近日,由清华大学材料学院李千助理教授和美国阿贡国家实验室Haidan Wen博士等人组成的研究团队首次实验观测到铁电极化涡旋在亚太赫兹频段的多个集体晶格振荡模式,并发现一种具有大应变与电场调谐性的涡旋软模(vortexon)。该研究工作是近年来基础铁电物理学的一个重大突破,其发现的涡旋畴的动态性质在5G/6G微波介电、太赫兹光电子等新兴领域均有潜在应用前景,并在方法学层面上树立了材料超快结构动力学研究的新范式。
铁电材料的自发极化来源于晶胞内部正、负离子的相对反向位移,这些位移在不同晶胞间通常以平行方式排列。在特定的弹性、静电边界条件下(如在PbTiO3/SrTiO3铁电体/介电体超晶格中),离子极化位移会偏离平行排列而产生连续旋转状态,由此可形成新颖的极化拓扑结构,包括极化涡旋(polar vortex)、极化斯格明子(polar skyrmion)等。目前,人们对这些新颖极化拓扑结构的研究主要侧重于对其静态极化组态的观察分析,而对其动力学行为仍停留在推测阶段,还没有任何实验手段对这些推测进行证实,也尚不清楚形成的拓扑结构是否存在新的软模以及它们在超快时间尺度的动力学性质。
(a)涡旋动态响应理论频谱(b)涡旋软模的运动方式(c)实验示意图
针对上述问题,该研究通过硬X射线自由电子激光散射实验,并结合动力学相场模型与原子尺度模型两种模拟方法,对强场太赫兹脉冲激发下(PbTiO3)16/(SrTiO3)16超晶格薄膜中极化涡旋在百飞秒量级的时间分辨率下的超快动力学进行了研究。实验中,通过测量极化涡旋的X射线衍射强度随泵浦-探测延迟时间的变化曲线,分析得到了主要位于 THz(293K)附近和 THz两个频域的模式。二者在实空间分别对应于相邻涡旋从直线排列开始横向振动的模式和更复杂的、具有涡旋壁扭转与呼吸等特征的动力学模式。此外,该研究还揭示了涡旋集体动力学模式的频率和振幅的可调谐性,通过改变样品温度产生热应变,观察到了低频横向振动模式的频率显著变化,表现出典型的软模行为(即涡旋软模)。计算结果与实验结果在响应模式频率、激发选择性以及模拟X射线衍射信号等方面有着较好的吻合。
实验中(a)293 K下 THz模式(b) THz模式及(c)二者对应频谱的温度演化
4月15日,上述研究工作以“极化涡旋的亚太赫兹集体动力学”(Subterahertz collective dynamics of polar vortices)为题,以封面文章形式在线发表于《自然》(Nature)期刊。《自然》同期刊登了由法国皮卡第大学伊格尔·卢克扬恰克(Igor Luk’yanchuk)教授和瑞士Terra Quantum AG公司瓦列里·维勒克(Valerii M. Vinokur,2020年菲列兹·伦敦奖获得者)博士所作的评论文章《铁电涡旋动力学的发现》(Dynamics of ferroelectric vortices revealed),对该工作的基础科学价值及潜在应用背景给予了高度评价,称“该研究发现的振荡模式将有助于将太赫兹半导体器件缩小到纳米量级,并实现电场驱动的高速高密度数据处理”。
李千助理教授为本论文的第一作者,其在博士后期间合作完成了该工作的主要部分,其后在清华完成了部分相场模拟工作和论文投稿。工作得到国家自然科学基金基础科学中心项目的资助。
论文链接:
杂交水稻,顾氏小盗龙,x射线晶体图,远古翔兽这种哺乳动物,北京猿人的同位素年龄等等。
量子通信是当下热门的科研话题之一。
但由于光子的衰减,量子通信会被距离所限制, 这些光子就正如神话故事里的“牛郎”和“织女”一样,被分隔在光纤两端 。
如果说牛郎织女可以靠着“鹊桥”每隔一年相会一次。
那么在量子世界里,能让“光子牛郎”和“光子织女”相遇的“鹊桥”就是 “量子中继” 。
中国科学技术大学郭光灿院士团队 李传锋、周宗权研究组 利用固态量子存储器和外置纠缠光源,首次实现两个 吸收型量子存储器之间的量子纠缠 ,并演示了多模式量子中继。
该研究成果登上国际著名学术期刊《Nature》新一期封面,这也是中国量子存储和量子中继领域的重大进展。
受限于光子数在光纤中的指数衰减,远程量子纠缠的传输距离被限制在百公里水平。
中科大科研团队是这么描绘远程量子纠缠传输难题:“通过光纤向距离一千公里外的地方每秒发射一百亿个光子,要花三百年才能接收到一个光子。”
距离问题,就成了当下量子网络建设亟待解决的问题之一 。
为此,科学家们提出量子中继的思想,即将远距离传输划分为若干短距离基本链路,先在基本链路的两个临近节点间建立可预报的量子纠缠,然后通过纠缠交换技术进行级联,从而逐步扩大量子纠缠的距离。
通俗易懂来讲: 如果直接发送光子很困难,那么可以像短跑接力一样,将光子分段传输,从而实现远距离通信。
这其中的技术核心是量子存储技术,作为量子中继的核心器件, 量子存储器对光子比特进行缓存,并用于储存光子纠缠态 。
而当前业内一直研究的课题,就是 提升纠缠连接效率 。
目前,国际上的研究者已在冷原子气体和单量子系统中实现量子中继的基本链路,但均基于 发射型量子存储器 构建,其纠缠光子是由存储器本身发射出来的。此前,李传锋教授在接受新华社采访时表示:发射型量子存储器,要么一次只能传输1个量子,效率低;要么一次传输多个量子,但精确率低。
