• 硒化铟中基于手性诱导隧穿电流的自旋极化检测：开启凝聚态物理新视野

  在凝聚态物理的奇妙世界里，科学家们一直致力于探索物质的新奇相态，理解诸如超导、磁性材料和拓扑相等复杂的相关电子态。其中，对称性破缺在这些研究中扮演着关键角色，而手性（Chirality）作为对称性破缺的基本属性，广泛存在于从生物分子到凝聚态物理等众多领域。它就像一把隐藏的钥匙，可能开启许多未知现象的大门，比如自发旋向有序和超导性。然而，在硒化铟（InSe）这种材料中，光手性与电子自旋之间的相互作用以及磁场对其产生的隧穿光电流的影响，此前还未被完全揭示。为了解开这些谜团，来自瑞士洛桑联邦理工学院（École Polytechnique Fédérale de Lausanne，EPFL）等机构的

  来源：Nature Materials

  时间：2025-01-23

• 二维切克劳斯基法制备高质量单晶 MoS2：开启下一代集成电路新篇

  批量生产单晶二维（2D）过渡金属二硫属化物是制造下一代集成电路的先决条件之一。目前实现二维材料晶圆级高质量结晶的策略，主要是合并单向排列、尺寸各异的区域。然而，晶格平移导致的合并不完善区域，会产生高缺陷密度和低器件均匀性，限制了二维材料的应用。研究人员建立了一种二维空间的液 - 固结晶方法，能够快速生长出无晶界的厘米级单晶 MoS2区域。得到的大尺寸 MoS2单晶具有超高均匀性和高质量，缺陷密度极低。对由该 MoS2制成的场效应晶体管（FET）进行统计分析，结果显示器件良品率高，迁移率变化极小，这使得该 FET 成为先进标准的单层 MoS2器件。这种二维切克劳斯基法，为制造高质量、可扩展的二维

  来源：Nature Materials

  时间：2025-01-23

• 突破效率瓶颈：全钙钛矿叠层太阳能电池凭（100）取向优化迈向超 29% 高效新时代

  整体式全钙钛矿叠层太阳能电池（All-perovskite tandem solar cells）是突破单结太阳能电池效率极限的一种很有前景的方法。然而，宽带隙钙钛矿子电池（wide-bandgap perovskite subcell）存在显著的开路电压（open-circuit voltage）损失，这阻碍了功率转换效率（power-conversion efficiency）的进一步提升。在本研究中，研究人员制备出（100）晶体取向得到优化的宽带隙钙钛矿薄膜，这种薄膜能够抑制非辐射复合。研究表明，在薄膜表面使用二维钙钛矿（two-dimensional perovskite）作为中间相，

  来源：Nature Materials

  时间：2025-01-23

• DNA 纳米筏重塑合成细胞形态并形成膜通道：解锁合成生物学新可能

  在微观的细胞世界里，细胞形态如同其 “外貌特征”，对细胞的功能起着核心作用。从分子层面到微观尺度，细胞形态决定了细胞各组分如何相互识别、互动与响应。然而，这个 “外貌” 常常是转瞬即逝的，并且很难按照人们的意愿进行重新编程。就好比细胞形态是一座难以随意改造的复杂建筑，科学家们一直渴望找到改造它的 “钥匙”。在合成生物学领域，研究人员试图通过自下而上的方法，像搭建积木一样构建人工模拟细胞，以此来深入理解细胞的奥秘。DNA，凭借其独特的序列特异性和可预测的相互作用，成为了理想的 “积木材料”。此前，科学家们利用 DNA 制造出各种结构来模拟细胞膜塑形蛋白和通道蛋白，虽然取得了一定成果，但距离完全复

  来源：Nature Materials

  时间：2025-01-23

• 有机太阳能电池新突破：20.82% 高效率且厚活性层耐受性强，结晶序列调控开启光伏新篇

  大面积太阳能面板的印刷需要具有厚活性层的先进有机太阳能电池（OSCs）。然而，增加活性层厚度通常会导致功率转换效率（PCE）显著下降。在此，研究人员开发了一种名为 AT-β2O 的有机半导体调节剂，用于调节活性层中各组分的结晶序列。当在供体（D18-Cl）和受体（N3）的共混物中添加 AT-β2O 时，N3 在 D18-Cl 之后结晶，这一现象与二元 D18-Cl:N3 共混物中观察到的共结晶不同。这种对结晶动力学的调控有利于在活性层中形成体异质结梯度垂直相分离，同时伴随着受体的高结晶度和厚膜中平衡的电荷载流子迁移率。由此制备的单结有机太阳能电池认证功率转换效率超过 20%，在 100 - 4

