德国重洞自旋量子比特的最佳工作点及其高各向异性噪声灵敏度 背景与动机 量子计算机（quantum computer）的发展在解决复杂问题上前景非常广阔。然而，构建一个容错的量子计算机需要集成大量具有高度相干性的量子比特（qubit）。自旋量子比特，特别是基于德国锗（Germanium, Ge）量子阱中的孔量子比特，因其具有低噪声环境、高效控制和制造难度低等优点，逐渐受到重视。然而，在操控这些量子比特的过程中，经常会遇到由电场引起的g-张量（g-tensor）各向异性引发的去相干和操控难题。 值得注意的是，重洞（heavy hole）在这些自旋量子比特中的作用显得尤为重要。重洞自旋量子比特不仅具有快速和高保真度的操作，还能够通过电场实现快速可扩展的量子比特控制。然而，驱动量子比特和退相干机制的...
锂离子电池正极材料结构变化的动态与热力学研究 学术背景与研究动机 锂离子电池是现代便携电子设备和电动汽车的重要动力来源，传统上使用层状LiCoO2正极材料。然而，持续的高能量密度需求促使科学家们探索新的高能量密度电极。锂富氧化物正极材料（如Li1.2Mn0.8O2）因为在循环中能同时利用过渡金属离子和氧化还原反应，提供了比传统正极材料更高的能量密度。然而，这些材料在循环过程中往往伴随着结构变化，大大影响其能量密度。理解这些结构变化及其与氧氧化还原行为之间的关系成为改进锂富正极材料的主要挑战。虽然已有研究揭示了一些氧氧化引起的结构变化，如过渡金属迁移和氧二聚化，但由于实验和建模的困难，关于原子至纳米尺度的详细图景仍不完善。 论文来源 这篇文章由Kit McColl、Samuel W. Cole...
近年来，燃料电池作为一种清洁、可再生的能源技术，得到广泛关注。然而，燃料电池的广泛应用面临着氧还原反应（ORR）电催化剂的稳定性问题。具有化学有序结构的L10-PTM间金属纳米晶体（INCs），因其较低的形成能量（例如，有序L10-PTFE的原子形成能约为-0.232 eV）和较高的内聚能，显示出比无序A1-PTM更高的稳定性，这使其成为燃料电池领域里极具潜力的电催化剂之一。然而，实现这种有序结构所需的高温退火处理（通常>600°C）常导致严重的颗粒烧结、形态改变，以及降低其有序度，使得这种电催化剂难以规模化生产，并限制其在燃料电池中的实际应用。 为解决上述问题，本研究团队提出了一种新型的低熔点金属（M’ = Sn，Ga，In）诱导键强度削弱策略，以降低活化能（Ea），促进PTM（M = N...
可编程拓扑光子芯片的研究进展 研究背景 近年来，拓扑绝缘体（Topological Insulators, TI）在物理学界引起了极大的关注，其丰富的物理机制和拓扑边界模式的潜在应用使得这一领域迅速发展。自量子霍尔效应（Quantum Hall Effect）的发现以来，拓扑相（Topological Phase）的研究经历了巨大的进步，涉及到维度性、对称性、非厄米性以及缺陷等多方面的内容。当拓扑学与光子学相遇时，拓扑光子学领域迅速崛起，成为一个独立的研究方向，革命性地推动了光学科学和技术的发展。拓扑光子学系统提供了噪声小、晶格几何约束少、光学材料多样性大、光学设备可控性高以及广泛适用的非线性光学效应等诸多优势。 研究问题 尽管拓扑光子设备展现了大量的拓扑现象及其实用性的潜在应用，例如拓扑光...
液晶病毒中的手性传递研究 手性（chirality）是自然界中普遍存在的现象，并且在生物学、化学、物理学和材料科学等多个领域具有重要影响。然而，从纳米尺度的构建块到宏观的螺旋结构的手性传递机制仍然是一个未解之谜。在这篇研究中，作者通过研究细丝状病毒在手性液晶相中的自组装，揭示了手性传递的关键机制。作者深入探讨了电荷表面模式和病毒主链的螺旋变形如何共同作用，形成病毒液晶相的螺旋结构。 研究背景 液晶相中的手性传递在许多领域都具有重要性。例如，从具有不对称碳原子的手性分子到有序螺旋超结构和手性块体装置，理解和控制手性传播对于生物学、化学、物理学以及纳米技术和材料科学等领域至关重要。尤其是被称为“胆甾相”的液晶相，更是手性组装的典型代表。在广泛的技术应用如显示器行业到智能窗户中，胆甾相结构也是生物...