这种架构难以同时支持确定性光子发射和多模式复用存储,限制了纠缠分发的速率。
而此次李传锋、周宗权研究组的 吸收型量子存储器 的量子中继架构,把量子存储器和量子光源分离开来,故能同时兼容确定性光子源和多模式复用, 是目前理论上通信速率最优的量子中继方案 。
简单来说, 存储和发射分离开来,可以保证传输时的精确度。
此前,李传锋、周宗权研究组长期从事基于稀土离子掺杂晶体的固态量子存储器的研究。
早在2015年,该团队就首次利用光子的空间自由度实现复用量子存储,存储维度数达到51维,至今保持固态量子存储维度数最高水平。
此后,研究组还进一步证明他们的存储器可以在时间和频率自由度实现任意脉冲操作,代表性的操作包括脉冲排序、分束、分频、异频光子合束和窄带滤波等。
在本次实验里,研究组研究的是 基于稀土离子掺杂晶体 的固态量子存储,这种存储器利用两块毫米厚的掺钕钒酸钇晶体,分别处理光的两种正交偏振态。
基于独创的“三明治”结构,每对纠缠光子中的一个光子被三明治型量子存储器所存储,然后,每对纠缠光子中的另一个光子会同时传输至中间站点,这就实现了量子中继。
《Nature》杂志审稿人对此次的研究成功给予高度评价并表示:“这是在地面上实现远距离量子网络的一项重大成就。”
总结来讲,这次研究成果就是如何让单个微弱的纠缠态光子在光纤中尽可能远的传输,传输的其实依然是量子密钥,距离真正的“量子+通讯”还有一定距离。
但这依然是中科大这些年量子通讯领域一系列进步的延续,也延续着该领域的国际领先地位。
目前来看, 中国已经走在了国际量子通信领域的前列。
一方面,中国拥有世界上最好的光纤资源,这为其大规模实施量子通信提供了土壤。另一方面,行业头部企业在产品上的突破和通信巨头的入局,国内外相关标准制定的推进,也为量子通信低成本产业化带来可能。
在未来, 信息安全本身是一个刚需、庞大的市场,而量子通信作为信息安全中的重要战略产业 ,也将一直保持行业技术突破,直到我国实现“量子霸权”。
对于今后的研究方向,李传锋教授表示:下一步,研究组将继续提高量子存储器的各项指标,并采用确定性纠缠光源,从而大幅提高纠缠分发的速率,努力实现超越光纤直接传输的实用化量子中继器。
我们也期待中科大科研团队能在未来有更大的突破。
在近年来流行的各种所谓的“高科技”视频中,疏水材料令人印象深刻。在衣服和鞋子上倒一大瓶可乐、酱油,甚至番茄酱,一滴也碰不到。今年可以说是人类历史上非常不平凡的一年。COVID-19引起了全球恐慌。然而,截至今年年底,《自然》杂志发表了十项重大科学发现。其中一项发现在网民中引起了热烈讨论。也就是说,科学研究表明,过度的压力会导致头发变白。
我也读过关于这一点的相关报道。下一步,我会帮你解决的。如果你能穿这样的衣服,那就不实用,更别说酷了。你应该知道,安装x是人类进步的第一生产力;东汉桓公年间,梁毅将军从蜀国得到了一件棉袄。他急忙举行宴会,把所有熟人都叫来了。然后他故意把食物撒在衣服上,“用火洗衣服”,这让每个人都垂头丧气。如果超疏水材料可以用于日常生活,那么向朋友展示x是不可避免的。
很长一段时间以来,许多人都相信压力会使人的头发变白是谣言。这主要是因为我们的头发变白了。许多人认为这是因为我们营养不良。从中医的角度来看,我们头发变白的原因是因为我们的心脏很强壮。然后它上升到大脑,因为黑色很容易吸收热量,所以头发应该变白,这样可以释放热量。但今年的《自然》杂志最终证明,这一切都是谣言。压力真的会让你的头发变白。
但是,既然网络视频已经流传了这么多年,我们为什么不能买一些具有超疏水功能的东西呢?因为这东西根本无法投入实际使用!因此,我们需要了解疏水性的原理。疏水性听起来很棒。事实上,只是你不太懂。我们知道太空中的水会自动聚集成水滴。一杯水可以装满而不会溢出。这是因为表面张力,而表面张力的本质是水的吸引力。哈佛大学的研究人员表示,造成这种现象的主要原因是,在巨大的压力下,我们意识到黑素细胞和干细胞会迅速失效,导致白细胞占主导地位。在这种情况下,我们的头发会失去原来的黑色,但我们也必须在我们的生活中找到这样现象,即如果头发变白,它从根开始。所以在这里你也可以发现头发美白的过程是一个缓慢的代谢过程。我们的黑素细胞继续消失,而白细胞占上风。
在近年来流行的各种所谓的“高科技”视频中,疏水材料令人印象深刻。在衣服和鞋子上倒一大瓶可乐、酱油,甚至番茄酱,一滴也碰不到。今年可以说是人类历史上非常不平凡的一年。COVID-19引起了全球恐慌。然而,截至今年年底,《自然》杂志发表了十项重大科学发现。其中一项发现在网民中引起了热烈讨论。也就是说,科学研究表明,过度的压力会导致头发变白。
我也读过关于这一点的相关报道。下一步,我会帮你解决的。如果你能穿这样的衣服,那就不实用,更别说酷了。你应该知道,安装x是人类进步的第一生产力;东汉桓公年间,梁毅将军从蜀国得到了一件棉袄。他急忙举行宴会,把所有熟人都叫来了。然后他故意把食物撒在衣服上,“用火洗衣服”,这让每个人都垂头丧气。如果超疏水材料可以用于日常生活,那么向朋友展示x是不可避免的。
