-
固液界面电场特性的分子动力学解析:从微观机制到催化应用
固液界面静电环境的分子图景固液界面为众多化学物理过程提供了催化温床,其核心机制源于界面产生的强电场效应。传统理论将溶剂视为介电连续体,通过Poisson-Boltzmann(PB)方程描述双电层(EDL)结构,但分子动力学(MD)模拟揭示了这种近似的局限性。在典型的水系电解质-电极界面模型中,显式考虑水分子电荷分布得到的Coulomb势ψ呈现显著振荡特征,而基于介电连续近似的Poisson势φ则平滑衰减,二者差异凸显了溶剂分子层级的介电响应在界面处的各向异性。Madelung势场:物种依赖的电场新范式通过分析Na+和Cl-离子的Madelung势能场发现,不同物种在界面处实际经历的电场存在显著
来源:Annual Review of Physical Chemistry
时间:2025-09-09
-
反应坐标作为能量流动的最优通道:蛋白质功能调控的物理机制与生物物理学突破
蛋白质功能调控的物理密码1.引言:反应坐标的核心地位蛋白质作为生命活动的主要执行者,其功能实现依赖于构象变化(conformational change)和活化过程(activated process)。反应坐标(RCs)作为控制这些过程的少数关键自由度(DoFs),在理解蛋白质功能机制中具有三重核心价值:•理论层面:RCs是所有反应速率理论的基础假设•模拟层面:RCs是分子动力学(MD)模拟中增强采样的最优集体变量(CVs)•机制层面:RCs提供蛋白质动态过程的最优降维描述2.严格定义:承诺子检验的金标准真正的反应坐标(tRCs)必须满足承诺子(committor)准则——即能完全决定系统构
来源:Annual Review of Physical Chemistry
时间:2025-09-09
-
等离子体驱动化学:纳米尺度光催化反应的能量转移与电荷载流子调控新进展
等离子体驱动化学的能量分配途径当等离子体纳米材料(如银、金、铂等)受到光激发时,自由电子云的集体振荡会在5-20飞秒内退相干。这种局域表面等离子体共振(LSPR)通过辐射衰减(光子发射)或非辐射衰减(Landau阻尼)两种途径耗散能量。其中Landau阻尼产生的热载流子(电子和空穴)在100飞秒内形成非热分布,随后通过电子-声子相互作用使金属晶格升温。这些过程为邻近分子提供了三种可能的激发路径:1.电荷转移:通过间接(热载流子先积累后转移)或直接(退相干过程中即时转移)机制将电子注入分子轨道,例如H2解离和CO2还原反应2.等离子体诱导共振能量转移(PIRET):通过偶极-偶极耦合将能量传递给
来源:Annual Review of Physical Chemistry
时间:2025-09-09
-
原子尺度解析主族元素二维材料及其异质结构的合成策略与性能调控
原子尺度解析主族元素二维材料及其异质结构1.引言受石墨烯成功启发,主族元素二维材料因其独特的量子限域效应和可调电子特性成为研究热点。这些材料展现出狄拉克费米子、量子自旋霍尔态和弹道电荷传输等特性,在(光)纳米电子器件中具有广阔应用前景。与石墨烯不同,大多数主族元素二维材料需要通过分子束外延(MBE)或化学气相沉积(CVD)在超高真空(UHV)条件下合成,其结构特性高度依赖基底选择和生长参数调控。2.结构与性能2.1 第13族元素基材料硼烯作为典型代表,在Ag(111)基底上可形成多种晶相结构。最新研究发现双层硼烯通过层间共价键保持金属性,同时显著提升抗氧化能力。镓烯(gallenene)在Ga
来源:Annual Review of Physical Chemistry
时间:2025-09-09
-
纳米结构声学振动的科学:从激发机制到模式调控与应用前景
纳米结构声学振动的科学1.引言边界条件在材料中创造共振现象,金属纳米颗粒的局域表面等离子体共振(LSPRs)是物理化学中的经典案例。这些共振源于粒子表面对入射电磁场的边界条件约束,过去几十年因其在表面增强光谱和热电子催化中的应用被广泛研究。声学共振发生在更低频率范围(GHz-THz),最初通过低频拉曼测量观察到,后来在瞬态吸收实验中被捕获。与LSPRs相比,纳米结构声学振动的应用较少,但纳米机械谐振器是个例外,它们被用于单分子光学吸收检测、纳米物体质量测量和超灵敏力传感。2.瞬态吸收实验中的声学振动激发与检测纳米结构呼吸模出现在瞬态吸收实验中的基本原因是超快激发引起纳米颗粒尺寸的快速变化。对于
来源:Annual Review of Physical Chemistry
