相梦凡发表论文

编译 | 未玖

Nature , 21 October 2021, VOL 598, ISSUE 7881

《自然》 2021年10月21日，第598卷，7881期

天文学 Astronomy

Carbon monoxide gas produced by a giant impact in the inner region of a young system

年轻星系内部发生巨大碰撞产生一氧化碳气体

作者：Tajana Schneiderman, Luca Matrà, Alan P. Jackson, Grant M. Kennedy, Quentin Kral, Sebastián Marino, et al.

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摘要

类地行星形成的模型预测，行星组合的最后阶段（年轻的原行星盘扩散之后持续的数千万年间）主要发生行星碰撞。正是通过这些巨大的撞击，像年轻的地球这样的行星才能成长到最终质量，并实现长期稳定的轨道结构。

一个关键预测是这些撞击会产生碎片。到目前为止，关于撞击后碎片最令人信服的观测证据来自于附近2300万年前的A型恒星HD172555周围的行星系。该星系显示大量细尘，具有异常陡峭的粒度分布和非典型的尘埃组成，此前将其归因于超高速撞击或巨大的小行星带。

研究组报道了一个与HD172555周围的尘埃碎片共轨的一氧化碳气体环的光谱分辨率探测结果，气体环与HD172555相距大约6到9个天文单位，类似于太阳系的外类地行星区域。

综上所述，尘埃和一氧化碳的检测结果有助于理解大型、易挥发性天体之间的巨大碰撞。这表明行星级的碰撞类似于月球形成的碰撞，可释放大量的气体和碎片，并且这种气体是可观测的，为了解年轻行星的组成提供了一个窗口。

Abstract

Models of terrestrial planet formation predict that the final stages of planetary assembly—lasting tens of millions of years beyond the dispersal of young protoplanetary disks—are dominated by planetary collisions. It is through these giant impacts that planets like the young Earth grow to their final mass and achieve long-term stable orbital configurations. A key prediction is that these impacts produce debris. So far, the most compelling observational evidence for post-impact debris comes from the planetary system around the nearby 23-million-year-old A-type star HD 172555. This system shows large amounts of fine dust with an unusually steep size distribution and atypical dust composition, previously attributed to either a hypervelocity impact or a massive asteroid belt. Here we report the spectrally resolved detection of a carbon monoxide gas ring co-orbiting with dusty debris around HD 172555 between about six and nine astronomical units—a region analogous to the outer terrestrial planet region of our Solar System. Taken together, the dust and carbon monoxide detections favour a giant impact between large, volatile-rich bodies. This suggests that planetary-scale collisions, analogous to the Moon-forming impact, can release large amounts of gas as well as debris, and that this gas is observable, providing a window into the composition of young planets.

材料科学 Materials Science

Half- and quarter-metals in rhombohedral trilayer graphene

菱面体三层石墨烯中的半金属和四分之一金属

作者：Haoxin Zhou, Tian Xie, Areg Ghazaryan, Tobias Holder, James R. Ehrets, Eric M. Spanton, et al.

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摘要

铁磁性在电子占据高度局域化d轨道的过渡金属化合物中最为常见。然而，在低密度二维电子系统中也可能出现铁磁有序。

研究组证明了菱面体三层石墨烯中的门调谐范霍夫奇点，驱动电子系统的自发铁磁极化转变为一种或多种自旋和谷型。

通过电容和输运测量，研究组观察到调谐至相位间载流子浓度和电位移场的一系列跃迁，其中量子振荡具有四重、二重或一重简并度，分别对应自旋和谷简并的“正常金属态”、自旋极化的“半金属态”以及自旋极化和谷极化的“四分之一金属态”。

对于电子掺杂，包含谷各向异性相互作用的唯象斯通纳模型很好地捕捉到了数据的显著特征。对于空穴填充，研究组观察到一个更丰富的相图，其特征是费米面拓扑中对称性破缺和跃迁的微妙相互作用。

最后，研究组通过旋转对齐的六方氮化硼衬底引入莫尔超晶格。值得注意的是，研究组发现同位旋序仅受到弱扰动，当迁移的半金属态或四分之一金属态填充半超晶格带或四分之一超晶格带时，莫尔势会催化拓扑非平凡间隙态的形成。