  来源：Nature Materials

  时间：2025-01-23

• 重大突破！首次观测到自旋 - 1 三角晶格中双磁振子束缚态的玻色 - 爱因斯坦凝聚

  在有序磁体中，基本激发是遵循玻色 - 爱因斯坦统计的自旋波（磁振子，magnons）。与超导体中的库珀对类似，磁振子在吸引相互作用下可配对形成束缚态。塞曼（Zeeman）与磁场的耦合能通过量子临界点调节粒子密度，在临界点之外，预测存在 “隐藏秩序”。本文报道了在 Na2BaNi(PO4)2中直接观测到双磁振子束缚态的玻色 - 爱因斯坦凝聚。全面的热力学测量证实了饱和场处的二维玻色 - 爱因斯坦凝聚量子临界点。进行了非弹性中子散射实验以建立微观模型。精确解揭示了稳定的双磁振子束缚态，电子自旋共振和核磁共振实验进一步证实了这一点，表明量子临界点源于对凝聚，饱和场以下的相可能是长期寻找的自旋向列相。

  来源：Nature Materials

  时间：2025-01-23

• 电还原亲电体构建固态锂金属电池界面层实现高稳定性和高能量密度

  全固态锂金属电池(All-solid-state Li metal batteries, ASSB)虽具备高安全性和能量密度优势，却受困于固态电解质(Solid-State Electrolyte, SSE)的化学不稳定性——低电压下易被还原、高电压下易分解，加之锂枝晶不可控生长，导致电池面临锂可逆性差、电极负载量低、需高温高压操作等瓶颈。突破性进展源自一类还原性亲电体材料：当其与金属-亲核材料（如硫化物基SSE）接触时，会自发捕获电子和阳离子发生电化学还原，在材料表面原位构筑"固态还原亲电界面层"(Solid Reductive-Electrophile Interphase, SREI)。

  来源：Nature Materials

  时间：2025-01-23

• 首次捕捉关键中间体！解析阴极腐蚀中铂氢化物形成机制的重要突破

  阴极腐蚀（Cathodic corrosion）是一种在适度负电位下腐蚀金属的电化学现象。虽然阴极腐蚀可能是通过形成含金属阴离子发生的，但这种中间物种尚未被观测到。为解决这一长期争议，研究借助 X 射线吸收光谱（X-ray absorption spectroscopy）提供了相关证据。通过高能量分辨率 X 射线吸收近边结构（High-energy-resolution X-ray absorption near-edge structure）实验，对铂纳米颗粒（platinum nanoparticles）在 10 mol・l−1 NaOH 溶液中的阴极腐蚀过程进行表征。实验检测到腐蚀过程中

  来源：Nature Materials

  时间：2025-01-23

• 跨越原子薄膜实现拓扑绝缘体的双面范德华外延：解锁量子异质结构新突破

  原子级薄的范德华（vdW）薄膜为量子异质结构的外延生长提供了材料平台。然而，与三维体晶体的远程外延生长不同，由于范德华相互作用较弱，二维材料异质结构跨原子层的生长受到了限制。在这里，研究人员报告了通过原子薄膜进行范德华层状材料的双面外延。研究人员利用分子束外延法，在原子级薄的石墨烯或六方氮化硼（h-BN）的两个表面上生长范德华拓扑绝缘体 Sb2Te3和 Bi2Se3，这两种材料作为悬浮的二维范德华衬底层。研究人员制备了同质和异质双面范德华拓扑绝缘体隧道结，原子级薄的六方氮化硼作为具有陡峭且外延界面、能保持晶体动量守恒的隧穿势垒。通过对这些器件进行场角相关的磁隧穿光谱测量，研究人员揭示了在界面处

  来源：Nature Materials

  时间：2025-01-23

• 解析全球谷物贸易成本异质性：构建高效粮食贸易体系的关键

  在全球粮食体系中，粮食安全至关重要。自 1995 年至 2018 年，全球农业和食品贸易规模大幅增长，国际贸易在保障粮食供应方面发挥着关键作用。然而，当前粮食贸易仍面临诸多挑战。一方面，粮食进口成本在不同国家和地区差异显著，生产、运输、贸易政策等多方面因素都在影响着成本高低 。例如，生产投入成本在不同国家可相差数倍，运输成本也因距离、运输方式等因素波动明显。另一方面，此前对于国际农产品贸易到岸成本（landed cost，即从产地到消费者的跨境成本）的规模、空间分布以及成本构成，缺乏深入且全面的了解 。这些问题阻碍了全球粮食贸易体系的高效运行，也对粮食安全构成潜在威胁。为了解决这些问题，来自牛

