莫比烏斯碳納米帶首次合成
本研究中合成的莫比烏斯碳納米帶的結(jié)構(gòu)。
構(gòu)建結(jié)構(gòu)均勻的納米碳對(duì)于納米技術(shù)、電子學(xué)、光學(xué)和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的功能材料的發(fā)展至關(guān)重要。據(jù)近日發(fā)表在《自然·合成》雜志上的論文，日本名古屋大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)已合成了一種帶狀分子納米碳，具有扭曲的莫比烏斯帶拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即莫比烏斯碳納米帶。
分子納米碳科學(xué)是一種自下而上使用合成有機(jī)化學(xué)制造納米碳的方法。然而，迄今為止合成的分子納米碳僅具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，例如環(huán)狀、碗狀或帶狀。為了實(shí)現(xiàn)未知的和理論上預(yù)測(cè)的納米碳，有必要開發(fā)新方法來合成具有更復(fù)雜結(jié)構(gòu)的分子納米碳。
2017年，名古屋大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)60年首次化學(xué)合成碳納米帶，這是一種超短碳納米管。之后，莫比烏斯碳納米帶成為科學(xué)界夢(mèng)寐以求的目標(biāo)。
“與具有正常帶狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，這種扭曲的莫比烏斯碳納米帶應(yīng)會(huì)表現(xiàn)出完全不同的特性和分子運(yùn)動(dòng)。然而，創(chuàng)造這種扭曲的結(jié)構(gòu)說起來容易做起來難?！毖芯繄F(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人伊丹健一郎說，從之前的碳納米帶合成中得知，應(yīng)變能是合成過程中最大的障礙。此外，帶狀結(jié)構(gòu)內(nèi)的額外扭曲使最終目標(biāo)分子的應(yīng)變能更高。
通過對(duì)莫比烏斯碳納米帶的帶狀和扭曲分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的巨大應(yīng)變進(jìn)行理論分析，研究團(tuán)隊(duì)確定了合理的合成路線，最終通過14個(gè)化學(xué)反應(yīng)步驟合成了莫比烏斯碳納米帶，包括新開發(fā)的官能化反應(yīng)、Z-選擇性維蒂希反應(yīng)序列和應(yīng)變誘導(dǎo)鎳介導(dǎo)的同源偶聯(lián)反應(yīng)。光譜分析和分子動(dòng)力學(xué)模擬表明，在溶液中，莫比烏斯帶的扭曲部分在溶液中圍繞莫比烏斯碳納米帶分子快速移動(dòng)。利用手性分離和圓二色光譜，從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了莫比烏斯結(jié)構(gòu)的拓?fù)涫中浴?/p>
研究人員表示，新形式的碳和納米碳不斷地為新的科技打開大門，并導(dǎo)致了往往不可預(yù)知的非凡的特性、功能和應(yīng)用的發(fā)現(xiàn)。這項(xiàng)工作為開發(fā)具有復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的納米碳材料及使用莫比烏斯拓?fù)鋵W(xué)的創(chuàng)新材料科學(xué)的誕生鋪平了道路。
（來源：科技日?qǐng)?bào)）
世衛(wèi)預(yù)測(cè)全球可能出現(xiàn)更多猴痘病例
世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù)顯示，截至21日，12個(gè)非猴痘流行國家已報(bào)告92例猴痘確診病例和28例疑似病例。世衛(wèi)組織預(yù)測(cè)，全球猴痘病例可能進(jìn)一步增加。
猴痘主要在西非和中非地區(qū)流行，非洲大陸之外的首次猴痘疫情于2003年出現(xiàn)在美國。2018年以來，以色列、英國、新加坡等國在來自尼日利亞的旅客中發(fā)現(xiàn)猴痘病毒感染者。
世衛(wèi)組織指出：“現(xiàn)有信息顯示，與有癥狀的病例發(fā)生密切身體接觸的人群中正在發(fā)生人際傳播?！笔佬l(wèi)方面認(rèn)為，歐洲多國近期出現(xiàn)的猴痘病例屬于“非典型”，僅極少數(shù)病例有過猴痘風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)旅行史，且不少感染者經(jīng)性病診所檢查確診。世衛(wèi)官員戴維·海曼告訴路透社記者，猴痘病毒眼下“似乎正以性傳播方式蔓延，這擴(kuò)大了它在全球的傳染”。
