國內外最新科技發現與創新技術成果薈萃

◎ 本刊綜合報道

科學家首次實現基于里德堡原子臨界增強的高靈敏微波傳感

日前，中國科學技術大學郭光燦院士團隊在基于相變的精密測量上取得新進展。團隊史保森教授、丁冬生教授課題組與丹麥奧爾胡斯大學Klaus M?lmer 教授和英國杜倫大學Charles S. Adams 教授合作，利用強關聯系統的相變提高了里德堡原子對微波電場測量的精度和靈敏度，靈敏度可達49 納伏每厘米每根號赫茲。相關研究成果發表于《自然-物理》。此次研究中，團隊發展了里德堡原子臨界點與微波電場的耦合技術。基于室溫銣原子體系，利用多體系統相變點對于微波擾動更加敏感的特點，顯著提高了測量微波的精度和靈敏度。研究團隊利用Fisher information 對傳感器進行了評估，實驗表明，相比于少體無相變的情況，多體系統在臨界點的Fisher information 顯著提高，具體提高了三個數量級。對應于測量精度提升至少一個量級，并且隨測量時間的增加而增加，呈現指數增長的趨勢。

“中國天眼”發現迄今宇宙最大原子氣體結構

日前， 由中科院國家天文臺研究員徐聰領導的國際團隊利用“中國天眼”FAST對致密星系群“斯蒂芬五重星系”及周圍天區的氫原子氣體進行了成像觀測，發現了1個尺度大約為2 百萬光年的巨大原子氣體結構，尺度比銀河系大20 倍。這是迄今為止在宇宙中探測到的最大的原子氣體結構。相關研究成果在線發表于《自然》。“這一發現得益于‘中國天眼’超高靈敏度帶來的前所未有的極端暗弱天體探測能力。”徐聰說，“中國天眼”能夠探測到遠離星系中心的極其稀薄的彌散原子氣體所發出的暗弱輻射，為研究宇宙中天體的起源打開了一個嶄新的窗口。

我國科學家在新冠病毒中發現RNA加帽新機制

日前，清華大學教授饒子和、婁智勇團隊與廣州實驗室、上海科技大學等單位合作，在新冠病毒中發現了一種生物界全新的RNA 加帽機制。這一發現不僅是對病毒生命過程理解的重要更新，也是在生物學領域中首次發現以蛋白質為媒介來介導的RNA 加帽過程，拓展了生命科學中對核酸加工的認識邊界。相關研究論文近日在線發表于《細胞》。新冠病毒是已知RNA 病毒中基因組最大的一種病毒。在病毒學傳統認知中，冠狀病毒核酸的加帽通過四步反應過程完成。科學家們此次發現，新冠病毒能夠利用其轉錄復制復合體中的單鏈核酸結合蛋白nsp9 作為媒介來加帽，該過程分為兩個階段。研究團隊還闡明了核苷類抗病毒藥物抑制這一過程的分子機制，提出了全新的“induce-and-lock”（誘導-封閉）藥物設計機制。

我國新一代“人造太陽”創造運行新紀錄

日前，隨著倒計時歸零，大屏幕上一陣強光閃過，數據分析小組傳來了好消息：我國新一代“人造太陽”托卡馬克裝置（HL-2M）等離子體電流突破100 萬安培（1 兆安），創造了我國可控核聚變裝置運行新紀錄！HL-2M 作為我國先進磁約束核聚變實驗研究裝置，是我國目前規模最大、參數能力最高的托卡馬克裝置，其等離子體電流能力可達2.5 兆安以上，等離子體離子溫度可達1.5 億攝氏度，能夠實現高密度、高比壓、高自舉電流運行。未來HL-2M 將繼續有條不紊開展后續實驗工作，沖擊更高的等離子體電流和離子溫度等參數，全面提升核聚變三參數，實現我國“人造太陽”研究新的飛躍。

可重編程材料實現選擇性自組裝

創建自動化結構或機器的過程至今仍是自上而下的，需要人工、工廠或機器人進行組裝和制造。然而，大自然組裝的方式普遍是自下而上的。日前，美國麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室研究人員引入了可涂覆于機器人立方體的磁性可重編程材料，讓它們自行組裝。過程的關鍵是使這些磁性編程對它們連接的對象具有高度選擇性，從而自組裝成特定的形狀。研究人員使用的柔性磁材料涂層來自廉價的冰箱磁鐵，賦予每個立方體的每個表面都帶有磁性特征。簽名確保每個面在平移和旋轉中都選擇性地吸引所有其他立方體中的另一個面。所有立方體都能以非常精細的分辨率進行磁性編程。

單芯片光源創下數據傳輸新紀錄

來自丹麥、瑞典和日本的科學家在最新一期《自然·光子學》雜志上撰文指出，他們通過將數據分成一系列色彩包，使單個計算機芯片能通過光纖電纜，在7.9 公里范圍內，每秒傳輸1.84 千萬億比特（PB）數據，創下單芯片作為光源傳輸數據新紀錄，有望催生性能更優異芯片，提升現有互聯網的性能。為做到這一點，研究團隊首先借助激光器，將數據流分成37 個部分，每個部分都通過光纖電纜各個單獨的內核發送。隨后每個信道中的數據被分割成223 個數據塊，每個數據塊對應于電磁頻譜唯一部分，這樣就產生了一個“頻率梳”。通過這個“頻率梳”，數據能以不同顏色通過光纖光纜傳輸，而不會相互干擾。研究人員表示，盡管這塊芯片需要一個連續發光的激光器，以及將數據編碼到每個輸出流中的獨立設備，但這些可集成到芯片上，使整個設備的尺寸能與火柴盒一樣大。

DNA“納米轉運蛋白”或能高效治癌

據日前發表在《自然·通訊》上的一項新研究，加拿大蒙特利爾大學研究人員設計并驗證了一種由DNA 制成的新型藥物轉運蛋白，這種分子轉運蛋白大小僅為人頭發寬度的兩萬分之一，可通過化學編程更有效地輸送最佳濃度的藥物，以改進癌癥和其他疾病的治療方法。成功治療疾病的關鍵是在整個治療過程中提供并維持藥物劑量。低于最佳劑量會降低效率，通常會導致抗藥性，而過量則會增加副作用。因此，維持血液中藥物的最佳濃度仍是現代醫學的一大挑戰。研究人員表示，納米轉運蛋白的另一個特性是其高度通用性。由于DNA 和蛋白質化學的高度可編程性，人們現在可設計轉運蛋白來精確輸送廣泛的治療分子。（文中所有圖片僅為示意）