该结果表明，菱面体石墨烯是一个多体理论控制测试的理想平台，并揭示了莫尔材料的磁性本质上是迁移的。

Abstract

Ferromagnetism is most common in transition metal compounds where electrons occupy highly localized d orbitals. However, ferromagnetic order may also arise in low-density two-dimensional electron systems. Here we show that gate-tuned van Hove singularities in rhombohedral trilayer graphene drive spontaneous ferromagnetic polarization of the electron system into one or more spin and valley flavours. Using capacitance and transport measurements, we observe a cascade of transitions tuned to the density and electronic displacement field between phases in which quantum oscillations have fourfold, twofold or onefold degeneracy, associated with a spin- and valley-degenerate normal metal, spin-polarized ‘half-metal’, and spin- and valley-polarized ‘quarter-metal’, respectively. For electron doping, the salient features of the data are well captured by a phenomenological Stoner model that includes valley-anisotropic interactions. For hole filling, we observe a richer phase diagram featuring a delicate interplay of broken symmetries and transitions in the Fermi surface topology. Finally, we introduce a moiré superlattice using a rotationally aligned hexagonal boron nitride substrate. Remarkably, we find that the isospin order is only weakly perturbed, with the moiré potential catalysing the formation of topologically nontrivial gapped states whenever itinerant half- or quarter-metal states occur at half- or quarter-superlattice band filling. Our results show that rhombohedral graphene is an ideal platform for well-controlled tests of many-body theory, and reveal magnetism in moiré materials to be fundamentally itinerant in nature.

Superconductivity in rhombohedral trilayer graphene

菱面体三层石墨烯的超导性

作者：Haoxin Zhou, Tian Xie, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe & Andrea F. Young.

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摘要

在一个干净的二维器件中通过电场效应获得超导性是纳米电子学的一个核心目标。最近，石墨烯莫尔异质结构已实现超导性；然而，其中许多结构在机械上并不稳定，实验显示出强无序特征。

研究组报道了在亚开尔文温度下表现为低电阻率或零电阻率的晶体菱面三层石墨烯（一种结构上亚稳态的碳同素异形体）的超导性。超导性发生在两个不同的门调谐区（SC1和SC2），且深度在由平均自由程和超导态相干长度之比定义的干净极限内。

量子振荡对常态费米面的映射显示，这两种超导体都来自环形费米海，并且接近同位旋对称性破缺转变，其中费米面简并度发生变化。SC1从顺磁正常态出现，而SC2则从自旋极化、谷简并的半金属态中出现，且违反了面内磁场的泡利极限至少一个数量级。

研究组讨论了该结果的各种机制，包括传统的声子介导配对，近同位旋序波动产生的配对，以及环形费米液体的固有不稳定性导致的配对。

研究组为干净且结构简单的二维金属中超导性的观察提供了一个模型系统，用于测试相互竞争的超导理论模型，而不会出现建模混乱的复杂情况，同时使基于相关电子现象和弹道电子输运的新型场效应控制电子器件成为可能。

Abstract

To access superconductivity via the electric field effect in a clean, two-dimensional device is a central goal of nanoelectronics. Recently, superconductivity has been realized in graphene moiré heterostructures; however, many of these structures are not mechanically stable, and experiments show signatures of strong disorder. Here we report the observation of superconductivity—manifesting as low or vanishing resistivity at sub-kelvin temperatures—in crystalline rhombohedral trilayer graphene, a structurally metastable carbon allotrope. Superconductivity occurs in two distinct gate-tuned regions (SC1 and SC2), and is deep in the clean limit defined by the ratio of mean free path and superconducting coherence length. Mapping of the normal state Fermi surfaces by quantum oscillations reveals that both superconductors emerge from an annular Fermi sea, and are proximal to an isospin-symmetry-breaking transition where the Fermi surface degeneracy changes. SC1 emerges from a paramagnetic normal state, whereas SC2 emerges from a spin-polarized, valley-unpolarized half-metal and violates the Pauli limit for in-plane magnetic fields by at least one order of magnitude. We discuss our results in view of several mechanisms, including conventional phonon-mediated pairing, pairing due to fluctuations of the proximal isospin order, and intrinsic instabilities of the annular Fermi liquid. Our observation of superconductivity in a clean and structurally simple two-dimensional metal provides a model system to test competing theoretical models of superconductivity without the complication of modelling disorder, while enabling new classes of field-effect controlled electronic devices based on correlated electron phenomena and ballistic electron transport.

Dexterous magnetic manipulation of conductive non-magnetic objects

导电非磁性物体的灵巧磁操控

作者：Lan N. Pham, Griffin F. Tabor, Ashkan Pourkand, Jacob L. B. Aman, Tucker Hermans & Jake J. Abbott.