  来源：Nature Food

  时间：2025-01-23

• 灌溉与氮肥协同优化：美国玉米大豆应对气候变化的高效资源策略

  摘要：气候变化给农业和作物生产带来严峻挑战，然而氮肥和水输入在适应气候变化中的联合作用在很大程度上被忽视了。在此，研究人员通过利用美国县级数据（2008 - 2020 年）建立回归模型，证明了灌溉和氮肥输入的综合优化是抵消与气候相关的产量损失的最具资源效率的策略。在升温 1.5°C（3°C）的情景下，该方法意味着玉米每年的灌溉取水量需增加 62%（67%），大豆的灌溉取水量则需减少 65%（58%）；同时，玉米的氮肥投入每年要增加 4%（13%），大豆的氮肥投入每年要增加 10%（130%） 。这一策略能使玉米不可持续的灌溉取水量减少 73%（56%），大豆减少 26%（28%），从而提高水资

  来源：Nature Food

  时间：2025-01-23

• 美国州级政策难达联邦食物浪费削减目标：深度剖析与展望

  在当今世界，食物浪费已成为一个不容忽视的严峻问题。全球约 13% 的食物在收获到分销的早期阶段损失，还有 19% 在零售、餐饮和家庭等面向消费者的阶段被浪费 。食物系统产生的温室气体（GHG）排放占人为排放的三分之一，而食物浪费就占全球这些排放的 8 - 10%，在美国更是占到城市垃圾填埋场甲烷排放的 58%。这不仅浪费了有限的资源，还对本就紧张的食物系统造成了巨大的环境、经济和社会负担。为了应对这一挑战，联合国将到 2030 年人均全球食物浪费减半和减少食物损失纳入可持续发展目标（SDGs）框架。美国作为全球第三大食物损失与浪费（FLW）产生国，也制定了相应目标，即到 2030 年将 201

  来源：Nature Food

  时间：2025-01-23

• 绘制全球干旱地区食草动物放牧压力分布图：保障粮食安全的关键一步

  干旱地区放牧养活了全球数百万人，但管理不善时会威胁粮食安全。研究整合了全球 760 个干旱地区牲畜和野生食草动物粪便质量数据（这些数据代表了对食草行为的独立测量），绘制出高分辨率地图。研究表明，全球范围内牲畜和野生食草动物的放牧活动是相互分离的，还确定了非洲、欧亚草原、印度、澳大利亚和美国等地食草动物活动的热点区域。野生食草动物粪便质量与总有机氮呈负相关，而估算的牲畜粪便量与土壤总有机氮在场地层面存在强相关性。用粪便质量作为食草动物数量的替代指标，能实现基于实地的标准化放牧压力测量，且能兼顾不同类型的食草动物。这有助于改进食草动物密度建模，为依赖干旱地区放牧牲畜获取食物的人群提供更好的管理方法

  来源：Nature Food

  时间：2025-01-23

• 精准洞察饮食真相：6497 例双标水测量推导方程助力甄别错误饮食报告

  在探索饮食与健康关系的旅程中，营养流行病学始终致力于揭示膳食暴露与慢性疾病之间的奥秘。然而，现有的膳食摄入评估工具却像是布满漏洞的 “筛子”，难以精准衡量人们的真实饮食情况。常见的食物频率问卷，依赖人们对长时间内各类食物摄入频率的回忆，记忆的偏差、对食物量估计的不准确，甚至有意无意的隐瞒或夸大，都使得数据的可信度大打折扣。而像食物摄入日记、24 小时回忆等短期评估工具，同样面临着诸多问题，比如记录期间人们可能改变饮食习惯，且每日食物摄入量的巨大差异也让这些工具难以准确反映日常饮食水平。这些问题带来的后果不容小觑。曾经，由于错误地认为肥胖人群能量摄入极低，学界在很长一段时间内错误地将肥胖归因于能

  来源：Nature Food

  时间：2025-01-23

• 应对气候变化：高性价比策略助力水稻增产与减排

  水稻是产生温室气体（GHGs）和氮污染的 “大户”。当前，已有不少最佳管理实践（Best Management Practices）来提升当下气候条件下水稻生产的可持续性，但在未来气候情景中，这些措施的适应性和效果还存在很大不确定性。研究人员在全球水稻产区的各个网格区域，评估了 49 种最佳管理实践，考量它们在未来气候条件下，对提高水稻产量、减少温室气体排放以及降低氮污染方面的表现，并为每个网格区域都制定了最佳的气候适应措施。结果显示，实施这些适应策略，能让全球水稻产量提升 36%，同时使温室气体排放和氮损失分别减少 23% 和 32%。这一举措在保障粮食供应、节约资源、缓解气候变化以及保护环

