蛋爹是石头
编译 | 未玖
Science , 13 MAY 2022, VOL 376, ISSUE 6594
《科学》 2022年5月13日，第376卷，6594期
物理学 Physics
Quantum gas microscopy of Kardar-Parisi-Zhang superdiffusion
KPZ超扩散的量子气体显微镜
作者：DAVID WEI, ANTONIO RUBIO-ABADAL, BINGTIAN YE, FRANCISCO MACHADO, JACK KEMP, KRITSANA SRAKAEW, ET AL.
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摘要：
Kardar-Parisi-Zhang（KPZ）普适性类描述了大量经典随机模型的粗粒度行为。令人惊讶的是，最近人们推测KPZ普适性也可用于描述一维量子海森堡模型中的自旋输运。
研究组通过多达50个自旋的自旋链畴壁弛豫，在冷原子量子模拟器中实验探测输运来验证这个猜想。他们发现，畴壁弛豫确实由KPZ动力学指数z=3/2控制，KPZ标度的出现需要可积性和非阿贝尔SU(2)对称性。
最后，研究组利用量子气体显微镜实现的单自旋敏感性探测，来测量基于自旋输运统计的可观测数据。该研究结果产生了一个明确的非线性特征，这是KPZ普适性的一个标志。
Abstract：
The Kardar-Parisi-Zhang (KPZ) universality class describes the coarse-grained behavior of a wealth of classical stochastic models. Surprisingly, KPZ universality was recently conjectured to also describe spin transport in the one-dimensional quantum Heisenberg model. We tested this conjecture by experimentally probing transport in a cold-atom quantum simulator via the relaxation of domain walls in spin chains of up to 50 spins. We found that domain-wall relaxation is indeed governed by the KPZ dynamical exponent z = 3/2 and that the occurrence of KPZ scaling requires both integrability and a nonabelian SU(2) symmetry. Finally, we leveraged the single-spin–sensitive detection enabled by the quantum gas microscope to measure an observable based on spin-transport statistics. Our results yield a clear signature of the nonlinearity that is a hallmark of KPZ universality.
Observing emergent hydrodynamics in a long-range quantum magnet
在长程量子磁体中观测新兴流体动力学
作者：M. K. JOSHI, F. KRANZL, A. SCHUCKERT, I. LOVAS, C. MAIER, R. BLATT, ET AL.
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摘要：
确定非平衡量子态的普适性质是现代物理学的一个重大挑战。一个有趣的预测是，经典流体力学普遍出现在任何相互作用的量子系统演化中。
研究组通过实验探测了51个单独控制离子的量子动力学，实现了长程相互作用的自旋链。通过测量无限温度状态下的时空分辨关联函数，他们观测到了整个从正常扩散到反常超扩散的流体动力学普适性类家族，均由Lévy飞行描述。
研究组提取了流体力学理论的输运系数，反映了系统的微观性质。该结果表明，工程量子系统有潜力为量子物质非平衡态的普适性提供关键见解。
Abstract：
Identifying universal properties of nonequilibrium quantum states is a major challenge in modern physics. A fascinating prediction is that classical hydrodynamics emerges universally in the evolution of any interacting quantum system. We experimentally probed the quantum dynamics of 51 inpidually controlled ions, realizing a long-range interacting spin chain. By measuring space-time–resolved correlation functions in an infinite temperature state, we observed a whole family of hydrodynamic universality classes, ranging from normal diffusion to anomalous superdiffusion, that are described by Lévy flights. We extracted the transport coefficients of the hydrodynamic theory, reflecting the microscopic properties of the system. Our observations demonstrate the potential for engineered quantum systems to provide key insights into universal properties of nonequilibrium states of quantum matter.
材料科学 Materials Science
Highly enhanced ferroelectricity in Hf O2 -based ferroelectric thin film by light ion bombardment
轻离子轰击增强HfO2基铁电薄膜的铁电性
作者：SEUNGHUN KANG, WOO-SUNG JANG, ANNA N. MOROZOVSKA, OWOONG KWON, YEONGROK JIN, YOUNG-HOON KIM, et al.