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摘要

对铁磁物体的灵巧磁操控已很好建立，根据物体的几何结构，可能有三到六个自由度。有些物体需要非接触式灵巧操作，它们不含有大量的铁磁性材料，但含有导电材料。

时变磁场在导电材料中产生涡流，涡流与磁场相互作用产生力和力矩。这种现象曾被用于诱导阻力，以减少物体通过静态场时的运动，或使用动态场在单个方向上对物体施加力，但尚未被用于对导电物体进行如铁磁物体那样的灵活操控。

研究组表明，通过使用多个旋转磁偶极子场可在六个自由度下操控导电物体。利用量纲分析，结合多物理场数值模拟和实验验证，研究组描述了在旋转磁偶极子场中导电球体上产生的力和力矩。利用该模型，研究组在仿真和物理实验中实现了灵活操控。

Abstract

Dexterous magnetic manipulation of ferromagnetic objects is well established, with three to six degrees of freedom possible depending on object geometry. There are objects for which non-contact dexterous manipulation is desirable that do not contain an appreciable amount of ferromagnetic material but do contain electrically conductive material. Time-varying magnetic fields generate eddy currents in conductive materials, with resulting forces and torques due to the interaction of the eddy currents with the magnetic field. This phenomenon has previously been used to induce drag to reduce the motion of objects as they pass through a static field, or to apply force on an object in a single direction using a dynamic field, but has not been used to perform the type of dexterous manipulation of conductive objects that has been demonstrated with ferromagnetic objects. Here we show that manipulation, with six degrees of freedom, of conductive objects is possible by using multiple rotating magnetic dipole fields. Using dimensional analysis, combined with multiphysics numerical simulations and experimental verification, we characterize the forces and torques generated on a conductive sphere in a rotating magnetic dipole field. With the resulting model, we perform dexterous manipulation in simulations and physical experiments.

地球科学 Earth Science

Pliocene decoupling of equatorial Pacific temperature and pH gradients

上新世赤道太平洋温度和pH梯度的解耦

作者：Madison G. Shankle, Natalie J. Burls, Alexey V. Fedorov, Matthew D. Thomas, Wei Liu, Donald E. Penman, et al.

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摘要

赤道太平洋的海洋动力学驱动热带气候模式，影响全球海洋和陆地生态系统。该地区如何应对全球变暖对全球气候、经济稳定和生态系统 健康 具有深远影响。因此，许多研究调查了上新世（530-260万年前）和中新世晚期（约600万年前）期间的赤道太平洋动力学，作为该地区在全球变暖下未来行为的模拟。

这一时期的古海洋学记录提出了一个明显的悖论，即沿着赤道太平洋东西向的海面温度梯度降低表明风驱动的上升流减少，这与东太平洋生物生产力增强的证据相冲突，后者通常由更强的上升流引起。

研究组通过提供新的证据，证明上新世早期/中新世晚期与现代环流体制完全不同，导致更古老、更酸性和更富营养的水到达赤道太平洋，从而调和了这些观察结果。这些结果为上新世早期/中新世晚期东太平洋生产力的提高提供了一种新机制，即使在风力驱动上升流较弱的情况下也是如此。

该发现为赤道太平洋动力学提供了新的线索，并有助于限制它们在不久的将来可能发生的变化，因为预计下个世纪地球将达到上新世那样的变暖水平。

Abstract

Ocean dynamics in the equatorial Pacific drive tropical climate patterns that affect marine and terrestrial ecosystems worldwide. How this region will respond to global warming has profound implications for global climate, economic stability and ecosystem health. As a result, numerous studies have investigated equatorial Pacific dynamics during the Pliocene (5.3–2.6 million years ago) and late Miocene (around 6 million years ago) as an analogue for the future behaviour of the region under global warming. Palaeoceanographic records from this time present an apparent paradox with proxy evidence of a reduced east–west sea surface temperature gradient along the equatorial Pacific—indicative of reduced wind-driven upwelling—conflicting with evidence of enhanced biological productivity in the east Pacific that typically results from stronger upwelling. Here we reconcile these observations by providing new evidence for a radically different-from-modern circulation regime in the early Pliocene/late Miocene that results in older, more acidic and more nutrient-rich water reaching the equatorial Pacific. These results provide a mechanism for enhanced productivity in the early Pliocene/late Miocene east Pacific even in the presence of weaker wind-driven upwelling. Our findings shed new light on equatorial Pacific dynamics and help to constrain the potential changes they will undergo in the near future, given that the Earth is expected to reach Pliocene-like levels of warming in the next century.