Alzheimer 病中斑块和小胶质细胞糖基化的独特模式 研究背景 阿尔茨海默病（AD）是最常见的痴呆类型，并且是一种毁灭性的神经退行性疾病。AD 的特征包括两种病理特征：细胞外的 β-淀粉样蛋白（Aβ）斑块和细胞内磷酸化Tau神经原纤维缠结（NFT）包涵体。在AD的病理中，小胶质细胞的失调也是一个关键特征。正常情况下，小胶质细胞会修剪突触、监视大脑的稳态威胁并清除细胞碎片。然而，在AD中，小胶质细胞会对病理性的聚集物作出反应，改变吞噬作用和细胞因子的分泌，这些因素可能对神经病理产生积极和消极的影响。 研究目的 本研究旨在用新的组合组织学技术，描述在经过尸检确诊的AD患者的脑组织中，O-和N-连接的唾液酸（SA）修饰的糖基化景观。唾液酸修饰的糖基（唾液酸化的糖基）在细胞间相互作用、细胞迁移、...
脑淀粉样血管病（CAA）与微血管紧密连接蛋白Claudin-5水平研究 背景介绍 脑淀粉样血管病（CAA）是一种由淀粉样蛋白β（Amyloid-β, Aβ）在脑血管中沉积引起的疾病。研究表明，大约23%的55岁以上老年人中存在中度到重度的CAA。CAA可能导致认知障碍和脑内出血（ICH），但目前仍不清楚是什么分子机制使得某些患者的血管更易破裂。血脑屏障（BBB）功能障碍与CAA及CAA相关的ICH有联系。而Claudin-5是一种紧密连接蛋白，在调节BBB渗透性中起关键作用。因此，作者假设在CAA中Claudin-5下降可能与BBB的失能相关，从而导致ICH的发生。 论文来源 这篇研究文章由以下作者团队完成：Lieke Jäkel, Kiki K. W. J. Claassen, Anna ...
阿尔茨海默病中的神经成像和分子标记：数据驱动的meta分析 研究背景 阿尔茨海默病（Alzheimer’s Disease, AD）是一种慢性神经退行性疾病，主要特征是渐进性的记忆丧失和认知障碍，成为目前最常见的痴呆类型。神经元丧失作为AD的主要标志之一，与灰质萎缩密切相关。基于结构磁共振成像（Structural Magnetic Resonance Imaging, sMRI）对脑部形态的研究，是筛查与体内诊断AD的重要手段之一。灰质体积（Gray Matter Volume, GMV）和皮层厚度（Cortical Thickness, CT）是基于sMRI图像的最常用测量指标，从不同角度反映病理变化。然而，由于单一研究中样本量较小，一直以来对AD标准萎缩图谱尚未达成一致。 研究动机与问...
外侧臂桥核谷氨酸能神经元中的钠泄漏通道帮助维持七氟醚麻醉下的呼吸频率 背景介绍 呼吸是维持生命活动的核心功能。全身麻醉剂和/或阿片类药物通常会抑制呼吸功能。然而，静脉麻醉剂丙泊酚引起的呼吸抑制更为严重，但其分子机制尚未完全阐明。因此，研究全身麻醉剂对呼吸功能的影响具有重要意义。这项研究探讨了侧脑桥核 (lateral parabrachial nucleus, PBL) 中的谷氨酸能神经元在七氟醚麻醉下对呼吸频率的调节作用。 研究来源 本文由Lin Wu、Donghang Zhang、Yujie Wu、Jin Liu、Jingyao Jiang和Cheng Zhou等六位科学家撰写，隶属于四川大学华西医院麻醉科和国家-地方联合工程研究中心麻醉转化医学实验室。论文于2024年1月15日被《Ne...
小鼠特定眶额皮层神经元输入和输出的全脑图谱 小鼠的大脑研究一直是神经科学中的重要课题，尤其是对眶额皮质（orbitofrontal cortex，ORB）的研究。ORB在奖赏处理、决策制定、行为灵活性及情绪调节中扮演着关键角色。近年来，发现ORB的功能障碍常与多种精神和神经系统疾病有关，例如抑郁症、强迫症和物质使用障碍。通过对ORB的研究，科学家们希望更深入地理解其在正常和病理状态下的功能。 本文由中心作者Yijie Zhang、Wen Zhang、Lizhao Wang等撰写，并由其所在的中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心、复旦大学脑科学与脑启发智能技术研究中心、华中科技大学苏州脑图学研究院等机构研究人员共同完成。该研究发表于2023年12月的《Neurosci. Bull.》。 研究...