• 用于快速环境修复含铀废水的电子缓冲可充电微电极吸附剂

  摘要含铀废水的环境修复已成为核工业面临的一个关键挑战，这一问题同时涉及到生态保护和资源可持续性的问题。然而，传统的吸附方法存在动力学缓慢的缺点，而电化学方法则受到电子注入与铀酰离子还原之间直接耦合的限制，这会导致离子阻塞层的形成，从而严重降低修复效率。在此，我们开发了一种具有电子缓冲功能的可充电微电极吸附系统，该系统通过三个步骤运行：电子存储、铀提取和吸附剂再生。这一顺序过程通过时间和空间的分离，将电子注入与铀酰离子还原过程解耦。微电极在无竞争离子的环境中储存电子，并在铀提取过程中以可控的方式释放这些电子。表面的Fe–O键作为捕获铀酰离子的活性位点，降低了其还原过电位；同时，释放的电荷平衡阳离

  来源：Nature Water

  时间：2025-08-21

• 光伏-热电化学脱附系统的原型设计与建模，用于分布式尿液氮回收

  摘要利用分布式太阳能技术从尿液中捕获氮元素有助于管理氮循环，并提高肥料、卫生设施和电力供应的可用性。本文提出了一种名为“太阳能-ECS”的光伏-热电化学脱除（ECS）系统的概念验证方案，该系统能够独立于电网从尿液中回收硫酸铵肥料。通过持续控制光伏电流并利用废热为太阳能电池板降温，同时为ECS过程提供能量，与没有热传递且电流不受控制的原型相比，该系统实现了59.3±3.6%的发电量提升以及22.4±7.4%的氨回收效率提升。额外的热量加速了氨的挥发（这是ECS过程中的限速步骤），而通过电荷控制器防止电流过大，每超过1毫安/平方厘米的电流可减少2.24±0.25千焦/克的能量消耗。我们提出了一种适

  来源：Nature Water

  时间：2025-08-21

• 改善全球南方国家的废物管理系统，以应对国际环境问题

  摘要一个国家用于管理固体废物的基础设施不仅影响着其人口和环境，还在应对全球温室气体排放和海洋塑料污染问题中发挥着重要作用。虽然有多种方法试图解决这一问题，但这些方法的采用程度取决于当地的资源状况。全球南方国家在废物收集方面面临困难，主要依赖露天倾倒，而全球北方国家则投资于更先进的技术，将废物从处置转向回收利用。为了解决跨境废物问题，需要更深入地了解不同策略的成本效益关系。研究表明，投资于提升全球南方国家的废物管理基础设施，比进一步升级全球北方国家的设施能更有效地减少温室气体排放和海洋塑料污染。基本的废物收集工作是减少海洋塑料污染的关键步骤；从露天倾倒和焚烧转向规范化的垃圾填埋，比单纯升级现有系

  来源：Nature Sustainability

  时间：2025-08-21

• 农林复合系统在一种高排放农业产品方面的未实现潜力

  摘要协调农业生产与气候变化缓解是一个严峻的可持续性挑战。在农业系统中保留树木是一种提出的解决方案，但树木目前及未来对气候变化缓解的潜在贡献程度仍不确定。本文针对西非地区进行了研究，该地区生产了全球约60%的可可，而可可是所有食物中碳足迹最高的作物之一。我们利用机器学习技术绘制了该地区的遮荫树覆盖率和碳储量分布图，发现目前的平均遮荫树覆盖率较低（约13%），且与面临的气候威胁不成比例。然而，将遮荫树覆盖率提高到至少30%可以额外吸收3.07亿吨二氧化碳（307 MtCO₂e），这足以抵消加纳和科特迪瓦约167%的可可相关排放量，同时不会影响产量。我们的方法可应用于其他需要遮荫生长的作物，并符合新

  来源：Nature Sustainability

  时间：2025-08-21

• 渔业副渔获率在很大程度上受个别船舶行为变化的影响

  摘要渔业副渔获物持续导致许多受威胁的海洋物种（如海洋哺乳动物、海鸟、海龟和鲨鱼）的数量下降。管理框架通常通过针对整个渔船队实施控制措施来应对非目标渔获问题。然而，不同渔民的捕鱼方式和捕鱼效率存在差异。如果渔民在捕捞目标物种方面的能力不同，那么他们在避免副渔获物方面的能力也应有所差异。为了验证这一模式的普遍性，我们分析了澳大利亚五个工业化渔业中不同渔民在捕捞受威胁物种方面的差异，这些渔业涵盖了不同的地理区域、渔具类型和目标物种。在所有15个案例中，单个渔船都是影响副渔获率的重要因素，无论这些物种对渔民来说成本高低或具有何种经济价值。令人鼓舞的是，在所有五个渔业中，我们都发现了既能高效捕捞目标物种