很长一段时间以来,许多人都相信压力会使人的头发变白是谣言。这主要是因为我们的头发变白了。许多人认为这是因为我们营养不良。从中医的角度来看,我们头发变白的原因是因为我们的心脏很强壮。然后它上升到大脑,因为黑色很容易吸收热量,所以头发应该变白,这样可以释放热量。但今年的《自然》杂志最终证明,这一切都是谣言。压力真的会让你的头发变白。
但是,既然网络视频已经流传了这么多年,我们为什么不能买一些具有超疏水功能的东西呢?因为这东西根本无法投入实际使用!因此,我们需要了解疏水性的原理。疏水性听起来很棒。事实上,只是你不太懂。我们知道太空中的水会自动聚集成水滴。一杯水可以装满而不会溢出。这是因为表面张力,而表面张力的本质是水的吸引力。哈佛大学的研究人员表示,造成这种现象的主要原因是,在巨大的压力下,我们意识到黑素细胞和干细胞会迅速失效,导致白细胞占主导地位。在这种情况下,我们的头发会失去原来的黑色,但我们也必须在我们的生活中找到这样现象,即如果头发变白,它从根开始。所以在这里你也可以发现头发美白的过程是一个缓慢的代谢过程。我们的黑素细胞继续消失,而白细胞占上风。
杂交水稻,顾氏小盗龙,x射线晶体图,远古翔兽这种哺乳动物,北京猿人的同位素年龄等等。
1、2002年11月21日刊的《自然》封面讲述了对水稻的故事。2、2003年1月23日刊的《自然》封面刊登了中国科学院徐星等人对“顾氏小盗龙”化石的研究成果,论证了这是一种四翼动物,并且可能会滑行。3、中国科学院的柳振峰及同事成功测定的菠菜主要捕光复合物 Å分辨率的X射线晶体结构图成为了2004年3月18日刊的《自然》封面图片。
什么是中微子?用发现者核物理学家Clyde Cowan的原话讲,中微子是人类所能设想到的最微小的物质:质量轻微、不带电、自旋为1/2,是构成物质世界的基本单元。
中微子被称为“撼动宇宙的小粒子”。
无处不在却又神秘莫测,容易创造却难以捕捉。它们从太阳和恒星的核反应中喷涌而出,并以每秒万亿的速度穿越我们周遭的世界。
物理学家认为在混沌初开,大爆炸后一秒钟,宇宙迅速的膨胀,中微子再也无法同有电磁力、强力作用的粒子相撞,中微子同时也停止了和其他粒子的弱作用力,成为宇宙中独自飘荡的旅人。
从此,中微子看尽宇宙中星球的诞生与毁灭、文明的兴盛与衰败,看透永恒与无常。
中微子还有个镜像双胞胎叫反中微子。
在本周的《自然》杂志上,研究人员追随Cowan的脚步,认为中微子和反中微子之间的行为差异,或者说不对称性,可能有助于解释宇宙中最大的谜团之一,物质为何多于反物质。
这种不对称性似乎就解释了为什么宇宙大爆炸期间,物质比反物质多出那么多,也就进一步解释了今天我们世间万物的存在。正反物质相遇时,双方就会彼此湮灭。如果正反相互抵消,那么当初留给我们茫茫宇宙的就只剩下光子和暗物质。人类也当然不曾存在。世间枯荣,在此一瞬。
新研究主要归功于日本的T2K粒子物理实验室,T2K意思是日本的东海(Tokai)到神冈(Kamioka),这是一个国际粒子物理合作项目,由数百名物理学家组成。早在2016年,T2K 团队开始看到中微子和反中微子行为不对称的迹象。经过多年的数据收集和分析,他们的最新证据也越来越详实。
T2K实验室发言人,日内瓦大学的 Federico Sanchez Nieto在《自然》杂志上报道了最新的实验结果。他说: “我很兴奋,因为这是我们第一次有了可靠的证据。”
自20世纪90年代以来,实验发现表明,中微子有三种“味”,分别为电子e、渺子μ和陶子τ中微子。这里说的“味”不是味觉的“味”,而是基础粒子的一种属性。任何一味的中微子都会随着时间变化而“变味”,也就是振荡。
自2010年以来,T2K 的科学家们一直在制造高密度的μ介子中微子和反中微子束,并将它们传送到295公里外的超级神冈探测器中微子观测站,那里有一个地下装有50000吨纯水的大水箱,还装着传感器。
中微子到达时,会与水箱内的原子相互作用,辐射指示器会发出闪光。科学家们努力想看看,这些中微子和反中微子在它们的“越野旅行”中是否会发生振荡,从 渺子μ 变成了电子e。而一直到2013年7月19日都没有没有观察到振荡迹象。
但最新的数据表明,中微子比反中微子有更高的振荡概率,这种区别可以用宇称不守恒来表示。宇称不守恒,是粒子物理学中的一个术语。它说明在一个物理过程中的宇称对称被破坏了。
实验中,如果宇称守恒,则表明中微子和反中微子行为相同,按道理实验将会检测到大约68个电子中微子和20个电子反中微子。 但事实是,实验中发现了90个电子中微子和只有15个电子反中微子,这种中微子和反中微子高度不均等的结果证明,宇称不守恒很可能不仅仅是理论 。
研究人员表示,“我们点燃了第一根蜡烛,但是终极大奖——对宇称不守恒的最终发现——还没有到来。”
美国的 NOvA 实验也在检测中微子振荡,用来发现宇称不守恒。但即使把T2K实验室和NOvA的结果加起来,也不能证明结论的完全准确。
未来,美国将于2027年开展一个更大规模的实验,名为 DUNE。T2K 的后续实验叫做 T2HK,应该能够进一步测量到精准的宇称不守恒。