海曼說，一個(gè)由專家組成的國際委員會(huì)已經(jīng)召開視頻會(huì)議，討論如何應(yīng)對(duì)猴痘疫情，包括是否有無癥狀感染者、哪些人群感染風(fēng)險(xiǎn)高以及猴痘病毒的不同傳播途徑等。
一般來說，猴痘病毒的人際傳播并不常見。人際傳播途徑包括密切接觸感染者的呼吸道分泌物、皮膚損傷部位或被污染物品等，通常需要更長(zhǎng)時(shí)間面對(duì)面才能發(fā)生呼吸道飛沫傳播。此外，猴痘病毒可能經(jīng)由胎盤或生產(chǎn)期間的密切接觸發(fā)生母嬰傳播。
按海曼的說法，猴痘病毒已經(jīng)在非流行國家擴(kuò)散的說法“從生物學(xué)上說得通”，但由于新冠疫情采取的封控、保持社交距離、旅行限制等措施，猴痘疫情沒有大規(guī)模暴發(fā)。
人感染猴痘的初期癥狀包括發(fā)燒、頭痛、肌肉酸痛、背痛、淋巴結(jié)腫大等，之后可發(fā)展為面部和身體大范圍皮疹。多數(shù)感染者會(huì)在幾周內(nèi)康復(fù)，但也有感染者病情嚴(yán)重甚至死亡。世衛(wèi)組織數(shù)據(jù)顯示，天花疫苗對(duì)猴痘病毒的有效率達(dá)到85%。“我們有能用的疫苗，但最重要的信息是，你可以保護(hù)自己。”海曼說。
（來源：新華社）
高速運(yùn)動(dòng)的等離子體湍流首次發(fā)現(xiàn)
圖左：在等離子體中形成屏障以確認(rèn)內(nèi)部熱量。圖右：通過打破屏障，發(fā)現(xiàn)湍流比熱量移動(dòng)得更快，因?yàn)闊崃繌牡入x子體內(nèi)部逸出。
為了使核聚變發(fā)生，需要將超過1億攝氏度的等離子體穩(wěn)定地限制在磁場(chǎng)中，并長(zhǎng)時(shí)間保持。日本國立聚變科學(xué)研究所與美國威斯康星大學(xué)合作研究團(tuán)隊(duì)，首次在世界上發(fā)現(xiàn)了大型螺旋裝置中等離子體在熱量逸出時(shí)，湍流的運(yùn)動(dòng)速度比熱量快。這種湍流的特征使預(yù)測(cè)等離子體溫度的變化成為可能，對(duì)其觀測(cè)或?qū)?dǎo)致未來開發(fā)一種實(shí)時(shí)控制等離子體溫度的方法。研究結(jié)果發(fā)表在近日的《自然·科學(xué)報(bào)告》雜志上。
在受磁場(chǎng)約束的高溫等離子體中會(huì)產(chǎn)生“湍流”，這是一種具有不同大小的渦旋的流動(dòng)。這種湍流導(dǎo)致等離子體受到干擾，來自受限等離子體的熱量向外流動(dòng)，導(dǎo)致等離子體溫度下降。為了解決這個(gè)問題，有必要了解等離子體中的熱和湍流特性。然而，等離子體中的湍流十分復(fù)雜，研究人員尚未完全了解。特別是產(chǎn)生的湍流如何在等離子體中運(yùn)動(dòng)還未明確，因?yàn)樾枰軌蛞愿哽`敏度和極高時(shí)空分辨率測(cè)量微小時(shí)間演變的儀器。
等離子體中會(huì)形成一道“屏障”，阻止熱量從中心向外傳輸。該屏障在等離子體中產(chǎn)生強(qiáng)烈的壓力梯度，并產(chǎn)生湍流。日本研究小組已經(jīng)開發(fā)出一種通過設(shè)計(jì)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)來打破這一障礙的方法。這種方法更方便研究障礙被打破時(shí)劇烈流動(dòng)的熱量和湍流，并詳細(xì)研究它們之間的關(guān)系。然后，研究人員使用不同波長(zhǎng)的電磁波，以世界上最高精度測(cè)量了電子的溫度變化、熱量和湍流的變化。此前，人們知道熱量和湍流幾乎同時(shí)以每小時(shí)5000公里的速度移動(dòng)，大約相當(dāng)于飛機(jī)的速度，但這次實(shí)驗(yàn)首次在世界上發(fā)現(xiàn)湍流以每小時(shí)40000公里的速度先于熱量移動(dòng)，已接近火箭的速度。
日本國立聚變科學(xué)研究所助理教授劍持尚輝說，這項(xiàng)研究極大地提高了我們對(duì)聚變等離子體中湍流的理解。湍流的新特征，即它在等離子體中的移動(dòng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于熱，表明我們可通過觀察預(yù)測(cè)湍流來預(yù)測(cè)等離子體的溫度變化。未來，我們希望在此基礎(chǔ)上開發(fā)出實(shí)時(shí)控制等離子體溫度的方法。
（來源：科技日?qǐng)?bào)）
距地400萬公里，飛行速度21公里/秒，迄今最具破壞力小行星將掠過地球
小行星7335（1989 JA）將于2022年5月27日與地球“擦肩而過”。