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摘要：
非易失和准同型的后摩尔电子器件的不断发展需要集成铁电材料和半导体材料。与原子层沉积兼容的氧化铪（Hf O2 ）基铁电体的出现开辟了有趣且颇有前景的研究途径。然而，Hf O2 中铁电性的起源和控制途径仍然是个谜。
研究组证明了局部氦（He）注入可以激活这些材料中的铁电性。他们还分析了可能的竞争机制，包括He离子引发的摩尔体积变化、空位再分布、空位生成和空位迁移率的激活。
这些发现既揭示了该系统中铁电性的起源，也为纳米工程二元铁电体开辟了新途径。
Abstract：
Continuous advancement in nonvolatile and morphotropic beyond-Moore electronic devices requires integration of ferroelectric and semiconductor materials. The emergence of hafnium oxide (Hf O2 )–based ferroelectrics that are compatible with atomic-layer deposition has opened interesting and promising avenues of research. However, the origins of ferroelectricity and pathways to controlling it in Hf O2 are still mysterious. We demonstrate that local helium (He) implantation can activate ferroelectricity in these materials. The possible competing mechanisms, including He ion–induced molar volume changes, vacancy redistribution, vacancy generation, and activation of vacancy mobility, are analyzed. These findings both reveal the origins of ferroelectricity in this system and open pathways for nanoengineered binary ferroelectrics
Ultrafast water permeation through nanochannels with a densely fluorous interior surface
内表面致密氟纳米通道可超快渗透水
作者：YOSHIMITSU ITOH, SHUO CHEN, RYOTA HIRAHARA, TAKESHI KONDA, TSUBASA AOKI, TAKUMI UEDA, ET AL.
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摘要：
水通道蛋白的疏水性内表面促进了水在其中的超快渗透。聚四氟乙烯有着致密的氟面，因此具有很强的防水性。
研究组报道了一系列内径为纳米的含氟低聚酰胺纳米环。这些纳米环在磷脂双层膜中进行超分子聚合，形成含氟纳米通道，其内壁被氟原子密集覆盖。直径最小的纳米通道的水渗透通量比水通道蛋白和碳纳米管的水渗透通量大两个数量级。
该研究所提出的纳米通道具有可忽略的氯离子（C l- ）渗透性，这是由静电负氟内表面提供的强大静电屏障造成的。因此，这种纳米通道有望在脱盐过程中显示出近乎完美的阻盐。
Abstract：
Ultrafast water permeation in aquaporins is promoted by their hydrophobic interior surface. Polytetrafluoroethylene has a dense fluorine surface, leading to its strong water repellence. We report a series of fluorous oligoamide nanorings with interior diameters ranging from to nanometers. These nanorings undergo supramolecular polymerization in phospholipid bilayer membranes to form fluorous nanochannels, the interior walls of which are densely covered with fluorine atoms. The nanochannel with the smallest diameter exhibits a water permeation flux that is two orders of magnitude greater than those of aquaporins and carbon nanotubes. The proposed nanochannel exhibits negligible chloride ion (C l- ) permeability caused by a powerful electrostatic barrier provided by the electrostatically negative fluorous interior surface. Thus, this nanochannel is expected to show nearly perfect salt reflectance for desalination.
化学 Chemistry
Scalable processing for realizing all-perovskite tandem solar modules
可扩展处理实现效率的全钙钛矿串联太阳能模块
作者：KE XIAO, YEN-HUNG LIN, MEI ZHANG, ROBERT D. J. OLIVER, XI WANG, ZHOU LIU, ET AL.
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摘要：
将全钙钛矿串联太阳能电池作为模块而非单结结构来制造面临诸多挑战，包括生长高质量的宽禁带钙钛矿，以及减缓互连触点处卤化物和金属互扩散造成的不可逆退化。
研究组展示了使用可扩展制造技术制备高效全钙钛矿串联太阳能模块。通过系统调节无甲基铵混合卤化物钙钛矿的铯比，他们提升了大面积刀片涂层薄膜的结晶均匀性。
研究组在互连的子电池间引入导电共形“扩散势垒”，以提高全钙钛矿串联太阳能模块的功率转换效率（PCE）和稳定性。
该串联模块获得了的认证PCE，孔径面积为20 c m2 ，在模拟1-太阳光照下连续运行500小时后仍保持75%的初始效率。
Abstract：
Challenges in fabricating all-perovskite tandem solar cells as modules rather than as single-junction configurations include growing high-quality wide-bandgap perovskites and mitigating irreversible degradation caused by halide and metal interdiffusion at the interconnecting contacts. We demonstrate efficient all-perovskite tandem solar modules using scalable fabrication techniques. By systematically tuning the cesium ratio of a methylammonium-free –electron volt mixed-halide perovskite, we improve the homogeneity of crystallization for blade-coated films over large areas. An electrically conductive conformal “diffusion barrier” is introduced between interconnecting subcells to improve the power conversion efficiency (PCE) and stability of all-perovskite tandem solar modules. Our tandem modules achieve a certified PCE of with an aperture area of 20 square centimeters and retain 75% of their initial efficiency after 500 hours of continuous operation under simulated 1-sun illumination.
