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关键突破!中国科学家,手搓“类球状闪电”。

球状闪电,是一种罕见又神秘的自然现象,通常在雷暴后出现,呈球形、能短暂悬浮且发光,但它的本质和形成原因一直是科学难题。如今,这一科学悬案终于迎来关键突破。近日,中国科学院上海光学精密机械研究所研究团队,首次成功激发并稳定捕获了与自然界球状闪电高度相似的球形发光体,并证实其本质为电磁孤子,为揭示球状闪电之谜提供了重要的实验证据。相关成果4月16日在国际学术期刊《自然・光子学》发表。此前理论推测,球状闪电可能是一种“电磁孤子”——由电磁场和等离子体形成的特殊结构,能在没有外部能量维持的情况下,自己“抓住”能量并保持形态。但过去的实验只能做出微米大小、存在时间极短的微型孤子,和自然球状闪电差距很大。

中国科学院上海光学精密机械研究所科研团队另辟蹊径,选择用波长更长的太赫兹波作为驱动源,理论上能产生更大、更稳定的孤子。他们基于“羲和激光装置”,用飞秒强激光轰击微金属丝,再通过纳米尖端的“聚焦”作用,把太赫兹波压缩到极小空间,形成了强度极高的相对论级太赫兹近场。

同时,科研团队在针尖附近引入高速氩气喷流。在强太赫兹场作用下,气体被迅速电离,形成参数可控的等离子体环境。太赫兹波和等离子体相互作用,最终形成了一个近毫米级的球形发光结构。

实验显示,这个“类球状闪电”直径超过百微米,能稳定存在超过百纳秒,寿命比传统实验大幅提升。更关键的是,它的发光行为、膨胀规律和温度变化,都和自然界中的球状闪电高度相似。科学家通过光谱分析发现,这个光球表面温度从约7万摄氏度缓慢降到6千摄氏度,证明有能量持续注入,而这正是太赫兹波的辐射压力和等离子体的热压力相互作用导致,才让它没有像普通闪电一样瞬间消散。

这项成果对于揭示球状闪电本质、推动太赫兹强场物理研究以及探索新型聚变能量约束方式等具有重要作用。

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我国科研团队开创关键金属绿色提取新技术。

我国科研团队开创关键金属绿色提取新技术。中国科学院青岛生物能源与过程研究所、太阳能光电转化与利用全国重点实验室高军研究员、李朝旭教授联合中国科学院理化技术研究所江雷研究员等人组成科研团队,成功开发出一种受生物钙离子通道启发的普适性重金属离子膜分离方法,可高效、绿色、选择性地提取铀、铜、金等多种对新能源至关重要的重金属资源,有望解决传统重金属资源提取技术高污染、低效率、高能耗的长期难题。

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科研人员观测到金属/载体界面的体相氧溢流。

近日,中国科学院大连化学物理研究所张涛院士、黄延强研究员团队,联合刘伟研究员及南方科技大学王阳刚副教授等团队在多相催化的溢流效应认识上取得了重要进展。该研究首次在原子尺度上观察并证实了金属/载体界面控制的体相氧溢流现象,明确了该现象在多相催化反应中的重要作用,并据此提出了金属-载体的“表面-界面-体相”协同催化的新机制。相关成果于北京时间4月15日发表在《自然》期刊上。

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我国科研团队取得催化领域重要科研突破。

记者从中国科学院大连化学物理研究所获悉,近日该所联合南方科技大学科研团队在多相催化的溢流效应认识上取得了重要进展。科研人员首次在原子尺度上观察并证实了金属与载体界面控制的体相氧溢流现象,明确了该现象在多相催化反应中的重要作用,并据此提出了金属-载体的“表面-界面-体相”协同催化的新机制。相关成果4月15日在国际学术期刊《自然》发表。

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中国科学家提出鼻咽癌蛋白质组学精准治疗思路。

国际学术期刊《自然-癌症》15日最新刊发的一项研究显示,中国科学家在鼻咽癌精准治疗研究上取得新进展,首次将鼻咽癌划分为三种蛋白质组亚型,为鼻咽癌患者开展以蛋白质组学为核心的个体化精准治疗提供了科学依据。

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“创可贴”血压监测微系统问世,可精准捕捉用户7天内血压变化。