  来源：Nature Sustainability

  时间：2025-08-21

• 家庭收入与父母投入：其与孟加拉国小学生数学成绩的关系

  摘要 本研究采用结构方程模型（SEM）来探讨父母的金钱投入（PMI）和时间投入（PTI）是否在家庭收入（FI）对孟加拉国儿童小学数学成绩（PMA）的影响中起到中介作用。研究对象为760名儿童（其中52%为男孩，平均年龄9.1岁，基线时标准差为3.3岁），研究时间跨度为24个月。在模型中控制了背景变量（四年级数学成绩、儿童年龄和性别）。研究结果表明，父母为儿童提供的数学学习材料较少以及家长在家庭中指导孩子进行数学练习的时间较少，部分解释了低家庭收入与低数学成绩之间的关联。尽管在低家庭收入与低数学成绩的关联中，时间投入的解释力度（15

  来源：British Journal of Developmental Psychology

  时间：2025-08-21

• 信息棘轮机制在非平衡条件下提高了分子识别的选择性

  摘要分子识别对于控制化学过程至关重要，它传递分子指令以引发包括结构形成、信号传导和复制在内的各种反应。通常，分子识别的选择性受热力学控制；然而，当需要更高的识别精度时，自然界会通过一种能量耗散的动力学控制机制来提高识别的选择性。在这里，我们以DNA杂交为例，展示了一种非生物信息棘轮机制，该机制在能量耗散条件下将“正确”双链的识别选择性从平衡状态下的2:1提高到了6:1。DNA链的结构不对称性引入了反应网络中的动力学不对称性，从而在非平衡状态下实现了分子的富集。我们利用香农熵理论量化了与选择性增强相关的自由能成本，发现每增加0.33比特的信息量，就会伴随至少3.0千焦/摩尔的自由能损失。此外，我

  来源：Nature Nanotechnology

  时间：2025-08-21

• 载有 Annexin A1 mRNA 的脂质体通过抑制 STING 通路并促进巨噬细胞中的吞噬作用来缓解急性胰腺炎

  摘要急性胰腺炎（AP）具有较高的死亡率，其特征是腺泡细胞死亡增加以及消化酶的过早释放和激活。在急性期，急性胰腺炎伴随着吞噬作用（即吞噬凋亡细胞）的增强； Annexin A1（Anxa1）在吞噬过程中起关键作用，但其在急性胰腺炎中的具体机制尚不清楚。本研究显示，Anxa1的缺乏会抑制胰腺巨噬细胞对凋亡细胞的吞噬作用，从而导致凋亡腺泡细胞的积聚和组织坏死。此外，我们发现装载有Anxa1 mRNA的纳米脂质体能够通过抑制cGAMP-cGAS-STING信号通路来缓解急性胰腺炎的病理表现，并恢复巨噬细胞的吞噬功能。我们的研究结果揭示了Anxa1在急性胰腺炎期间巨噬细胞吞噬作用中的重要作用，并提出了一

  来源：Nature Nanotechnology

  时间：2025-08-21

• 通过IL-10-mRNA纳米颗粒对肿瘤免疫进行系统性重编程

  摘要在早期临床试验中，每日皮下注射重组白细胞介素-10（IL-10）对某些类型的肿瘤显示出令人鼓舞但尚处于初步阶段的疗效。然而，在更大规模的试验中，这些抗肿瘤效果并未得到一致验证，这可能是由于肿瘤内重组IL-10的积累不足，从而限制了其临床效益。本研究证明，静脉注射IL-10信使RNA（mRNA）纳米颗粒（IL-10-mRNA@NPs）能够在多种临床前肿瘤模型中引发强烈的免疫监视作用，并减轻全身性毒性。具体而言，IL-10-mRNA@NPs能够在肿瘤内部持续产生IL-10，促进细胞毒性T细胞的浸润和增殖、树突状细胞的激活与成熟，以及增强免疫抑制性原位早期肝细胞癌肿瘤中主要组织相容性复合体I类分

  来源：Nature Nanotechnology

  时间：2025-08-21

• 紧凑型聚乙炔亚胺复合mRNA疫苗

  摘要本文描述了由单个聚合物复合的自放大RNA（saRNA）分子组成的制剂，这些分子被设计用于预防传染病以及其他预防性和治疗性应用。当这些saRNA分子暴露在过量的阳离子聚合物聚乙烯亚胺（PEI）中时，它们会从伸展状态重新组装为球状结构，这种结构具有高堆积密度、低聚合物质量分数，因此形成的多聚纳米颗粒尺寸非常小（约30纳米）。与之前描述的saRNA/PEI制剂相比，这种PEI复合的saRNA在体外和体内实验中均表现出更强的生物活性。在疫苗接种模型中，使用较低剂量即可产生显著的免疫反应，这为实际应用带来了潜在优势。我们发现，传统的制剂中也存在一定程度的PEI复合RNA分子。单个分子的活性与其在制剂