Direct radiative effects of airborne microplastics

空气中微塑料的直接辐射效应

作者：Laura E. Revell, Peter Kuma, Eric C. Le Ru, Walter R. C. Somerville & Sally Gaw

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摘要

微塑料现在被认为是大气中广泛存在的污染物，由于其体积小、密度低，可以随风绕地球传播。大气气溶胶，如矿物粉尘和其他类型的空气悬浮颗粒物，通过吸收和散射辐射（直接辐射效应）影响地球气候，其影响通常用有效辐射强迫（ERF）度量进行量化。然而，空气中微塑料的辐射效应及其对全球气候的影响尚不清楚。

研究组计算了空气中微塑料的光学性质和直接辐射效应（不包括气溶胶-云相互作用）。假设平均表面浓度为1个微塑料颗粒/ m3 ，且垂直分布在10公里高空，则计算出当今大气中空气微塑料的ERF为0.044 0.399 mW/ m2 。

然而，微塑料的地理和垂直分布存在很大的不确定性。假设它们局限于边界层，短波效应占主导地位，微塑料ERF约为 0.746 0.553 mW/ m2 。与气溶胶-辐射相互作用引起的总ERF相比（ 0.71至 0.14 W/ m2 ），微塑料ERF很小。

然而，塑料产量在过去70年中迅速增长；如果不认真改革塑料生产和废物管理实践，空气中微塑料的丰度和ERF将继续增加。

Abstract

Microplastics are now recognized as widespread contaminants in the atmosphere, where, due to their small size and low density, they can be transported with winds around the Earth. Atmospheric aerosols, such as mineral dust and other types of airborne particulate matter, influence Earth’s climate by absorbing and scattering radiation (direct radiative effects) and their impacts are commonly quantified with the effective radiative forcing (ERF) metric. However, the radiative effects of airborne microplastics and associated implications for global climate are unknown. Here we present calculations of the optical properties and direct radiative effects of airborne microplastics (excluding aerosol–cloud interactions). The ERF of airborne microplastics is computed to be 0.044 0.399 milliwatts per square metre in the present-day atmosphere assuming a uniform surface concentration of 1 microplastic particle per cubic metre and a vertical distribution up to 10 kilometres altitude. However, there are large uncertainties in the geographical and vertical distribution of microplastics. Assuming that they are confined to the boundary layer, shortwave effects dominate and the microplastic ERF is approximately 0.746 0.553 milliwatts per square metre. Compared with the total ERF due to aerosol–radiation interactions ( 0.71 to 0.14 watts per square metre), the microplastic ERF is small. However, plastic production has increased rapidly over the past 70 years; without serious attempts to overhaul plastic production and waste-management practices, the abundance and ERF of airborne microplastics will continue to increase.

根据您提供的线索，我找到了一本名为《芝加哥华尔街女孩》（The Chicago Wayward Girl）的小说，它的情节与您所描述的基本相似。这是一部由作者H.M. Cauley编写的小说，讲述了一个出生于富有家庭的女孩和她追寻亲情的故事。小说中的女主角名叫Katherine Winslowe（凯瑟琳·温斯洛），她是一个真正的千金，但因为家庭问题失去了父母的关爱，变得孤儿寡母。在成人后，她通过自己的努力成为了一名杂志记者，接着她发现了一个悬案，这个悬案涉及到她自己的亲生家庭。在寻找真相的过程中，凯瑟琳发现她的舅舅在一本科学杂志上发表了一篇论文，并且担任了杂志的封面人物。逐渐揭开谜团的过程中，凯瑟琳和她的舅舅之间建立了联系并最终相认。