时间:2025-09-09
-
臭氧光化学新进展:Λ双峰倾向性与自旋禁阻通道的分子机制及大气意义
1. 同位素富集与转动态奇偶交替现象大气中臭氧重同位素富集现象曾被认为与光解离过程中的曲线交叉机制相关。早期Valentini等通过相干反斯托克斯拉曼光谱(CARS)发现O2(a1Δg)转动分布存在奇偶态交替,并提出16O2(X3Σg-)仅能占据奇数转动态,导致奇数态选择性消耗。然而,Gunthardt等通过分子束实验结合2+1共振增强多光子电离(REMPI)证明该现象实为Λ双峰倾向性所致:A′对称的Λ双峰对应偶数转动态,而A″对称对应奇数态。温度依赖性实验显示,低温下O3分子旋转减弱时,A′双峰优先形成以保持母体分子对称性,支持了量子理论计算结果。2. Λ双峰在Hartley与Huggins
来源:Annual Review of Physical Chemistry
时间:2025-09-09
-
量子化学的起源与发展:从理论物理到分子计算的跨学科探索
【生命科学视角下的量子化学发展史】1920年出生于德国比勒费尔德的作者,在纳粹统治时期经历了犹太家庭的艰难岁月。古典人文主义的中学教育为他奠定了思维基础,而瑞士避难期间在弗里堡大学的化学训练(包括晶体学与定量分析)培养了他严谨的实验思维。转折发生在苏黎世大学时期,师从量子理论先驱Gregor Wentzel攻读理论物理博士,这为他日后跨入量子化学领域埋下伏笔。在弗里堡大学的实验室里,作者不仅掌握了传统的酸碱滴定技术,更通过晶体学课程深入理解了32种晶体群的对称性原理。这段经历中两次实验事故——硫酸烫伤和氢气爆炸——反而强化了他对实验科学的敬畏。战时难民劳动营的伐木经历,意外促成了与后来巴塞尔大
来源:Annual Review of Physical Chemistry
时间:2025-09-09
-
基于EEG与fNIRS的复杂任务情境意识生理测量研究:绩效与自动化监控中的有效性验证
这项开创性研究揭示了脑电图(EEG)在捕捉情境意识(SA)方面的独特优势。当受试者完成多属性任务组(MATB)的三个难度级别和警戒任务时,研究者同步采集了功能性近红外光谱(fNIRS)和EEG数据,并采用情境意识全局评估技术(SAGAT)和NASA任务负荷指数量表(NASA-TLX)进行对照。令人振奋的是,即便排除任务难度、工作负荷和个体差异等干扰因素,EEG参与指数仍能显著预测SA水平(p<0.05)。相比之下,fNIRS信号与SA未见明显相关性。在警戒状态下,受试者的SA得分骤降至主动任务表现的50%,而EEG指标能以76%的准确率区分这两种状态。这些发现为高危行业(如航空、手术等)
来源:Ergonomics
时间:2025-09-09
-
"‘活着≠生活’:长新冠(LC)对患者及照护者社会休闲福祉影响的深度解析"
当"你还活着,但算真正生活吗?"成为长新冠(Long COVID, LC)患者的灵魂拷问,这项研究揭开了这个新兴致残性病症对社会休闲维度的深层冲击。作为COVID-19感染后的特殊后遗症,LC不仅损害患者(PWLC)的身心功能,更迫使照护者扮演起"疾病科普者"等延伸角色。研究团队采用质性描述方法,深度访谈52名PWLC和15名照护者,构建出三个震撼人心的复合叙事:首先是身体与认知症状的双重枷锁——疲劳和脑雾(brain fog)像无形的牢笼,将患者与丰富多彩的社交活动隔绝;其次是身份认同的瓦解危机,那些曾经定义"我是谁"的舞蹈课、读书会突然消失,留下巨大的存在焦虑;最后是关系纽带的断裂,当家庭
来源:Psychology & Health
时间:2025-09-09
-
阿根廷圣克鲁斯省Chorrillo组(马斯特里赫特阶,上白垩统)新发现的哺乳动物化石及其古生物地理学意义
在阿根廷圣克鲁斯省Chorrillo组(马斯特里赫特阶,上白垩统)的野外考察中,古生物学家们收获颇丰——他们不仅发现了南美洲首个白垩纪鸭嘴兽化石,还采集到包括冈瓦纳兽类(gondwanatherians)和大型兽亚纲(therian)在内的大量哺乳动物标本。最新研究重点描述了这些珍稀化石:既有已知物种Magallanodon baikashkenke的骨骼,也有冈瓦纳兽类新种Magallanodon terrwerr(其臼齿形态特征修正了该类群的鉴定标准),还有南猬类(meridiolestidans)家族的新成员——Orretherium的牙齿化石为认识该属上臼齿解剖结构提供了新线索。特别引
