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《科学》(20220617出版)一周论文导读

《科学》(20220617出版)一周论文导读

《科学》(发表20220617)一周论文简介

编译|李岩

科学,2022年6月17日,VOL376,ISSUE6599

《科学》2022年6月17日第376卷第6599期

材料科学材料科学

本体感受三维架构机器人元材料的设计和打印

3D建筑机器人超材料的设计和打印

▲作者:华晨翠、德胜耀、RYANHENSLEIGHetal。

▲链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn0090

▲摘要:

增材制造技术的进步使得利用刺激响应材料创建设计的三维结构成为可能。与紧密集成传感、驱动和控制功能的生物系统不同,很少有建筑材料具有类似的系统复杂性。

我们报告了一种设计和制造方法,用于创建一类能够进行多自由度运动的机器人超材料,放大特定方向上的应变以响应电场(反之亦然),从而实现自感知和反馈控制。有计划的运动。

这些机器人超材料由形成3D晶格的压电、导电和结构元件网络组成。由此产生的材料充当主动感知和移动的本体感受微型机器人。

▲摘要:

增材制造技术的进步使得能够创建具有设计的三维(3D)架构的刺激响应材料。在规定方向上放大应变以响应电场(反之亦然),从而实现具有自感知和反馈控制的程序化运动。这些机器人元材料由压电、导电和结构元素网络组成,交织成设计的三维晶格。由此产生的架构材料充当主动感知和移动的本体感受微型机器人。

基于光子集成电路的掺铒放大器

基于光子集成电路的掺铒放大器

▲作者:杨柳、哲如秋、辛如杰等。

▲链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo2631

▲摘要:

掺铒光纤放大器彻底改变了长距离光通信和激光技术。铒离子可以为光子集成电路的高效光放大提供基础,但由于输出功率不足,铒离子的应用仍然不现实。

在这里,我们展示了一种基于光子集成电路的掺铒放大器,其输出功率达到145mW,小信号增益超过30dB,可与商用光纤放大器相媲美,并超过最先进的III-V异构集成半导体放大器。

我们将离子注入应用于超低损耗氮化硅(Si3N4)光子集成电路,使孤子微梳输出功率效率提升100倍,实现低噪声光子微波发生和波分复用光通信的功率要求。氮化硅光子集成电路增益能够实现各种光纤器件的小型化,例如高脉冲能量飞秒锁模激光器。

▲摘要:

掺铒光纤放大器彻底改变了长距离光通信和激光技术。——与商用光纤放大器相当,超越最先进的III-V族异构集成半导体放大器。我们将离子注入应用于超低损耗氮化硅(Si3N4)光子集成电路,可将孤子微梳输出功率提高100倍,满足光通信中低噪声光子微波产生和波分复用的功率要求赋予Si3N4光子集成电路增益可以使各种基于光纤的器件小型化,如高脉冲能量飞秒锁模激光器。

物理

具有可调相互作用的一维费米气体中的自旋电荷分离

具有可调相互作用的一维费米气体中的自旋电荷分离

▲作者:RUWANSENARATNE、DANYELCAVZOS-CAVAZOS、SHENGWANGetal。

▲链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn1719

▲摘要:

仅限于周期性势的超冷原子已被证明是复杂多体系统量子模拟的强大工具。我们将费米子限制在一维,并实现了Tomonaga-Luttinger液体模型,该模型描述了费米子低能激发的高度集体性质。

我们使用布拉格光谱直接激发各种排斥相互作用强度的自旋波或电荷波。我们观察到,随着相互作用的增加,自旋和电荷激发的速度向相反方向移动,这是自旋电荷分离的标志。

激发光谱在数量上与Yang-Gaudin模型和Tomonaga-Luttinger液体理论的精确解一致。此外,我们确认了能带曲率和后向散射的非线性校正对该理论的影响。

▲摘要:

限制在周期势的超冷原子已被证明是复杂多体系统量子模拟的强大工具。我们将费米子限制在一个维度上以实现Tomonaga-Luttinger液体模型,该模型描述了我们使用布拉格光谱直接激发自旋电荷波以产生不同强度的排斥相互作用。我们观察到,随着相互作用的增加,自旋和电荷激发的速度向相反方向移动,这是自旋电荷分离的一个标志。激发光谱与杨高德的精确解在数量上一致模型和Tomonaga-Luttinger液体理论。此外,我们还确定了由能带曲率和后向散射引起的对该理论的非线性修正的影响。

地球科学地球科学

全球海洋的长期石油污染

全球海洋长期石油污染

▲作者:颜柱东、永学柳、传民虎等。

▲链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm5940

▲摘要:

海面的浮油来自自然渗漏或人为排放。迄今为止,它们的全球分布以及相对的自然和人为影响仍不清楚。

在这里,通过分析2014年至2019年的563,705张Sentinel-1图像,我们提供了第一个全球浮油地图及其来源(自然渗漏、平台和管道)的详细清单。约90%的浮油分布在海岸线160公里范围内,21个高密度浮油区与航道重合。

基于浮油面积量化的人为排放比例比自然渗漏比例大一个数量级(94%对6%),这与1990-1999年期间基于体积量化的估计相反(54%与46%)。我们的研究结果表明,当今人类活动对海洋石油污染的影响可能被大大低估。

▲摘要:

海洋浮油可归因于自然渗漏或人为排放。迄今为止,其分布以及相对自然和人为排放的全球情况仍不清楚。在这里,通过分析2014年至2019年的563,705张Sentinel-1图像,我们提供了第一个全球浮油地图以及静态和持久性来源(自然渗漏、平台和管道)的详细清单s).大约90%的浮油在160公里的海岸线范围内,其中21个高密度浮油带与航运路线吻合良好。按浮油面积量化,人为排放的比例比自然渗漏大一个数量级(94比6%),与之前1990-1999期间按体积量化的估计形成鲜明对比(54%与46%)。我们的研究结果表明,当今的人类活动海洋石油污染的贡献可能被大大低估了。

冰川支持着21世纪末海冰条件下持续存在的独特且未记录的北极熊亚群

冰川使未记录的北极熊亚群得以生存到21世纪末

▲作者:KRISTINL.LAIDRE、MEGANA.SUPPLE、ERIKW.BORNetal。

▲链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abk2793

▲摘要:

北极熊很容易受到气候变暖的影响,因为它们依赖海冰,而海冰正在迅速融化。我们提供了第一个证据,证明格陵兰岛东南部存在遗传独特、独立的北极熊种群。

这些北极熊所面临的海冰条件与21世纪末高纬度北极地区的海冰条件相似,每年的无冰期持续时间比该物种估计的禁食阈值长100天。虽然大多数生活在北极的北极熊依靠一年一度的海冰来捕猎海豹,但格陵兰岛东南部的北极熊却拥有由淡水冰川组成的全年进食环境。

这表明海洋冰川虽然数量有限,但仍可能充当未被认可的气候避难所。格陵兰岛东南部的北极熊是世界上第20个北极熊亚群。为了保护物种的遗传多样性和进化潜力,有必要保护这个种群。

▲摘要:

北极熊很容易受到气候变暖的影响,因为它们依赖海冰,而海冰正在迅速减少。对该物种的保留。北极大部分地区的北极熊依靠一年一度的海冰来捕捉海豹,而东南部的绿地熊则拥有一个以淡水冰川混合物形式的全年狩猎平台。作为世界上第20个北极熊亚群,有必要保护该物种的遗传多样性和进化潜力。

考古学考古学

干旱与社会变革:伊斯兰教晚期阿拉伯出现的环境背景

干旱与社会变革:古代阿拉伯伊斯兰教兴起的环境背景

▲作者:DOMINIKFLEITMANN、JOHNHALDON、RAYMONDS.BRADLEYetal。

▲链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/科学.abg4044

▲摘要:

在阿拉伯地区,公元六世纪上半叶希米亚王国的灭亡为标志。直到公元525年,希米亚里王国一直是阿拉伯半岛的统治者。

随后发生了重要的社会和政治变革,导致了阿拉伯政体的解体。在这里,我们展示了阿拉伯南部附近的水文气候记录,包括来自阿曼北部的新的高分辨率石笋记录。

这些记录清楚地表明,该地区在公元6世纪经历了前所未有的干旱,最严重的时期发生在公元500年至530年之间。我们认为,这种干旱破坏了希米亚尔王国的恢复能力,从而促成了社会变革,从而促成了伊斯兰教的出现。

▲摘要:

在阿拉伯,公元六世纪上半叶以希迈尔的灭亡为标志,希迈尔是阿拉伯的主导力量,直到公元525年。随之而来的是重要的社会和政治变化,促进了阿拉伯主要政体的解体。在这里,我们展示了阿拉伯南部周围的水文气候记录,包括来自阿曼北部的新的高分辨率石笋记录。这些记录清楚地表明了不存在的历史记录。公元六世纪期间发生了严重的干旱,其中最严重的干旱持续在公元500年至530年之间。我们认为,这种干旱破坏了希迈亚的复原力,从而促成了社会变革,而伊斯兰教正是从这些变革中诞生的。

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