无私奉献的人“落红不是无情物，化作春泥更护花。”人并非为获取而给予；给予本身即是无与伦比的欢乐；对人来说，最大的欢乐，最大的幸福是把自己的精神力量奉献给他人。奉献，是人的一种多么高尚的精神，是一种多么高尚的情操``````俗话说得好，“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干。”在一个冰冷冰冷的冬天，寒风刺骨，连人也不敢出门，我真怪老天爷，今天这么冷还让我上学。我匆匆地吃了早餐，背着书包出门去了。在路上，阵阵刺骨的寒风迎面而来，我只好硬着头向前走。在不远，一根大竹把我拦住了，我陡然停止，闷闷不乐地顾视前方。只见离大竹不远有一位清洁工正毫无怨言地为人们挖通前几天被堵塞的‘臭水渠’。他挨着冷，忍受着恶心的臭味，用一双差不多被冻僵的手紧紧地拿着铁铲，然后用力地把铁铲插进了被堵塞的‘臭水渠’里，再把铲起的垃圾倒到旁边的桶里``````突然，大事不妙，‘臭水渠’里面被塞实了，用铁铲铲不行，用夹子夹不行，那位清洁工只好戴着手套下去挖。她下倒了‘臭水渠’，冰冷的水像一支支利箭直刺他的脚。她忍受着疼痛，仍吃苦受累地挖``````行人看见了也热心地走过来对清洁工说：“小刘，别再挖了。天这么冷，你叫几个负责这工作的人来替你挖就行了，何况这工作又不是你负责的，你就快回去休息吧！”“咦！这是怎么回事？这工作不是他负责的？那他这么辛苦来做这干啥呢？``````”想着想着，我不由自主地被他那种无私奉献的精神深深地打动了，便情不自禁地走到他身旁，轻声细语地对她说：“叔叔，别再挖了！你就叫几个负责这工作的清洁工来挖吧！快回去休息吧！”只见他抬起头，气喘吁吁地对我说：“我决不会回去休息的，我一定要把这条‘臭水渠’挖通。”看着他那倔强的样子，我只好无可奈何地上学去了。过了几天，我们住的一带地方终于能通水了，大家也高兴得不得了。不知何时，那位清洁工在刺骨的寒风中辛勤工作的背影模模糊糊地浮现在我的眼前。他的言行深深的教育着我，影响着我——一个无私奉献的人。望采纳

《自然》（20211021出版）一周论文导读

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您好，对于你的遇到的问题，我很高兴能为你提供帮助，我之前也遇到过哟，以下是我的个人看法，希望能帮助到你，若有错误，还望见谅！

这本小说可能是《重生之真假千金》，作者是红了容颜。故事情节大致如下：女主角唐婉儿是一个真正的千金，但她并不知道自己的真实身份。她在一次科学杂志的封面拍摄中，意外发现自己的小舅舅竟然是一位著名的科学家，而她的真实身份也随之揭晓。在这个过程中，唐婉儿遇到了男主角唐慕辰，他是一个重生了好几次的人，每次都会在高三的时候出车祸死亡。他一直在寻找一个机会，希望能够重新开始，但是每次都失败了。直到这一次，他成为了唐婉儿的同桌，他们开始了一段不同寻常的旅程。在这个过程中，唐婉儿逐渐发现自己的真实身份，并且也发现了唐慕辰的真实身份。他们一起揭开了一个又一个谜团，并且在这个过程中，他们的感情也逐渐升温。但是，唐婉儿的身份也引来了很多的危险和挑战，她不得不面对各种阴谋和诡计。在小说的最后，唐婉儿和唐慕辰一起揭开了所有的谜团，并且最终找到了他们的真实身份。他们也终于认识了彼此的亲人，并且一起度过了一段美好的时光。总的来说，这是一本非常精彩的小说，故事情节曲折离奇，人物形象丰富多彩，非常值得一读。

幸福在于奉献是一篇关于幸福的议论文，我们感受幸福，其实付出奉献也是一种幸福，这个奉献可以不论大小，不论对象，只要你去奉献，我们就可以得到一种朴实而高尚的精神上的幸福。更多关于幸福的议论文尽在巨人作文网。“给，重要比拿的快乐。” 这是高尔基奋斗了一生的经验之谈。那么为什么会这样呢？因为幸福的真谛在于奉献。 马克思在平困之中度过，但却创造了共产主义，成为了苍穹中一颗耀眼的明星，引导着我们发展，前进。如果我们的事业是为全人类而造福那无论他是多麽的艰难，我们也不会感到疲倦。这正如卡尔一样。翻开历史的扉页，有多少奉献者的脚印啊。且不说那些历史的伟人，也不说那惊天动地的名人，但说那童第周夫妇，虽处贫困但却依然坚持研究，写出了一片片优秀的论文，发表了一条条优秀的理论，把自己的一生奉献给了共产党，奉献给了中国，，推进了中国的发展。

这本小说可能是《真假千金》。《真假千金》是一部非常有趣的小说，故事的女主角是真千金，而她的假身份则是一名科学家。女主角的父亲是一位著名的科学家，但是他在一次实验中失踪了，而女主角则被误认为是他的女儿。在这个过程中，女主角发现了她的假身份的真相，而她的真身份也开始浮出水面。女主角的小舅舅是一名科学家，他一直在研究一种可以改变人类基因的药物，而他也开始怀疑女主角的真实身份。在故事的高潮部分，女主角和小舅舅终于相认，而他们也开始合作研究这种药物，并试图解开女主角的身份之谜。这是一部非常精彩的小说，非常值得一读。