地球科学 Earth Science
High-resolution mapping of losses and gains of Earth’s tidal wetlands
全球潮汐湿地消长的高分辨率绘图
作者：NICHOLAS J. MURRAY, THOMAS A. WORTHINGTON, PETE BUNTING, STEPHANIE DUCE, VALERIE HAGGER, CATHERINE E. LOVELOCK, ET AL.
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摘要：
人们预期潮汐湿地会对全球环境变化做出动态响应，但湿地损失在多大程度上被湿地增加所抵消仍不清楚。
研究组对卫星数据进行了全球分析，以同时监测1999-2019年间三种高度互联的潮间生态系统类型——潮滩、潮沼和红树林的变化。
在全球范围内，13700 k m2 的潮汐湿地已经消失，但被9700 k m2 的湿地增加所抵消后，最终20年间净缩减4000 k m2 。
研究组发现，这些损失和增长中有27%与直接人类活动有关，例如转向农业和恢复失去的湿地。所有其他变化都归因于间接驱动因素，包括沿海过程和气候变化的影响。
Abstract：
Tidal wetlands are expected to respond dynamically to global environmental change, but the extent to which wetland losses have been offset by gains remains poorly understood. We developed a global analysis of satellite data to simultaneously monitor change in three highly interconnected intertidal ecosystem types—tidal flats, tidal marshes, and mangroves—from 1999 to 2019. Globally, 13,700 square kilometers of tidal wetlands have been lost, but these have been substantially offset by gains of 9700 k m2 , leading to a net change of 4000 k m2 over two decades. We found that 27% of these losses and gains were associated with direct human activities such as conversion to agriculture and restoration of lost wetlands. All other changes were attributed to indirect drivers, including the effects of coastal processes and climate change.
天使之夜
第一作者：Kenji Yasuda
通讯作者：Kenji Yasuda，Pablo Jarillo-Herrero
通讯单位：麻省理工学院物理系
具有稳健极化强度的原子层厚度的2D铁电体为功能异质结构提供了构建基块。由于需要层状的极性晶体，实验实现仍然具有挑战性。最近，麻省理工学院物理系Kenji Yasuda和Pablo Jarillo-Herrero等人在国际知名期刊“ Science ”发表题为“ Stacking-engineered ferroelectricity in bilayer boron nitride ”的研究论文。他们阐述了一种合理的设计方法，可以通过采用范德华自组装技术从非铁电母体化合物中工程二维铁电。平行堆叠的双层氮化硼表现出面外极化，该极化根据堆叠顺序而反转。极化转换通过相邻堆叠的石墨烯片的电阻进行探测。由于形成了交错极化的莫尔铁电体，将氮化硼板扭转一个小角度即可改变开关的动力学。铁电持续到室温，同时保持石墨烯的高迁移率，为潜在的超薄非易失性存储应用铺平了道路。
图1：AB堆叠双层氮化硼中的极化
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游钓1000