一直以来人类都坚定的认为宇宙是对称且守恒的:有左就应该有右,有正就应该有负,有死就应该有生。大到故宫的设计、小到普通的鞋子,都能看到对称的影子。
然而在1956年,两位华人物理学家杨振宁和李政道却提出了震动整个科学界的理论:宇称不守恒,又称CP破坏或CP不守恒。
他们认为,θ-τ之谜所带来的宇称不守恒问题不是一个孤立事件,宇称不守恒很可能就是一个普遍性的基础科学原理。
同时他们发现,在强相互作用领域,宇称守恒定律确有严格证明,可是在弱作用领域中,虽然宇称守恒这假设被广泛应用,但是事实上宇称守恒定律从未得到过真正的实验验证。
之后,美籍华裔物理学家吴健雄和美国国家标准局科学家安伯勒等合作,用简洁明了的实验验证了弱相互作用中宇称不守恒的猜想。
该理论推翻了物理学界30年来信仰的“宇称守恒定律”。由于宇称不守恒定律的重大突破性太过明显,诺贝尔奖评委毫不犹豫的在来年的评选中,直接向两位物理学家颁发了诺贝尔物理学奖。
中微子间的宇称不守恒解释了宇宙早期物质是如何诞生的。
这一理论涉及到中微子的另一个显著特性: 它们都是“左撇子”,也就是说那些向你飞奔而来的中微子看起来总是顺时针飞速旋转。而所有的反中微子都是右撇子,逆时针方向旋转。
对此,专家们还提出了一个“跷跷板”理论:中微子和反中微子曾经也质量很大,而且旋转方式不同。 这些超大质量粒子很可能在炎热高能的宇宙早期形成,并且在那个宇宙时期迅速衰变为质量更轻的粒子 。而就在衰变的过程中,发生了不对称,产生了多余的物质,也就衍生出了今天的宇宙和世间万物。
与此同时,又出现了另外一个问题: 那些超重的中微子和反中微子,究竟是如何衰变的呢。物理学家正在寻找一种极其罕见的核衰变来解释。但是到目前为止还没有进展。
1930年,奥地利物理学家泡利提出了中微子假说,认为这种粒子静止质量为零、电中性,穿透性极强,可以轻松穿越地球,速度接近光速。
但这种粒子物质的相互作用又极其微弱,很难探测到。这样的物质简直太让人着迷了!几十年来物理学家们一直尝试用各种方法去探测,甚至捕获它,使得中微子研究领域硕果累累,仅因为中微子而诞生的诺贝尔奖就有6次,堪称诺贝尔奖生产机。
1956年,美国人莱因斯和柯万首次在实验中直接观测到中微子,获得1995年诺贝尔奖。
1962年,美国人莱德曼,舒瓦茨,和斯坦伯格利用布鲁克海汶实验室的15GeV质子加速器AGS,建立了世界上第一条中微子束流。发现第二种中微子——μ中微子,获1988年诺贝尔奖。
1968年,美国戴维斯首次探测到太阳中的中微子,获2002年诺贝尔奖。
1987年,神冈实验与美国IMB实验首次探测到超新星中微子,小柴昌俊和戴维斯分享2002年诺贝尔奖。
1998年,日本超级神岗器发现中微子振荡现象,梶田隆章获2015年诺贝尔奖,该发现证明了中微子质量不为零。
2001年,加拿大SNO实验证实失踪的太阳中微子转换成了其它中微子,阿瑟·麦克唐纳获2015年诺贝尔奖。
参考链接:
量子通信是当下热门的科研话题之一。
但由于光子的衰减,量子通信会被距离所限制, 这些光子就正如神话故事里的“牛郎”和“织女”一样,被分隔在光纤两端 。
如果说牛郎织女可以靠着“鹊桥”每隔一年相会一次。
那么在量子世界里,能让“光子牛郎”和“光子织女”相遇的“鹊桥”就是 “量子中继” 。
中国科学技术大学郭光灿院士团队 李传锋、周宗权研究组 利用固态量子存储器和外置纠缠光源,首次实现两个 吸收型量子存储器之间的量子纠缠 ,并演示了多模式量子中继。
该研究成果登上国际著名学术期刊《Nature》新一期封面,这也是中国量子存储和量子中继领域的重大进展。
受限于光子数在光纤中的指数衰减,远程量子纠缠的传输距离被限制在百公里水平。
中科大科研团队是这么描绘远程量子纠缠传输难题:“通过光纤向距离一千公里外的地方每秒发射一百亿个光子,要花三百年才能接收到一个光子。”
距离问题,就成了当下量子网络建设亟待解决的问题之一 。
为此,科学家们提出量子中继的思想,即将远距离传输划分为若干短距离基本链路,先在基本链路的两个临近节点间建立可预报的量子纠缠,然后通过纠缠交换技术进行级联,从而逐步扩大量子纠缠的距离。
通俗易懂来讲: 如果直接发送光子很困难,那么可以像短跑接力一样,将光子分段传输,从而实现远距离通信。
这其中的技术核心是量子存储技术,作为量子中继的核心器件, 量子存储器对光子比特进行缓存,并用于储存光子纠缠态 。
而当前业内一直研究的课题,就是 提升纠缠连接效率 。
目前,国际上的研究者已在冷原子气体和单量子系统中实现量子中继的基本链路,但均基于 发射型量子存储器 构建,其纠缠光子是由存储器本身发射出来的。此前,李传锋教授在接受新华社采访时表示:发射型量子存储器,要么一次只能传输1个量子,效率低;要么一次传输多个量子,但精确率低。
这种架构难以同时支持确定性光子发射和多模式复用存储,限制了纠缠分发的速率。
而此次李传锋、周宗权研究组的 吸收型量子存储器 的量子中继架构,把量子存储器和量子光源分离开来,故能同时兼容确定性光子源和多模式复用, 是目前理论上通信速率最优的量子中继方案 。
简单来说, 存储和发射分离开来,可以保证传输时的精确度。