  来源：Nature Nanotechnology

  时间：2025-08-21

• 采用SnTe材料的超宽带非线性霍尔整流器

  摘要在物联网、6G通信和毫米波系统中，自供电电子产品的迅速发展对能够在超宽带频率范围内工作且输入功率极低的整流器提出了需求。然而，基于半导体结的传统整流器存在寄生电容和阈值电压等根本性限制，这阻碍了它们在宽带和环境射频条件下的有效运行。本文介绍了一种基于晶圆级（001）取向的拓扑晶体绝缘体SnTe薄膜中的非线性霍尔效应的超宽带零偏压整流器。这种材料具有高达约0.004 Ω⁻¹ V⁻¹的二阶电导率，远超其他晶圆级材料。非线性霍尔效应主要源于Berry曲率偶极子，这一点通过角分辨输运测量和第一性原理计算得到了证实。该器件能够在23 MHz至1 THz的频率范围内实现整流，在关键射频频段内的灵敏度可

  来源：Nature Nanotechnology

  时间：2025-08-21

• 限制内体损伤感知可以减少由脂质纳米颗粒从内体逃逸引发的炎症

  摘要脂质纳米颗粒（LNPs）已成为RNA递送的主要平台，但它们会引发严重的炎症反应。我们发现，LNPs的一个标志性特征——内体逃逸——虽然对RNA的表达至关重要，却也会通过损伤内体膜来引发炎症。这些较大的、不可修复的内体孔洞会被细胞质中的半乳糖凝集素（galectins）识别，而这些半乳糖凝集素会调节后续的炎症反应。研究发现，抑制半乳糖凝集素可以在体外和体内都消除与LNPs相关的炎症。此外，我们发现一类特殊的可电离脂质能够形成较小的内体孔洞，这些孔洞可以被内体分选复合体（ESCRT）通路修复。这类脂质能够在产生高表达水平的同时将炎症反应降到最低。最后，我们证明，无论是通过抑制半乳糖凝集素还是使

  来源：Nature Nanotechnology

  时间：2025-08-21

• 通过长寿命的布洛赫表面波极化子实现高效且可调的光化学电荷转移

  摘要混合光-物质分子激子-极化子态已被提出作为一种直接改变化学光诱导分子电荷转移反应效率和速率的策略。然而，由于实验上的挑战难以准确分离这种效应，极化子驱动的光化学过程的有效性仍然是一个未解决的问题。在这里，我们展示了在何种条件下可以通过动量分辨的超快光谱技术实现并可视化光诱导的极化子电荷转移。利用布洛赫表面波极化子，可以满足电荷转移的关键条件。这些极化子具有优异的色散特性，能够选择性地激发寿命较长的混合态（100–400飞秒），从而实现分散在聚合物基质中的供体分子与受体分子之间的振动辅助电荷转移。通过这种方法，我们调节了电荷分离的能量驱动力，使其比仅使用纯激子泵浦时降低了多达0.5电子伏特，

  来源：Nature Nanotechnology

  时间：2025-08-21

• 综述：低维水的结构与流动特性

  摘要当水流经一维（1D）或二维（2D）通道时，其行为会显著偏离已确立的流体动力学原理。这是因为降低任何相互作用物理系统的维度会放大那些传统流体动力学方程无法解释的相互作用效应。在低维水中，氢键的稳定性足以使水分子排列成有序状态，从而使水在某些方面既表现出液体的特性，也表现出固体的特性。在这篇综述中，我们通过研究 bulk water（液态水）、蒸汽和冰的粘度作为基准，探讨了水的分子有序性与其在低维通道中流动能力之间的关系。我们还简要概述了可用于此类分析的关键理论方法，并讨论了离子传输现象，该现象受到水分子结构的强烈影响。低维水传输与离子耦合结构特征之间的动态相互作用，是近年来在设计和研究纳米级

  来源：Nature Reviews Physics

  时间：2025-08-21

• 综述：金属卤化物钙钛矿中的点缺陷

  摘要卤化物钙钛矿具有卓越的光电性能，包括较低的载流子复合率；然而，其稳定性仍是一个挑战。点缺陷在决定其物理特性方面起着关键作用，因为它们影响载流子动态，并成为各种离子迁移过程的起始点。在过去五年中，计算方法的进步加深了人们对这些材料中缺陷行为的理解。在这篇综述中，我们重点讨论了金属卤化物钙钛矿中点缺陷的作用、它们对载流子动态的影响以及与离子迁移相关的行为，并探讨了对缺陷容忍性的新认识。

