家分析了約100萬對頂夸克和反頂夸克——它們是已知最重的基本粒子及其反物質對應體。研究人員在去年9月宣佈了這一發現,並在最新一期的《自然》(Nature)雜誌上詳細報告了這一成果。與此同時,CMS探測器的物理學家也在今年6月發佈在預印本服務器arXiv上的報告中證實了這一觀察結果。

科學家並不懷疑頂夸克對會產生量子糾纏。粒子物理學的標準模型——目前解釋基本粒子及其相互作用的理論框架——本質上基於量子力學,但最新的測量結果依然具有重要價值。

《科學》網站(www.science.org)

“不朽”生物或揭示傳染性癌症的奧秘

傳染性癌症是生物學中最奇特的現象之一。這種腫瘤細胞可以像傳染病一樣從一個個體擴散到另一個個體。袋獾幾乎被兩種傳染性腫瘤滅絕,而另一種則會在狗的生殖器上引發惡性腫瘤。

這些癌症是一個進化謎團:某些腫瘤是如何,以及爲什麼能夠跨物種傳染?

科學家或許即將解答這一問題。在一篇發表在《英國皇家學會學報B》(Proceedings of the Royal Society B)上的研究中,法國國家科學研究中心(CNRS)的研究人員報告了一種實驗室中自發產生的傳染性腫瘤。這一發現來自於水螅——一種小型海葵狀的淡水動物。衆所周知,水螅極易患癌。研究人員希望,這一發現能幫助更好地理解腫瘤如何發展、進化並擴散,從而最終爲預防或控制野生動物中的傳染性癌症提供線索。

水螅以“長生不老”聞名:健康的個體似乎能夠無限期存活而不顯現衰老跡象,甚至可以再生損傷的部分。然而,水螅也容易患癌症。圈養的野生水螅經常長出腫瘤,這使它們成爲研究癌症發生機制的理想對象。由於水螅是無性繁殖動物——通過“萌芽”產生自己的克隆體,研究人員可以追蹤遺傳因素在癌症發生中的作用。

爲了驗證腫瘤是否是從親本水螅遺傳而來,研究小組還篩查了沒有癌症的水螅無性繁殖後代。結果顯示,來自癌症父母的水螅患腫瘤的概率是無腫瘤父母后代的四倍,儘管它們的基因完全相同。

《每日科學》網站(www.sciencedaily.com)

1、用絲綢和石墨烯製成的柔性電路即將問世

絲綢作爲珍貴商品,已有數千年曆史。現在,它有望引領微電子和計算機領域的全新方向。

雖然絲蛋白已被用於設計電子產品,但其應用範圍一直受限,部分原因在於絲纖維的複雜結構。然而,由美國能源部西北太平洋國家實驗室(PNNL)領導的研究團隊已突破這一難題。他們在《科學進展》(Science Advances)雜誌上報告稱,研究團隊在石墨烯(一種導電性優異的碳基材料)上成功形成了一層均勻的二維絲蛋白膜。

這種新型材料——石墨烯與絲蛋白的結合——有望成爲可調諧的敏感晶體管,應用於可穿戴和植入式健康傳感器。PNNL團隊還看到了其在計算神經網絡中的潛力,作爲關鍵組件構建“憶阻器”,模仿大腦功能並推動神經網絡的發展。

研究人員通過精確控制實驗室條件,使絲蛋白片層高度有序排列,並形成常見的平行β-片結構。成像研究和理論計算表明,這些薄膜具有穩定的自然結構,其厚度不到DNA鏈的一半,支持生物電子工業的小型化趨勢。

此研究是控制功能電子元件絲層的第一步,未來的關鍵研究領域包括提高絲綢集成電路的穩定性與導電性,以及探索其在生物可降解電子產品中的應用潛力。

2、韋伯望遠鏡揭示星系碰撞的更多細節

天文學家對Arp 107星系的研究揭示了恆星形成的細節,以及數億年前兩個星系碰撞的過程。Arp 107位於小獅座(Leo Minor),距地球約4.65億光年。

Arp 107由一對碰撞中的星系組成。早在2005年,美國宇航局(NASA)的斯皮策太空望遠鏡曾用紅外線觀測這一區域,但詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)提供了更高的分辨率。

韋伯望遠鏡的觀測顯示了兩星系內的恆星及其相互作用,清晰展示了一條由恆星和氣體組成的“橋樑”,這些氣體是在星系交互過程中被拉出的。

其中一個是螺旋星系,屬於塞弗特星系羣;另一個是橢圓星系,以類星體爲主。塞弗特星系因比類星體更接近、更便於觀測,成爲研究低能光(如紅外線)現象的理想目標。

韋伯望遠鏡捕捉到了這對星系的合併過程,這一過程可能持續數億年。隨着碰撞後的重建,Arp 107星系的形態將會發生變化,併爲未來的天文學家提供更多研究機會。

《賽特科技日報》網站(https://scitechdaily.com)

1、人工智能揭開埋藏在沙粒中的數百萬年曆史

斯坦福大學的研究人員開發了一款名爲SandAI的人工智能工具,能夠揭示跨越數億年的石英砂顆粒的歷史。SandAI可以精準識別風、河流、海浪或冰川是如何形成並沉積這些沙粒的。

該工具爲研究人員提供了一個獨特的窗口,幫助揭示過去的地質歷史,特別是那些沒有化石等其它線索保存的時代和環境。SandAI的微結構分析方法還可以用於法醫學領域,例如打擊非法採砂行爲。

該研究發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。

傳統上,微結構分析是依靠放大鏡和顯微鏡手動完成的,分析結果主觀且耗時。通過引入機器學習,SandAI使沙粒的微觀分析變得更爲定量、客觀,並可廣泛應用。它還能分析單個沙粒,提供更完整的評估。

研究團隊已將SandAI在線發佈,供公衆使用,並計劃根據反饋繼續改進工具。

2、決定癌症免疫療法成功的5個關鍵因素

免疫療法通過激活免疫系統來靶向腫瘤,徹底改變了癌症治療方式。然而,只有20%至40%的患者表現出積極反應,不同癌症類型的反應率也不同。確定哪些患者將從免疫治療中受益是研究的主要方向之一。

許多研究探索了腫瘤的獨特特徵、周圍微環境和患者的免疫系統。儘管取得了這些進展,但目前尚不清楚哪些生物標誌物反映了相同的潛在因素,或者有多少不同的因素獨立地影響了這種治療的成功。

西班牙巴塞羅那生物醫學研究所(IRB Barcelona)的研究人員已確定了5個關鍵因素,它們影響了患者對檢查點抑制劑(CPI)療法的反應及生存率。CPI是一種廣泛用於癌症治療的免疫療法。這一發現發表在《自然遺傳學》(Nature Genetics)雜誌上,爲癌症個性化治療帶來新的希望。

研究人員確定的5個關鍵因素是:腫瘤突變負擔(TMB);有效T細胞浸潤;腫瘤微環境中轉化生長因子β(TGF-β)的活性;患者既往治療史;以及腫瘤增殖潛力。這些因素與不同癌症類型的CPI療效有關,研究團隊通過六個獨立人羣共1491名患者的數據驗證了這一結論。(劉春)