此前,李传锋、周宗权研究组长期从事基于稀土离子掺杂晶体的固态量子存储器的研究。
早在2015年,该团队就首次利用光子的空间自由度实现复用量子存储,存储维度数达到51维,至今保持固态量子存储维度数最高水平。
此后,研究组还进一步证明他们的存储器可以在时间和频率自由度实现任意脉冲操作,代表性的操作包括脉冲排序、分束、分频、异频光子合束和窄带滤波等。
在本次实验里,研究组研究的是 基于稀土离子掺杂晶体 的固态量子存储,这种存储器利用两块毫米厚的掺钕钒酸钇晶体,分别处理光的两种正交偏振态。
基于独创的“三明治”结构,每对纠缠光子中的一个光子被三明治型量子存储器所存储,然后,每对纠缠光子中的另一个光子会同时传输至中间站点,这就实现了量子中继。
《Nature》杂志审稿人对此次的研究成功给予高度评价并表示:“这是在地面上实现远距离量子网络的一项重大成就。”
总结来讲,这次研究成果就是如何让单个微弱的纠缠态光子在光纤中尽可能远的传输,传输的其实依然是量子密钥,距离真正的“量子+通讯”还有一定距离。
但这依然是中科大这些年量子通讯领域一系列进步的延续,也延续着该领域的国际领先地位。
目前来看, 中国已经走在了国际量子通信领域的前列。
一方面,中国拥有世界上最好的光纤资源,这为其大规模实施量子通信提供了土壤。另一方面,行业头部企业在产品上的突破和通信巨头的入局,国内外相关标准制定的推进,也为量子通信低成本产业化带来可能。
在未来, 信息安全本身是一个刚需、庞大的市场,而量子通信作为信息安全中的重要战略产业 ,也将一直保持行业技术突破,直到我国实现“量子霸权”。
对于今后的研究方向,李传锋教授表示:下一步,研究组将继续提高量子存储器的各项指标,并采用确定性纠缠光源,从而大幅提高纠缠分发的速率,努力实现超越光纤直接传输的实用化量子中继器。
我们也期待中科大科研团队能在未来有更大的突破。
杂交水稻,顾氏小盗龙,x射线晶体图,远古翔兽这种哺乳动物,北京猿人的同位素年龄等等。
在近年来流行的各种所谓的“高科技”视频中,疏水材料令人印象深刻。在衣服和鞋子上倒一大瓶可乐、酱油,甚至番茄酱,一滴也碰不到。今年可以说是人类历史上非常不平凡的一年。COVID-19引起了全球恐慌。然而,截至今年年底,《自然》杂志发表了十项重大科学发现。其中一项发现在网民中引起了热烈讨论。也就是说,科学研究表明,过度的压力会导致头发变白。
我也读过关于这一点的相关报道。下一步,我会帮你解决的。如果你能穿这样的衣服,那就不实用,更别说酷了。你应该知道,安装x是人类进步的第一生产力;东汉桓公年间,梁毅将军从蜀国得到了一件棉袄。他急忙举行宴会,把所有熟人都叫来了。然后他故意把食物撒在衣服上,“用火洗衣服”,这让每个人都垂头丧气。如果超疏水材料可以用于日常生活,那么向朋友展示x是不可避免的。
很长一段时间以来,许多人都相信压力会使人的头发变白是谣言。这主要是因为我们的头发变白了。许多人认为这是因为我们营养不良。从中医的角度来看,我们头发变白的原因是因为我们的心脏很强壮。然后它上升到大脑,因为黑色很容易吸收热量,所以头发应该变白,这样可以释放热量。但今年的《自然》杂志最终证明,这一切都是谣言。压力真的会让你的头发变白。
但是,既然网络视频已经流传了这么多年,我们为什么不能买一些具有超疏水功能的东西呢?因为这东西根本无法投入实际使用!因此,我们需要了解疏水性的原理。疏水性听起来很棒。事实上,只是你不太懂。我们知道太空中的水会自动聚集成水滴。一杯水可以装满而不会溢出。这是因为表面张力,而表面张力的本质是水的吸引力。哈佛大学的研究人员表示,造成这种现象的主要原因是,在巨大的压力下,我们意识到黑素细胞和干细胞会迅速失效,导致白细胞占主导地位。在这种情况下,我们的头发会失去原来的黑色,但我们也必须在我们的生活中找到这样现象,即如果头发变白,它从根开始。所以在这里你也可以发现头发美白的过程是一个缓慢的代谢过程。我们的黑素细胞继续消失,而白细胞占上风。
第一:在百度上输入nature搜索网页。点击nature网页进入nature杂志官网。
第二:进入nature官网后找到网页中间的Nature Journal下方的nature contents,上面标记这周nature期刊发表article的数目和内容,点击即可进入nature期刊文献。
第三:完成第二步后会出现这期所有的nature期刊内容,包括news之类的,只关注重点。
第四:网页往下拉直至找到article和letter。article代表本期nature上面已经发表了的实验结果。
没有期刊封面。Naturecommunications就是网络发布,没有封面和目录。