  来源：Nature Reviews Physics

  时间：2025-08-21

• 根据量子国际单位制对电学量进行统一的表述

  摘要在修订后的国际单位制（SI）中，欧姆和伏特是通过冯·克利青常数（von Klitzing constant）和约瑟夫森常数（Josephson constant）来定义的；而安培则可以通过将欧姆定律直接应用于量子霍尔效应（quantum Hall effect）和约瑟夫森效应（Josephson effect）来实际实现。因此，可以制造出一种能够同时实现这三个基本电学单位的仪器，但这样的系统的开发仍然具有挑战性。在这里，我们报道了一种将量子反常霍尔电阻器（Quantum Anomalous Hall Resistor, QAHR）和可编程约瑟夫森电压标准器（Programmable Jos

  来源：Nature Electronics

  时间：2025-08-21

• 一种基于集成电路的概率计算机，该计算机使用电压控制的磁隧道结作为其熵源

  摘要概率伊辛机（Probabilistic Ising machines）可以比冯·诺伊曼计算机上的确定性算法更高效地解决计算难度较高的问题。随机磁隧道结（Stochastic magnetic tunnel junctions）是这类伊辛机的潜在熵源。然而，要将基于随机磁隧道结的概率伊辛机进行扩展，需要精细控制微小的磁能障碍，并在大量设备中复制占用面积较大的数模转换器元件。这些机器中的非自旋电子组件通常也是使用通用处理器或现场可编程门阵列（Field-programmable gate arrays）制造的。在这里，我们介绍了一种基于特定应用集成电路（Application-specific

  来源：Nature Electronics

  时间：2025-08-21

• 用于钙钛矿太阳能电池的化学惰性低维界面的选择性模板生长

  摘要化学性质稳定的低维（CI LD）卤化物金属界面，由于含有反应性较低的庞大阳离子，有望解决钙钛矿太阳能电池（PSCs）在效率与稳定性之间的矛盾。然而，这些界面的形成受到庞大阳离子反应性低以及前驱体在适合底层钙钛矿的正交溶剂中的溶解度限制的阻碍。在此，我们提出了一种选择性模板生长策略，利用传统的亚稳态LD界面作为模板，通过有机阳离子交换过程促进更稳定的CI LD界面的形成。我们的原型PSCs在1.235平方厘米的活性区域上实现了25.1%的转换效率——这是迄今为止报道的1平方厘米PSCs中最高的效率之一。这些PSCs在85摄氏度下运行1000小时后仍保持初始效率的93%以上，在经过1100小时

  来源：Nature Energy

  时间：2025-08-21

• 太阳能和电池可以降低能源成本，并为美国家庭提供经济实惠的停电备用电源

  摘要随着极端天气事件和基础设施老化加剧电网的可靠性风险，分布式能源资源成为提高家庭能源可负担性和韧性的有效解决方案。在这项研究中，我们对美国超过50万户家庭进行了全面评估，分析了太阳能-蓄电池系统的经济可行性和备用电源功能。研究发现，60%的家庭能够降低电费，平均节省15%的费用；同时，63%的家庭在停电期间可以获得足够的备用电力，满足其51%的基本能源需求。然而，这些好处与最需要能源支持的地区并不完全匹配，尤其是在停电风险较高的地区。此外，我们在太阳能和蓄电池的获取方面也发现了显著差异：人口较少和处于不利地位的社区在这些系统的使用可行性上表现较差。这些发现表明，需要制定有针对性的政策干预措施

  来源：Nature Energy

  时间：2025-08-21

• 通过设计过饱和的高价阳离子，在4.8伏特电压下实现了出色的层状阴极稳定性

  摘要用于极端环境的高能量密度锂离子电池需要能够在恶劣条件下保持稳定的正极材料，这些条件包括极高的截止电压和极端的温度。对于富含镍的层状正极材料来说，将充电电压从4.3 V提高到4.8 V（相对于Li+/Li）可以提升能量密度，但这样做会牺牲循环稳定性，因此仍然具有挑战性。在这里，我们介绍了一种掺杂配对方法，该方法在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极中通过Na+的作用实现了高浓度（约9纳米）的Ti4+表面层，从而显著提高了其在高电压下的循环性能。如果没有Na+的参与，这种高浓度的Ti4+是无法实现的，这代表了层状正极基质中的一种过饱和状态。稳定性的提升与结构完整性的改善以及正极-电解质副

  来源：Nature Energy

  时间：2025-08-21

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