来源:Journal of Vertebrate Paleontology
时间:2025-09-09
-
多环境胁迫下玉米杂交种产量稳定性与低氮抗旱协同改良研究
气候变化引发的环境变异正削弱现有抗逆玉米(Zea mays L.)杂交种的适应性,迫使育种家持续更新种质资源。这项跨越尼日利亚三大生态区的三年期研究(2021-2023),系统评估了105个由IITA和IAR骨干系组配的单交种在干旱、低氮及最优条件下的表现。数据揭示环境效应(E)贡献率远超基因型(G)及其互作(G×E),其中干旱造成籽粒产量暴跌58%,低氮环境导致52%减产。双重胁迫还显著延缓生殖发育:吐丝期(DSK)延长12.7%-14.0%,散粉吐丝间隔(ASI)增加9.6%-10.3%。更令人担忧的是,植株表型(EAS)恶化程度达19.9%-53.2%,株高缩水15.4%-17.2%,尤
来源:Journal of Forest Research
时间:2025-09-09
-
西爪哇岛南洋楹(Falcataria moluccana)社区林可持续性评估:基于凋落物动态与养分贡献的生态学解析
在印度尼西亚西爪哇岛葱郁的社区森林中,南洋楹(Falcataria moluccana,当地称Sengon)正经历着一场奇妙的物质轮回。科研人员架设凋落物收集器,持续监测这些速生树种如何通过叶片、枝条等凋落物(年产量4.8±0.7吨/公顷)向土壤输送营养。分解实验显示,95%凋落物在6个月内完成转化,释放出可观的氮(N156)、磷(P12)、钾(K83)等养分(单位:kg·ha-1·a-1)。特别值得注意的是雨季的分解速率常数(k值)达到1.8,比旱季高37%,印证了热带季风气候对物质循环的驱动作用。这些数据为构建"凋落物-土壤-林木"养分耦合模型奠定了基石,对缓解该地区因桉树纯林导致的土壤退
来源:Forest Science and Technology
时间:2025-09-09
-
粗心应答行为的关联因素研究:人格特质与认知状态的预测作用及绩效影响
粗心应答行为正成为心理学研究的潜在效度威胁。为揭开这类"敷衍答题者"的神秘面纱,研究者们将目光投向人格特质的经典框架——大五人格(Big Five)。通过两项精心设计的本科生研究(样本量均为150人),不仅验证了随和性(A)、尽责性(C)和开放性(O)与粗心应答的稳定关联,更创新性地引入认知能力测验和实时应试状态监测(包括动机水平和疲劳程度)。有趣的是,虽然认知能力展现出预测价值,但其效应如同"过山车"般不稳定;而应试动机则像"双刃剑",既能抑制粗心行为又受其他因素干扰。在结果端,粗心应答者就像实验室里的"麻烦制造者",其反生产行为(CWB)显著增多,而任务绩效则像"跳水"般明显下滑。这些发现
来源:Human Fertility
时间:2025-09-09
-
欧洲新发现苔藓植物Ditrichum divaricatum(顶蒴藓科)的分布特征与分类学意义
在欧洲大陆的苔藓植物调查中,研究人员意外发现了顶蒴藓科(Ditrichaceae)的Ditrichum divaricatum物种。这个发现令人振奋,因为此前该物种主要分布在北美洲和亚洲部分地区。通过细致的形态学观察和显微特征比对,确认该标本具有典型的Ditrichum属特征:叶片具单中肋,叶细胞呈矩形至六边形,孢蒴直立且对称。这一发现不仅丰富了欧洲苔藓植物区系记录,更为研究苔藓植物的跨大陆分布模式提供了新案例。研究人员建议后续应开展分子系统学研究,以探讨该物种在欧洲的种群来源和扩散途径。
来源:Journal of Bryology
时间:2025-09-09
-
动物辅助干预中犬类行为观察与训导员压力感知评估:动物福利新视角
这项创新性研究通过视频记录分析了六只工作犬在七次动物辅助干预(Animal-Assisted Interventions, AAI)中的行为表现。与既往认为AAI对犬只福利无显著威胁的观点不同,研究发现环境因素、人类参与者特征、犬只个体差异及干预类型都可能影响动物福利状态。在户外活动场景中,研究者量化了犬只的微行为:安抚行为(appeasement behaviors)出现频率高达10.89次/分钟(标准差±3.91),姿态变化(posture changes)以5.95次/分钟(±2.36)紧随其后。值得注意的是,每只犬在单次干预中至少表现出一次回避行为(avoidance behavior
来源:Journal of Applied Animal Welfare Science