只需贴上一枚硬币大小的“创可贴”,就能实现长期、精准的血压监测。记者日前从天津大学获悉,该校机械工程学院副研究员梁存满与香港中文大学、香港城市大学等机构的科研团队合作,研发出一款形似“创可贴”的血压监测微系统,为心血管健康管理提供了全新的可穿戴解决方案。相关成果已发表在国际期刊《自然·通讯》上。无袖带血压监测技术凭借非侵入性、可连续测量的优势,被视为高血压早期筛查与个性化医疗的关键技术。然而,现有相关设备普遍存在两大问题:一是长期使用需频繁校准才能维持准确性;二是难以适应不同性别、年龄、肤色人群的血管生理差异。

针对这些难题,上述团队创新提出“器件设计+算法优化”一体化方案,研制出保形可拉伸压电微系统。这款设备约为一枚硬币大小,整体厚度不足半毫米,重量不到1克,采用柔软的硅橡胶材质,能够紧密贴合手腕等部位。“这个小贴片里集成了两种传感模块。”梁存满介绍,第一种是脉搏探测器模块,其采用空腔增强型压电薄膜,可以捕捉脉搏跳动的速度,灵敏度较传统设计提升约160倍;第二种是血管直径监测器模块,其由8个微型超声传感器组成,能够以超高精度实时测量血管直径的细微变化。

在算法层面,团队构建了基于人口统计学的自适应血压模型,可实现免校准血压测量;同时引入时间衰减补偿策略,有效修正因传感器轻微滑移带来的测量偏差,确保长期监测的稳定性。为了验证设备性能,团队对45名受试者展开测试。测试结果显示,该设备在不同性别、年龄、肤色人群中均保持稳定准确性,能够精准监测用户7天内的血压变化,无需个体校准即可直接使用。其收缩压平均绝对误差为5.22毫米汞柱,舒张压平均绝对误差为4.57毫米汞柱,精度可媲美专业袖带式医疗设备。未来,这项成果有望被广泛应用在高血压筛查、心血管疾病预警与长期管理等领域,助力个性化医疗的发展。

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新方法在芯片上实现光循环传播数百万次。

芬兰阿尔托大学联合多国研究团队开发了一种类似“纳米级外科手术”的方法,为脆弱的范德华材料打造了一层“纳米铠甲”,可在不破坏材料的情况下对其进行加工,在芯片上实现光可循环传播数百万次的创纪录表现。这项发表在最新一期《自然·材料》杂志上的研究,攻克了实现更快、更高效光子芯片的一大难题,标志着范德华材料的重要进展,并推动其由辅助性界面材料,向承担核心功能的器件结构材料转变。

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AI设计蛋白质能识别特定化合物。

韩国科学技术院生物科学系联合美国华盛顿大学西雅图分校蛋白质设计研究所,依托人工智能(AI)技术,实现了蛋白质的“从头设计”,创建出可特异性识别目标化合物的人造蛋白质。相关成果刊载于新一期《自然·通讯》杂志。

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我国重型地贫防治取得突破性研究成果。

近日,我国新型基因编辑技术临床研究取得重大突破,有望让重症地贫患者彻底摆脱“输血续命”的困境。4月8日,广西医科大学第一附属医院地中海贫血防治研究团队联合上海科技大学、复旦大学及正序生物,在国际顶级学术期刊《自然》正刊发表突破性成果《碱基编辑技术在治疗β-地中海贫血中的临床应用》。该研究公布了全球首个碱基编辑药物治疗输血依赖型β-地中海贫血中的临床应用结果,标志着中国原创基因编辑技术的临床转化获得国际权威认可,也意味着这项中国原创基因技术将为地贫患者摆脱终身输血的困境带来希望。

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小鼠大脑神经元完整连接图谱绘成。

发表于最新一期《自然·方法》期刊的研究,报告了一种革命性的脑科学绘图技术,能够以前所未有的速度和单突触分辨率为神经元贴上“条形码”,精准绘制小鼠大脑中数千个神经元之间的完整连接图谱。这项技术将极大推动人类对大脑复杂网络的理解,标志着脑科学研究向系统性、高通量解析大脑完整连接结构迈出了关键一步,为最终揭示意识、思维及神经系统疾病的深层奥秘打开了一扇新大门。

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