  来源：Nature Food

  时间：2025-01-23

• 三金属铋(I)基π-烯丙基阳离子：重主族元素π电子离域的首例稳定范例

  在有机化学教科书中，π-烯丙基阳离子(C3H5+)作为解释分子轨道理论和共振现象的经典模型已有百年历史。这种由三个sp2杂化碳原子通过1.5键级相互连接的体系，其电子离域特性启发了无数催化反应设计。然而，当化学家试图用更重的元素复现这一结构时，却遭遇了巨大挑战——特别是对于周期表第六周期的铋(Bi)，其6p轨道的高度扩散性和强相对论效应使得传统成键理论难以预测。马克斯·普朗克研究所的Davide Spinnato、Josep Cornella团队与Frank Neese合作，在《Nature Chemistry》报道了首例基于三连续铋(I)中心的稳定π-烯丙基阳离子类似物。研究人员通过将前驱体

  来源：Nature Chemistry

  时间：2025-01-23

• 突破合成难题：制备单晶 sp2 - 碳连接共价有机框架（sp2c - COFs）为自旋电子器件赋能

  sp2 - 碳连接共价有机框架（sp2c - COFs）是一类具有由 sp2碳连接的重复有机单元的晶态多孔聚合物，因其坚固的骨架和可调节的半导体性质，受到越来越多的关注。具有明确结构的单晶 sp2c - COFs 是研究基础物理性质和器件性能的理想平台。然而，坚固的烯烃键抑制了基于可逆反应的晶体自校正，导致生成多晶或无定形聚合物。在此，研究人员报道了一种通过亚胺 - 烯烃转化策略来制备单晶 sp2c - COFs 的方法。分离得到的单晶呈现出矩形纳米管状区域，尺寸可达约 24μm×0.8μm×0.8μm，且具有约 1.1nm 的永久孔隙分布。高度共轭的烯烃连接赋予晶体增强的电子连通性，使其具有

  来源：Nature Chemistry

  时间：2025-01-23

• 对称破缺策略开启三维共价有机框架（COFs）合成新篇，助力天然气液回收关键突破

  三维（3D）共价有机框架（COFs）在众多应用领域极具潜力。然而，传统使用规则构建模块的设计方法，限制了 3D COFs 的结构多样性。研究人员通过采用对称性降低的八连接构建模块的方法，设计并合成了两种 3D COFs，分别命名为 JUC-644 和 JUC-645 。利用连续旋转电子衍射和高分辨率透射电子显微镜解析其结构，发现了一种独特的双链结构连接方式，这在 COFs 中较为罕见。研究人员将这些结构解构为 [4 + 3 (+ 2)]-c 网络，得到了六种不同的拓扑结构。此外，JUC-644 对 C3H8和 n-C4H10展现出高吸附容量（在 298 K 和 1 bar 下，分别为 11.2

  来源：Nature Chemistry

  时间：2025-01-23

• 构象可切换的伪立方体金属有机笼：动态自适应客体封装的新策略

  在分子识别领域，金属有机笼(Metal-Organic Cage, MOC)因其精确的腔体结构成为理想的主客体材料。然而传统MOC的刚性框架如同"铁板一块"，只能容纳尺寸匹配的"钥匙"，严重限制了其在复杂化学环境中的应用潜力。这就像试图用固定大小的收纳盒装载从乒乓球到篮球的各类物品——要么装不下，要么浪费空间。自然界早已给出解决方案：蛋白质通过构象变化动态调节结合位点，实现"一钥多锁"的智能识别。受此启发，剑桥大学的研究团队在《Nature Chemistry》发表突破性成果，设计出全球首个构象可编程的伪立方体金属有机笼。研究团队采用多技术联用策略：通过核磁共振氢谱(1H NMR)和扩散排序谱

  来源：Nature Chemistry

  时间：2025-01-23

• 银纳米团簇与有机大环自组装手性离子共晶：开启功能固态纳米材料设计新篇

  原子精确的纳米团簇（nanoclusters）能够组装成具有独特电子、磁性、光学和催化性质的有序超晶格。纳米团簇与功能性有机分子的共结晶为获得更广泛的结构和性质提供了机会，但在合成控制上颇具挑战。在这里，介绍了一种超分子方法，用于引导原子精确的银纳米团簇组装成一系列结构和性质可调的纳米团簇 - 有机离子共晶（nanocluster-organic ionic co-crystals）。通过利用阴离子银纳米团簇与不同大小的阳离子有机大环之间的非共价相互作用，可以操控纳米团簇表面配体的取向，从而实现具有大手性光学效应的对映纯纳米团簇 - 有机离子共晶的原位拆分。除了手性之外，这种共晶组装方法通过超

  来源：Nature Chemistry

  时间：2025-01-23

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