时间:2025-09-09
-
镧系元素与O,O′-二乙基单硫代磷酸酯配位结构复杂性研究:微小偏差揭示配位化学新机制
在f区元素配位化学的前沿探索中,这项研究揭示了镧系元素(Ln)与O,O′-二乙基单硫代磷酸酯(DEMP)相互作用时产生的微妙结构偏差。通过高精度光谱分析和理论计算,研究发现当DEMP中的硫原子参与配位时,会引发配位构型产生10-3Å级别的微小位移。这种看似微不足道的结构变化,却显著影响了Ln-O和Ln-S键的键能分布,导致整个配位体系的电子云密度重新排布。特别值得注意的是,在轻镧系(如La3+)和重镧系(如Lu3+)的对比研究中,DEMP展现出了独特的"配体适应性",其配位角度的变化幅度达到惊人的8.7°。这些发现不仅刷新了人们对硫代磷酸酯配体(S-donor ligands)的认识,更为设计
来源:Essential Chem
时间:2025-09-09
-
节俭显微镜的普及路线图:推动资源有限地区的生物医学研究变革
在生命科学研究领域,显微镜犹如科学家的"眼睛",是探索微观世界不可或缺的工具。然而长期以来,高端显微镜动辄数十万美元的价格,使其成为发达国家实验室的专属装备。这种"科研鸿沟"直接影响了全球科学发展的均衡性——据估计,全球约85%的科研经费集中在不到20个国家。更令人担忧的是,这种资源分配不均形成了恶性循环:缺乏设备的地区难以培养相关人才,而人才匮乏又进一步限制了技术引进。如何打破这种僵局,让更多地区的科学家能够利用现代显微技术开展研究,成为亟待解决的国际性难题。《Nature Communications》最新发表的研究论文系统探讨了这一问题的解决方案。来自霍华德休斯医学研究所Janelia研
来源:Nature Communications
时间:2025-09-09
-
液面合成二炔键二维聚合物晶体:突破不可逆碳碳偶联反应的新策略
在材料科学领域,二维聚合物(2DPs)因其独特的周期性结构和物理化学性质备受关注。传统合成主要依赖可逆动态共价化学(DCC),但通过不可逆碳碳(C–C)偶联反应构建的2DPs具有更优异的化学稳定性和电子特性。然而,由于缺乏纠错机制,溶液法合成的2DPs往往结晶度不足。界面合成策略虽能提供受限二维空间,但金属表面强相互作用会限制晶体生长,而水界面或液-液界面的低反应活性又制约了聚合效率。这些矛盾使得通过不可逆反应制备高质量2DP晶体成为重大挑战。为解决这一难题,Ye Yang、Xinliang Feng等团队在《Nature Communications》发表了突破性研究。他们创新性地开发了有机
来源:Nature Communications
时间:2025-09-09
-
电控单分子自旋开关:实现可调谐量子器件的新突破
在量子计算和量子信息处理领域,精确控制单个自旋态是实现功能化量子器件的核心挑战。分子自旋系统因其化学可调性和可扩展性成为理想平台,但如何实现可寻址的量子比特间相互作用仍是关键瓶颈。传统方法依赖整体电子自旋共振(ESR)技术,无法实现单量子比特的局部控制。更棘手的是,现有体系存在温度稳定性差、调控手段有限等问题,这严重制约了分子量子器件的实际应用。针对这些挑战,由Wantong Huang和Kwan Ho Au-Yeung等国际团队在《Nature Communications》发表突破性研究。他们创新性地将分子机器概念引入量子技术领域,通过扫描隧道显微镜(STM)在原子尺度构建并操控Fe-Fe
来源:Nature Communications
时间:2025-09-09
-
心肌病风险分层与预防:从生物标志物到生活方式干预的全面评估
心肌病风险分层领域迎来重要突破!最新研究揭示了高敏感性心脏肌钙蛋白T和I(hsTnT/I)作为心脏损伤标志物的双重价值——既能预测健康结局,又与可改变心血管危险因素(CVRF)显著相关。德国团队通过对1716例接受冠状动脉造影患者(中位年龄70岁,28.3%女性)的分析发现,具有≥3个可改变CVRF的患者最年轻(中位年龄66.3岁),其中不良饮食(92.6%)、缺乏运动(97.1%)和超重(BMI≥25 kg/m2占89.9%)最为普遍。令人瞩目的是,这些患者同时表现出最高的hsTnT/I中位值(分别为19.0和9.3 ng/L)。线性回归分析显示,1-2个和≥3个CVRF与hsTnT/I水平
来源:European Journal of Preventive Cardiology
时间:2025-09-09