目前国内很多的基金或者人才项目,或者参与某些奖励计划,都需要填写自己的主要著作和科研成果(中文或者英文)的论文,其中大多数大的项目会需要你文章发表的杂志封面和目录,查找方法如下: 中文期刊:中国知网找到对应的期刊,对应的年份,期刊号,之后不论是截图还是虚拟打印机打印成pdf都可以。 中文期刊大多数情况下找到目录和封面都没问题。 英文期刊: 大家最常用的方式就是上官网去查找,这也是最简单便捷的一种,但是有些官网上找不到对应年份的期刊,推荐使用下面的方法。 首先你需要确定,你这个期刊是否有订装成册的版本,如果没有,那么就不会有单独封面和目录,比如说我们常见的Nature的子刊,Nature communications就是网络发布,没有封面和目录,很多人找了半天也找不到。这里推荐一种方式查找该期刊是否订装成册:直接拨打中科院文献情报中心电话 转分机号6315,可以请工作人员替你查看,简单便捷。如果有对应的纸质版,可以付费让工作人员替你扫描,价格很便宜,可以开发票,之后会发到你的邮箱。你也可以直接发邮件申请,邮箱是: 如果这篇文章有帮到你,欢迎点个赞再走(⁎⁍̴̛ᴗ⁍̴̛⁎)
“克隆”是从英文“clone”音译而来,在生物学领域有3个不同层次的含义。 1.在分子水平,克隆一般指DNA克隆(也叫分子克隆)。含义是将某一特定DNA片断通过重组DNA技术插入到一个载体(如质粒和病毒等)中,然后在宿主细胞中进行自我复制所得到的大量完全相同的该DNA片断的“群体”。 2.在细胞水平,克隆实质由一个单一的共同祖先细胞分裂所形成的一个细胞群体。其中每个细胞的基因都相同。比如,使一个细胞在体外的培养液中分裂若干代所形成的一个遗传背景完全相同的细胞集体即为一个细胞克隆。又如,在脊椎动物体内,当有外源物(如细菌或病毒)侵入时,会通过免疫反应产生特异的识别抗体。产生某一特定抗体的所有浆细胞都是由一个B细胞分裂而成,这样的一个浆细胞群体也是一个细胞克隆。细胞克隆是一种低级的生殖方式-无性繁殖,即不经过两性结合,子代和亲代具有相同的遗传性。生物进化的层次越低,越有可能采取这种繁殖方式。 3.在个体水平,克隆是指基因型完全相同的两个或更多的个体组成的一个群体。比如,两个同卵双胞胎即为一个克隆!因为他(她)们来自同一个卵细胞,所以遗传背景完全一样。按此定义,“多利”并不能说成是一个克隆!因为“多利”只是孤单的一个。只有当那些英国胚胎学家能将两个以上完全相同的细胞核移植到两个以上完全相同的去核卵细胞中,得到两个以上遗传背景完全相同的“多利”时才能用克隆这个词来描述。所以在那篇发表于1997年2月出版在《Nature》杂志上的轰动性论文中,作者并没有把“多利”说成是一个克隆。 另外,克隆也可以做动词用,意思是指获得以上所言DNA、细胞或个体群体的过程。 二、克隆技术 1.DNA克隆 现在进行DNA克隆的方法多种多样,其基本过程如下图所示(未按比例) 可见,这样得到的DNA可以应用于生物学研究的很多方面,包括对特异DNA的碱基顺序的分析和处理,以及生物技术工业中有价值蛋白质的大量生产等等。 2.生物个体的克隆 (1)植物个体的克隆 在20世纪50年代,植物学家用胡萝卜为模型材料,研究了分化的植物细胞中遗传物质是否丢失问题,他们惊奇地发现,从一个单一已经高度分化的胡萝卜细胞 可以发育形成一棵完整的植株!由此,他们认为植物细胞具有全能性。从一棵胡萝卜中的两个以上的体细胞发育而成的胡萝卜群体的遗传背景完全一样,故为一个克隆。如此的植物的克隆过程是一个完全的无性繁殖过程! (2)动物个体的克隆 ① “多利”的诞生 1997年2月27日英国爱丁堡罗斯林(Roslin)研究所的伊恩·维尔莫特科学研究小组向世界宣布,世界上第一头克隆绵羊“多利”(Dolly)诞生,这一消息立刻轰动了全世界。 “多莉”的产生与三只母羊有关。一只是怀孕三个月的芬兰多塞特母绵羊,两只是苏格兰黑面母绵羊。芬兰多塞特母绵羊提供了全套遗传信息,即提供了细胞核(称之为供体);一只苏格兰黑面母绵羊提供无细胞核的卵细胞;另一只苏格兰黑面母绵羊提供羊胚胎的发育环境——子宫,是“多莉”羊的“生”母。其整个克隆过程简述如下: 从芬兰多塞特母绵羊的乳腺中取出乳腺细胞,将其放入低浓度的营养培养液中,细胞逐渐停止了分裂,此细胞称之为供体细胞;给一头苏格兰黑面母绵羊注射促性腺素,促使它排卵,取出未受精的卵细胞,并立即将其细胞核除去,留下一个无核的卵细胞,此细胞称之为受体细胞;利用电脉冲的方法,使供体细胞和受体细胞发生融合,最后形成了融合细胞,由于电脉冲还可以产生类似于自然受精过程中的一系列反应,使融合细胞也能象受精卵一样进行细胞分裂、分化,从而形成胚胎细胞;将胚胎细胞转移到另一只苏格兰黑面母绵羊的子宫内,胚胎细胞进一步分化和发育,最后形成一只小绵羊。出生的“多莉”小绵羊与多塞特母绵羊具有完全相同的外貌。 一年以后,另一组科学家报道了将小鼠卵丘细胞(围绕在卵母细胞外周的高度分化细胞)的细胞核移植到去除了细胞核的卵母细胞中得到20多只发育完全的小鼠。如呆“多利”因为只有一只,还不够叫做克隆羊的话,这些小鼠 就是名副其实的克隆鼠了。 ② 通过细胞核移植克隆小鼠的基本过程 在本实验中,卵丘细胞是经如下过程得到的:通过连续几次注射绒毛膜促性腺激素,使雌鼠诱导成高产卵量状态。然后从雌鼠输卵管中收集卵丘细胞与卵母细胞的复合体。经透明质酸处理使卵丘细胞散开。选择直径为10-12微米的卵丘细胞用作细胞核供体(前期实验表明,若用直径更小或更大的卵丘细胞的细胞核,经过细胞核移植的卵母细胞很少发育到8细胞期)。