據(jù)美國趣味科學(xué)網(wǎng)站22日?qǐng)?bào)道，美國國家航空航天局（NASA）近地天體研究中心稱，一顆名為7335（1989 JA）的小行星將于5月27日與地球“擦肩而過”。它將是今年接近地球的小行星中最大也是最具潛在破壞力的一顆。
研究人員估計(jì)，與地球最接近時(shí)，其與地球之間的距離為400萬公里，相當(dāng)于地球與月球平均距離的近10倍，飛行速度約為21公里/秒，比高速飛行的子彈快20倍。在2055年6月23日之前，這塊巖石不會(huì)再次近距離飛越地球。
鑒于這顆太空巖石“塊頭”很大——直徑約為1.8公里，以及與地球之間的距離較近，NASA將其歸類為“潛在威脅”，這意味著如果其軌道發(fā)生變化，撞上地球的話，可能會(huì)給地球造成巨大破壞。
這顆小行星是NASA每年追蹤的29000多個(gè)近地天體之一。NASA稱，近地天體指距離地球軌道4800萬公里以內(nèi)的天體，這些天體大部分都非常小，7335（1989 JA）的“塊頭”大過NASA跟蹤的99%的近地天體。
另外，7335（1989 JA）也屬于“阿波羅級(jí)”小行星（周期性穿過地球軌道的圍繞太陽運(yùn)行的小行星），目前天文學(xué)家已知約有15000顆這樣的小行星。
NASA目前正在密切監(jiān)測(cè)這類近地天體，并于最近啟動(dòng)了一項(xiàng)任務(wù)，以測(cè)試具有潛在危險(xiǎn)的小行星是否有一天會(huì)偏離軌道與地球相撞。2021年11月，NASA發(fā)射了名為“雙小行星重定向測(cè)試”的航天器，該航天器將于2022年秋季迎面撞向160米寬的名為Dimorphos的小行星。據(jù)悉，此次碰撞不會(huì)摧毀小行星，但可能會(huì)略微改變其飛行軌道。
（來源：科技日?qǐng)?bào)）
“下一代奇跡材料”石墨炔首創(chuàng)成功
一層石墨炔的晶體結(jié)構(gòu)。圖片來源：《自然·合成》
據(jù)最新一期《自然·合成》報(bào)道，美國科羅拉多大學(xué)研究人員開展的一項(xiàng)研究，已成功合成出科學(xué)家們數(shù)十年來孜孜以求的一種新型碳——石墨炔。該成果填補(bǔ)了碳材料科學(xué)長(zhǎng)期存在的空白，或?yàn)殡娮?、光學(xué)和半導(dǎo)體材料研究開辟全新的途徑。
長(zhǎng)期以來，科學(xué)家們不斷探索構(gòu)建新的碳同素異形體，石墨炔正是研究的焦點(diǎn)之一，因?yàn)樗c另一種受到工業(yè)界高度青睞的碳“神奇材料”石墨烯相似。石墨烯研究已經(jīng)在2010年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。然而在石墨炔領(lǐng)域，盡管經(jīng)過數(shù)十年的理論研究和實(shí)踐，科學(xué)家只創(chuàng)建出幾個(gè)石墨炔片段。
根據(jù)sp2、sp3和sp雜化碳（或碳原子與其他元素結(jié)合的不同方式）及其相應(yīng)鍵的利用方式，可采用不同的方式構(gòu)建碳同素異形體。最著名的碳同素異形體是常用于鉛筆和電池等工具的石墨以及金剛石，它們分別由sp2碳和sp3碳制成。
科學(xué)家們利用傳統(tǒng)化學(xué)方法成功地創(chuàng)造了各種同素異形體，包括富勒烯（其發(fā)現(xiàn)于1996年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)）和石墨烯。然而，這些方法不允許不同類型的碳以任何大容量一起合成，這使得推測(cè)具有獨(dú)特電子傳導(dǎo)、機(jī)械和光學(xué)特性的石墨炔材料，停留在理論階段。
科羅拉多大學(xué)博爾德分校化學(xué)系教授張偉團(tuán)隊(duì)使用炔烴復(fù)分解過程以及熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)控制，成功地創(chuàng)造出以前從未實(shí)現(xiàn)的成果：一種可與石墨烯的導(dǎo)電性相媲美但可控的材料。炔烴復(fù)分解是一種有機(jī)反應(yīng)，需要重新分配或切割、重整炔烴化學(xué)鍵（一種具有至少一種碳—碳三重共價(jià)鍵的碳?xì)浠衔铮?/p>
張偉表示，石墨烯和石墨炔之間有很大的區(qū)別，而石墨炔有望成為“下一代奇跡材料”。
雖然材料已經(jīng)成功創(chuàng)建，但研究團(tuán)隊(duì)希望進(jìn)一步研究它的特定細(xì)節(jié)，包括如何大規(guī)模創(chuàng)建材料以及如何對(duì)其進(jìn)行操作。張偉說，研究團(tuán)隊(duì)正在嘗試從多個(gè)維度探索這種新型材料，包括實(shí)驗(yàn)和理論，從原子級(jí)到真正的設(shè)備，這些努力將有助于弄清楚該材料的電子傳導(dǎo)和光學(xué)特性如何用于鋰離子電池等工業(yè)應(yīng)用。
（來源：科技日?qǐng)?bào)）
