国内外最新科技发现与创新技术成果荟萃

◎ 本刊综合报道

科学家首次实现基于里德堡原子临界增强的高灵敏微波传感

日前，中国科学技术大学郭光灿院士团队在基于相变的精密测量上取得新进展。团队史保森教授、丁冬生教授课题组与丹麦奥尔胡斯大学Klaus Mølmer 教授和英国杜伦大学Charles S. Adams 教授合作，利用强关联系统的相变提高了里德堡原子对微波电场测量的精度和灵敏度，灵敏度可达49 纳伏每厘米每根号赫兹。相关研究成果发表于《自然-物理》。此次研究中，团队发展了里德堡原子临界点与微波电场的耦合技术。基于室温铷原子体系，利用多体系统相变点对于微波扰动更加敏感的特点，显著提高了测量微波的精度和灵敏度。研究团队利用Fisher information 对传感器进行了评估，实验表明，相比于少体无相变的情况，多体系统在临界点的Fisher information 显著提高，具体提高了三个数量级。对应于测量精度提升至少一个量级，并且随测量时间的增加而增加，呈现指数增长的趋势。

“中国天眼”发现迄今宇宙最大原子气体结构

日前， 由中科院国家天文台研究员徐聪领导的国际团队利用“中国天眼”FAST对致密星系群“斯蒂芬五重星系”及周围天区的氢原子气体进行了成像观测，发现了1个尺度大约为2 百万光年的巨大原子气体结构，尺度比银河系大20 倍。这是迄今为止在宇宙中探测到的最大的原子气体结构。相关研究成果在线发表于《自然》。“这一发现得益于‘中国天眼’超高灵敏度带来的前所未有的极端暗弱天体探测能力。”徐聪说，“中国天眼”能够探测到远离星系中心的极其稀薄的弥散原子气体所发出的暗弱辐射，为研究宇宙中天体的起源打开了一个崭新的窗口。

我国科学家在新冠病毒中发现RNA加帽新机制

日前，清华大学教授饶子和、娄智勇团队与广州实验室、上海科技大学等单位合作，在新冠病毒中发现了一种生物界全新的RNA 加帽机制。这一发现不仅是对病毒生命过程理解的重要更新，也是在生物学领域中首次发现以蛋白质为媒介来介导的RNA 加帽过程，拓展了生命科学中对核酸加工的认识边界。相关研究论文近日在线发表于《细胞》。新冠病毒是已知RNA 病毒中基因组最大的一种病毒。在病毒学传统认知中，冠状病毒核酸的加帽通过四步反应过程完成。科学家们此次发现，新冠病毒能够利用其转录复制复合体中的单链核酸结合蛋白nsp9 作为媒介来加帽，该过程分为两个阶段。研究团队还阐明了核苷类抗病毒药物抑制这一过程的分子机制，提出了全新的“induce-and-lock”（诱导-封闭）药物设计机制。

我国新一代“人造太阳”创造运行新纪录

日前，随着倒计时归零，大屏幕上一阵强光闪过，数据分析小组传来了好消息：我国新一代“人造太阳”托卡马克装置（HL-2M）等离子体电流突破100 万安培（1 兆安），创造了我国可控核聚变装置运行新纪录！HL-2M 作为我国先进磁约束核聚变实验研究装置，是我国目前规模最大、参数能力最高的托卡马克装置，其等离子体电流能力可达2.5 兆安以上，等离子体离子温度可达1.5 亿摄氏度，能够实现高密度、高比压、高自举电流运行。未来HL-2M 将继续有条不紊开展后续实验工作，冲击更高的等离子体电流和离子温度等参数，全面提升核聚变三参数，实现我国“人造太阳”研究新的飞跃。

可重编程材料实现选择性自组装

创建自动化结构或机器的过程至今仍是自上而下的，需要人工、工厂或机器人进行组装和制造。然而，大自然组装的方式普遍是自下而上的。日前，美国麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室研究人员引入了可涂覆于机器人立方体的磁性可重编程材料，让它们自行组装。过程的关键是使这些磁性编程对它们连接的对象具有高度选择性，从而自组装成特定的形状。研究人员使用的柔性磁材料涂层来自廉价的冰箱磁铁，赋予每个立方体的每个表面都带有磁性特征。签名确保每个面在平移和旋转中都选择性地吸引所有其他立方体中的另一个面。所有立方体都能以非常精细的分辨率进行磁性编程。

单芯片光源创下数据传输新纪录

来自丹麦、瑞典和日本的科学家在最新一期《自然·光子学》杂志上撰文指出，他们通过将数据分成一系列色彩包，使单个计算机芯片能通过光纤电缆，在7.9 公里范围内，每秒传输1.84 千万亿比特（PB）数据，创下单芯片作为光源传输数据新纪录，有望催生性能更优异芯片，提升现有互联网的性能。为做到这一点，研究团队首先借助激光器，将数据流分成37 个部分，每个部分都通过光纤电缆各个单独的内核发送。随后每个信道中的数据被分割成223 个数据块，每个数据块对应于电磁频谱唯一部分，这样就产生了一个“频率梳”。通过这个“频率梳”，数据能以不同颜色通过光纤光缆传输，而不会相互干扰。研究人员表示，尽管这块芯片需要一个连续发光的激光器，以及将数据编码到每个输出流中的独立设备，但这些可集成到芯片上，使整个设备的尺寸能与火柴盒一样大。

DNA“纳米转运蛋白”或能高效治癌

据日前发表在《自然·通讯》上的一项新研究，加拿大蒙特利尔大学研究人员设计并验证了一种由DNA 制成的新型药物转运蛋白，这种分子转运蛋白大小仅为人头发宽度的两万分之一，可通过化学编程更有效地输送最佳浓度的药物，以改进癌症和其他疾病的治疗方法。成功治疗疾病的关键是在整个治疗过程中提供并维持药物剂量。低于最佳剂量会降低效率，通常会导致抗药性，而过量则会增加副作用。因此，维持血液中药物的最佳浓度仍是现代医学的一大挑战。研究人员表示，纳米转运蛋白的另一个特性是其高度通用性。由于DNA 和蛋白质化学的高度可编程性，人们现在可设计转运蛋白来精确输送广泛的治疗分子。（文中所有图片仅为示意）