《科学》（20220513出版）一周论文导读
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.
链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abk2397
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.
链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abk2400
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.
链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abk3195
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.
链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abd0966
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0.9-1.9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 0.9 to 1.9 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 21.7%-efficient all-perovskite tandem solar modules
可扩展处理实现21.7%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.
链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn7696
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1.8eV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21.7%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 1.8–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 21.7% 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.
链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm9583
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.
兴化,泰州有哪些收费站可通行20220年3月20号
竹镇收费站（6:00--22:00）、湖熟收费站、溧水东收费站、白马收费站（6:00--22:00）G2503绕城高速：江浦收费站、花旗营收费站、六合南匝道收费站、六合南主线收费站、金牛湖收费站（6:00--22:00）、横梁收费站、龙袍收费站、栖霞收费站、科学园收费站、殷巷收费站（6:00--22:00）、南庄收费...
山西医科大学汾阳学院2020年报考政策解读
现有第一临床医学院、第二临床医学院、汾阳学院、基础医学院、公共卫生学院、药学院、法医学院、护理学院、研究生学院、人文社会科学学院、继续教育学院(职业技术学院)、管理学院、口腔医学院、马克思主义学院、国际教育学院、麻醉学院、医学影像学院、儿科医学系、外语系、精神卫生学系、体育教学部(运动康复系)、计算机...
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裘品迈克： 《科学》 杂志属于综合性科学杂志,英文名:Science Magazine .它的科学新闻报道、综述、分析、书评等部分,都是权威的科普资料,该杂志也适合一般读者阅读.该期刊的主要关注点是出版重要的原创性科学研究和科研综述,此外《科学...
巴州区13584668396： 材料学院考研材料科学基础参考书目是什么啊 - ？
裘品迈克： 一、应用化学:研究方向 1.纳米材料化学2.能源材料与催化化学3.表面及光电化学 初试科目 1.101 政治理论 2.201 英语或202俄语或203日语 3.302 数学二 4.911 化学综合 参考书...
巴州区13584668396： 《科学与技术》是什么级别的刊物? - ？
裘品迈克： “中国科技论文统计源期刊”,又称“中国科技核心期刊”,是中国科学技术信息研究所出版评选的,也叫做统计源期刊.学科范畴主要为自然科学领域,是目前国内比较公认的科技统计源期刊目录.受科技部委托,权威性名列国内首位.那么...
巴州区13584668396： 科学出版社出版的科技期刊包括哪几类? ？
裘品迈克： 科学出版社出版的科技期刊包括综合指导、学术、技术和科普四大类,以学术类和技术类期刊为主体;这些出版物主要报道数学、物理学、化学、天文学、地球科学、生命科学、环境科学、医学和技术科学等学科的先进和重要研究成果,已形成了品种多、学科门类齐全的规模效应
巴州区13584668396： 深圳初中三年的《科学》一共几册,每册有哪些内容?？
裘品迈克： 有六册. 深圳用的是浙教版的,就是＂浙江教育出版社＂的. 没有电子版本啦!有的话就不用出书啦!
巴州区13584668396： 人教版五年级上册《科学》该怎么去布置作业~ - ？
裘品迈克： 可以布置预习作业,或者出一些相关题目,按书上一步一步有计划的来,就行了.第一次:预习课文下一章 第二次:默读课文 第三次:自学课文 第四次:出几道试题 第五次: 自学课文 第六次:简单复习课文 第七次:预习课文下一章 第八次:出一张试卷做 第九次:把上次试卷上错误的更正 第十次:全面总复习