论文要按照标准的格式进行写作。 论文的写作要求、流程与写作技巧 广义来说，凡属论述科学技术内容的作品，都称作科学著述，如原始论著（论文）、简报、综合报告、进展报告、文献综述、述评、专著、汇编、教科书和科普读物等。但其中只有原始论著及其简报是原始的、主要的、第一性的、涉及到创造发明等知识产权的。其它的当然也很重要，但都是加工的、发展的、为特定应用目的和对象而撰写的。下面仅就论文的撰写谈一些体会。在讨论论文写作时也不准备谈有关稿件撰写的各种规定及细则。主要谈的是论文写作中容易发生的问题和经验，是论文写作道德和书写内容的规范问题。 论文写作的要求 下面按论文的结构顺序依次叙述。 (一)论文——题目科学论文都有题目，不能“无题”。论文题目一般20字左右。题目大小应与内容符合，尽量不设副题，不用第1报、第2报之类。论文题目都用直叙口气，不用惊叹号或问号，也不能将科学论文题目写成广告语或新闻报道用语。 (二)论文——署名科学论文应该署真名和真实的工作单位。主要体现责任、成果归属并便于后人追踪研究。严格意义上的论文作者是指对选题、论证、查阅文献、方案设计、建立方法、实验操作、整理资料、归纳总结、撰写成文等全过程负责的人，应该是能解答论文的有关问题者。现在往往把参加工作的人全部列上，那就应该以贡献大小依次排列。论文署名应征得本人同意。学术指导人根据实际情况既可以列为论文作者，也可以一般致谢。行政领导人一般不署名。 (三)论文——引言 是论文引人入胜之言，很重要，要写好。一段好的论文引言常能使读者明白你这份工作的发展历程和在这一研究方向中的位置。要写出论文立题依据、基础、背景、研究目的。要复习必要的文献、写明问题的发展。文字要简练。 (四)论文——材料和方法 按规定如实写出实验对象、器材、动物和试剂及其规格，写出实验方法、指标、判断标准等，写出实验设计、分组、统计方法等。这些按杂志 对论文投稿规定办即可。 (五)论文——实验结果 应高度归纳，精心分析，合乎逻辑地铺述。应该去粗取精，去伪存真，但不能因不符合自己的意图而主观取舍，更不能弄虚作假。只有在技术不熟练或仪器不稳定时期所得的数据、在技术故障或操作错误时所得的数据和不符合实验条件时所得的数据才能废弃不用。而且必须在发现问题当时就在原始记录上注明原因，不能在总结处理时因不合常态而任意剔除。废弃这类数据时应将在同样条件下、同一时期的实验数据一并废弃，不能只废弃不合己意者。 实验结果的整理应紧扣主题，删繁就简，有些数据不一定适合于这一篇论文，可留作它用，不要硬行拼凑到一篇论文中。论文行文应尽量采用专业术语。能用表的不要用图，可以不用图表的最好不要用图表，以免多占篇幅，增加排版困难。文、表、图互不重复。实验中的偶然现象和意外变故等特殊情况应作必要的交代，不要随意丢弃。 (六)论文——讨论 是论文中比较重要，也是比较难写的一部分。应统观全局，抓住主要的有争议问题，从感性认识提高到理性认识进行论说。要对实验结果作出分析、推理，而不要重复叙述实验结果。应着重对国内外相关文献中的结果与观点作出讨论，表明自己的观点，尤其不应回避相对立的观点。 论文的讨论中可以提出假设，提出本题的发展设想，但分寸应该恰当，不能写成“科幻”或“畅想”。 (七)论文——结语或结论 论文的结语应写出明确可靠的结果，写出确凿的结论。论文的文字应简洁，可逐条写出。不要用“小结”之类含糊其辞的词。 (八)论文——参考义献 这是论文中很重要、也是存在问题较多的一部分。列出论文参考文献的目的是让读者了解论文研究命题的来龙去脉，便于查找，同时也是尊重前人劳动，对自己的工作有准确的定位。因此这里既有技术问题，也有科学道德问题。 一篇论文中几乎自始至终都有需要引用参考文献之处。如论文引言中应引上对本题最重要、最直接有关的文献;在方法中应引上所采用或借鉴的方法；在结果中有时要引上与文献对比的资料；在讨论中更应引上与 论文有关的各种支持的或有矛盾的结果或观点等。 一切粗心大意，不查文献；故意不引，自鸣创新；贬低别人，抬高自己；避重就轻，故作姿态的做法都是错误的。而这种现象现在在很多论文中还是时有所见的，这应该看成是利研工作者的大忌。其中，不查文献、漏掉重要文献、故意不引别人文献或有意贬损别人工作等错误是比较明显、容易发现的。有些做法则比较隐蔽，如将该引在引言中的，把它引到讨论中。这就将原本是你论文的基础或先导，放到和你论文平起平坐的位置。又如 科研工作总是逐渐深人发展的，你的工作总是在前人工作基石出上发展起来做成的。正确的写法应是，某年某人对本题做出了什么结果，某年某人在这基础上又做出了什么结果，现在我在他们基础上完成了这一研究。这是实事求是的态度，这样表述丝毫无损于你的贡献。有些论文作者却不这样表述，而是说，某年某人做过本题没有做成，某年某人又做过本题仍没有做成，现在我做成了。这就不是实事求是的态度。这样有时可以糊弄一些不明真相的外行人，但只需内行人一戳，纸老虎就破，结果弄巧成拙，丧失信誉。这种现象在现实生活中还是不少见的。 (九)论文——致谢 论文的指导者、技术协助者、提供特殊试剂或器材者、经费资助者和提出过重要建议者都属于致谢对象。论文致谢应该是真诚的、实在的，不要庸俗化。不要泛泛地致谢、不要只谢教授不谢旁人。写论文致谢前应征得被致谢者的同意，不能拉大旗作虎皮。 (十)论文——摘要或提要：以200字左右简要地概括论文全文。常放篇首。论文摘要需精心撰写，有吸引力。要让读者看了论文摘要就像看到了论文的缩影，或者看了论文摘要就想继续看论文的有关部分。此外，还应给出几个关键词，关键词应写出真正关键的学术词汇，不要硬凑一般性用词。
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