所选择的卵丘细胞保持在一定的溶液环境中,在3小时内进行细胞核移植(与此不同的是,在获得“多利”时用作细胞核供体的乳腺细胞先在培养液中传代了3-6次) 卵母细胞(一般处于减数分裂中期 II )通过与上面描述类似的方法,从不同种的雌鼠中收集。在显微镜下小心地用直径大约7微米的细管取出卵母细胞的细胞核,尽量不取出细胞质。同样小心取出卵丘细胞的细胞核,也尽量去除所带的细胞质(通过使取出的细胞核在玻璃管中往复运动数次,以去除所带的少量的细胞质)。在细胞核被取出后5分钟之内,直接注射到已经去除了细胞核的卵母细胞中。进行了细胞核移植的卵母细胞先放在一种特制的溶液中1-6小时,然后加入二价的锶离子(Sr2+)和细胞分裂抑素B。前者使卵母细胞激活,后者抑制极体的形成和染色体的排除。再取出处理过的卵母细胞,放在没有锶和细胞分裂抑素B的特制的溶液中使细胞分裂形成胚胎。 不同阶段的胚胎(从2细胞期到胚泡期)被分别植入几天前与已经结扎雄鼠交配过的假孕母鼠的输卵管或子宫中发育。发育完全的胎儿鼠在大约19天后通过手术取出。 目前胚胎细胞核移植克隆的动物有小鼠、兔、山羊、绵羊、猪、牛和猴子等。在中国,除猴子以外,其他克隆动物都有,也能连续核移植克隆山羊,该技术比胚胎分割技术更进一步,将克隆出更多的动物。因胚胎分割次数越多,每份细胞越少,发育成的个体的能力越差。体细胞核移植克隆的动物只有一个,就是“多利”羊。 三、克隆技术的福音 1. 克隆技术与遗传育种 在农业方面,人们利用“克隆”技术培育出大量具有抗旱、抗倒伏、抗病虫害的优质高产品种,大大提高了粮食产量。在这方面我国已迈入世界最先进的前列。 2. 克隆技术与濒危生物保护 克隆技术对保护物种特别是珍稀、濒危物种来讲是一个福音,具有很大的应用前景。从生物学的角度看,这也是克隆技术最有价值的地方之一。 3. 克隆技术与医学 在当代,医生几乎能在所有人类器官和组织上施行移植手术。但就科学技术而言,器官移植中的排斥反应仍是最为头痛的事。排斥反应的原因是组织不配型导致相容性差。如果把“克隆人”的器官提供给“原版人”,作器官移植之用,则绝对没有排斥反应之虑,因为二者基因相配,组织也相配。问题是,利用“克隆人”作为器官供体合不合乎人道?是否合法?经济是否合算? 克隆技术还可用来大量繁殖有价值的基因,例如,在医学方面,人们正是通过“克隆”技术生产出治疗糖尿病的胰岛素、使侏儒症患者重新长高的生长激素和能抗多种病毒感染的干挠素,等等。
《科学》是美国科学促进会出版的一份学术期刊,为全世界最权威的学术期刊之一。《科学》是发表最好的原始研究论文、以及综述和分析当前研究和科学政策的同行评议的期刊之一。该杂志于1880年由爱迪生投资1万美元创办,于1894年成为美国最大的科学团体“美国科学促进会”(AmericanAssociationfortheAdvancementofScience,AAAS)的官方刊物。全年共51期,为周刊,全球发行量超过150万份。
《自然》:《Nature》杂志1869年创刊于英国,是世界上最早的国际性科技期刊,涵盖生命科学、自然科学、临床医学、物理化学等领域。自成立以来,始终如一地报道和评论全球科技领域里最重要的突破,影响因子(17年数据)。其办刊宗旨是“将科学发现的重要结果介绍给公众,让公众尽早知道全世界自然知识的每一分支中取得的所有进展”。
《Nature》网站涵盖的内容相当丰富,不仅提供1997年6月到最新出版的《Nature》杂志的全部内容,其姊妹刊物《Nature》出版集团(TheNaturePublishingGroup)出版的8种研究月刊,6种评论杂志,2种工具书。
扩展资料:
《科学》资金来源
多数科技期刊都要向读者收取审稿、评论、发表的相关费用。但《科学》杂志发表来稿是免费的。其杂志的资金来源共有三部分:AAAS的会员费、印刷版和在线版的订阅费、广告费。
《科学》竞争对手
在全球,《科学》杂志的主要对手为英国伦敦的《自然》杂志,该杂志创办于1869年,曾发表了大量的达尔文、赫胥黎等大师的文章。21世纪的前4年中,二者为率先发表人类基因排列的图谱而激烈竞争。
参考资料来源:百度百科-自然
参考资料来源:百度百科-科学
2004年,当美国科学家首次从成年小鼠皮肤分离出的干细胞培育出毛囊时,美国脱口秀节目《The Tonight Show》的前主持人Jay Leno开玩笑说,科学家“至少…治疗了小鼠的秃头”。16年后的现在,发表于《Nature》期刊上的Lee等研究者已经从人类干细胞中再生了毛囊。
《Nature》特别邀请了美国宾州大学医学院皮肤科Leo L. Wang博士与皮肤科主任Gee Cotsarelis教授,就此成果发表了他们的观点。
他们认为:「这一成就使我们更有机会产生无 *** 的毛囊,可利用将其移植到稀疏或没有头发的人的头皮上作为治疗方法。此外,如果这种方法到达了诊所,那么患有伤口、疤痕和遗传性皮肤病的人将可以获得革命性的治疗。」Gee Cotsarelis教授在接受新闻媒体采访时也表示,他相信这项研究会是解决掉发问题和毛发移植很重要的里程碑。
研究第一作者Lee与其他科学家证实,类器官(人造皮肤)可以移植到免疫缺陷小鼠体内且能生长出头发。这表示它们最终是有机会可以移植到人类头皮上。
小鼠背部长出人类毛发
科学家对皮肤组织的研究始于1975年。当时,一向具有里程碑意义的研究发现,角质形成细胞可以从皮肤表层分离并在体外培养。约十年后,从烧伤患者身上分离出的角质形成细胞,并开始使用于皮肤移植,以挽救生命。为使皮肤组织工程更进一步,移植皮肤必须包含更多正常皮肤的组成部分,例如毛囊、黑色素细胞、汗腺、神经、肌肉、脂肪、免疫细胞和表皮细胞等。美国哈佛大学医学院等机构的研究皆是聚焦于此。
哈佛医学院耳鼻喉科助理教授Karl Koehler、研究助理Jiyoon Lee和其同事证实,类器官培养系统再仔细优化生长条件后,能够力用人类多能干细胞生成皮肤类器官。
研究作者参考来自干细胞生物学和毛囊发育领域的研究来生成接近完整的皮肤类器官,像是在实验室中生长的自我组成组织,可以模仿发育中的皮肤。类器官样体已被模仿出各种器官,包括肠,肺,肾和脑。器官由许多细胞类型组成,而类器官通常由多能干细胞形成,它们具有形成所有成年细胞类型的能力。这些可以是胚胎干细胞或诱导性多能干细胞,它们是透过将成年细胞重编程为类胚胎状态而产生。
他们利用人类多能干细胞培养的皮肤类器官在培养4-5个月后,形成了多层皮肤组织,包含毛囊、皮脂腺以及神经回路。将其移植到免疫功能不全的小鼠(以确保移植物不会被动物的免疫系统排斥)的背上皮肤后,55%的移植物上长出了2-5mm的毛发,这表示该类器官能够与小鼠的表皮融合,形成含有人类毛发的皮肤。
Lee及其同事发现,它们的类器官表达的基因具有下巴,脸颊和耳部皮肤的特征。有趣的是,头皮上的真皮细胞也可能来自神经嵴。这表示类器官实际上可能模拟了头皮皮肤,借由改变细胞生长的培养条件,也可以调整实验方案以生成具有不同身体部位特征的皮肤。
毛发结构
70天进入生发阶段
表皮和真皮是皮肤的另一个主要成分,它们来自早期胚胎中的不同细胞类型。Lee与其他研究员优化了从人体多能干细胞产生的皮肤类器官(包含两种成分)所需的培养条件,并依序向干细胞添加了生长因子。 首先,他们使用BMP4和转录因子TGF-β的抑制剂诱导表皮的形成。接下来,他们用生长因子FGF2和BMP抑制剂处理细胞,以诱导颅神经嵴细胞的形成,进而形成真皮。
细胞生长在一个球体中。超过70天后,开始出现毛囊,最终产生了毛发(图1)。大多数头发被黑色素细胞染色,黑色素细胞也从颅神经嵴细胞发育而来。与毛囊相关的组织(例如皮脂腺,神经及其受体,肌肉和脂肪)也同步发育,进而形成非常完整的皮肤。然而,唯一缺少的一种成分是免疫细胞,其通常位于毛囊内和周围,并且在皮肤中具有多种作用。
【图1】皮肤在体外生长,有望作为未来的临床疗法。作者在体外将人类多能干细胞培养成球形的类皮肤结构,称为类器官。为此,他们先用促进皮肤表皮层生长的生长因子(BMP4和TGF-β抑制剂)处理细胞,然后再用诱导皮肤层形成的其他生长因子(FGF2和BMP4抑制剂)处理细胞。 脂肪细胞层也在此阶段形成)。长时间潜伏期(超过70天)后,在类器官中形成了完整的皮肤细胞补体,包括大约50个毛囊。当类器官被植入皮肤时,毛囊自然会以正确的方向定向。这些类器官可能被用于治疗脱发和遗传性皮肤疾病,并促进伤口愈合。
该小组的类器官将是分析各种生物途径在皮肤发育中的作用的一项理想工具-小分子抑制剂或抑制性RNA分子可用于阻断蛋白质或途径,并研究对皮肤生长的影响。类器官可以与全基因组关联研究或其他遗传数据结合使用,以分析特定的遗传突变如何改变皮肤发育,它们还可以帮助对皮肤和头发的疾病进行建模,并对实验药物的任何毒性及其功效进行筛选。
生长效率等问题尚未解决
除了这些体外益处之外,作者还证明了类器官在体内具有治疗潜力。这是一个令人兴奋的消息,将有机会透过引入皮肤类器官至伤口来促进愈合和防止疤痕,或将它们移植到缺少头发的区域。
然而,在这种治疗方法成为现实之前还存在几个问题。例如,头发要如何有效地繁殖?需要移植多少个细胞最终才能形成毛囊? 作者们透过展示一个单独的实验室可以在相同的培养条件下用类器官生发来回答第一个问题,但是处理单个干细胞之间和来自不同人的干细胞之间的变异性是一个艰钜的挑战。
类器官形成毛囊所需的时间延长,模仿了胎儿皮肤的发育。与此相似的情况是,皮肤在卵泡开始生长之前都会经历一个潜在的“静止”阶段。然而,类器官准备移植需要花费140天的时间,这可能会阻碍这个治疗方法的潜力,例如:烧伤的人需要即刻进行皮肤移植。
在实际应用之前,仍有许多部分需要再做调整,像是在这个研究中生长出的头发很小,但将来要实际应用之前,需要更进一步优化培养条件来形成合理大小的头皮毛发。且未来的工作可能需要远离多能干细胞的使用,因为多能干细胞可能具有不良副作用,例如促进肿瘤形成等。最有可能的的替代方法是使用成体干细胞。
尽管研究还有许多可优化之处,Lee及其同事还是在“治愈”人类秃发这个领域已迈出的重要一步,并为其他更深的治疗可能性铺了路。
是的,普通人可以看nature。Nature是一个权威学术期刊,出版社是英国皇家学会。它发表了世界各地的科学文章,报道了最前沿的科学发现和技术进步。此外,Nature还有一个官网,在线阅读等功能,提供各种科学新闻和科学研究信息,普通人可以免费阅读。