量子材料电子带超分辨率光波层析成像

阐明量子材料的功能，如自旋价电子、拓扑和多体效应，可以为开发这些材料的应用提供一个途径。

研究人员介绍了一种基于晶体动量梳概念的光谱技术。通过扩展测量学和超分辨率成像的频率梳的概念，他们证明了在环境条件下直接绘制量子电子结构特性的能力。

使用这种技术结合精确的多体计算，研究人员能够揭示二维量子材料的层析成像。

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https://doi.org/10.1126/science.abe2112

竞争的植物根系

世界上大部分植物都有根埋藏于地下。植物根系决定着碳的吸收、生存关系和农业产量，在世界植被碳库中占有很大比例。然而对于地下植物竞争的研究不同于地上植物，人们无法直接观察。为此，研究人员开发了一个理论模型，预测了单株植物的根密度空间分布，并在温室实验中对模型预测进行了检验，以解释植物支配根生长的规律。

植物会根据它们的邻居和竞争对手的关系来调整其根系的生长方式和位置。该模型揭示了一些规律以说明植物在没有竞争的情况下，和有相邻植物生长的情况下，其根球分布和生长有何不同。

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https://doi.org/10.1126/science.aba9877

扑翼机器人碰撞恢复机理研究

甲虫的前翅变硬是为了在爬行或挖洞时保护它们的身体和后翅，这是科学家已知的。然而，在飞行中较大的后翅在碰撞中的行为还不清楚，因为它们不容易弯曲。

研究人员对自由飞行的犀牛甲虫的后翅折叠和展开机制进行了详细研究。研究人员设置了甲虫翅膀在飞行过程中会受到冲击的环境，发现甲虫翅膀上类似折纸的褶皱在受到冲击时可以迅速塌陷，然后弹回来，从而起到减震器和稳定器的作用。于是，研究人员将上述机制复制到一个扑翼机器人上，使其能够在碰撞后安全飞行。

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https://doi.org/10.1126/science.abd3285

海底比想象的更深、更热、更活跃

海洋沉积物代表了一个巨大的微生物生态系统，人们至今仍然不完全了解是什么因素塑造和限制了海底的生命。

研究人员分析了日本海岸附近一个俯冲带中的样本，发现微生物特别是细菌营养细胞，随着深度和温度的增加而减少，一直到海底以下约600米（约为70℃）。在这个区间，最为常见的是内生孢子—— 一种细菌的残余物，以及潜在的细菌生命库。

再往下是无菌区，在1000米以下是充满营养细胞的滚烫区域。在这样的深度，高浓度的醋酸盐和硫酸盐共存，也有极端嗜热的产甲烷生物的迹象。

这些数据为研究人员打开了一扇奇妙的窗口，让人们得以了解这个极端而不适宜居住的海底环境，在那里仍有一些生物顽强地生存着。

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https://doi.org/10.1126/science.abd7934

果实减少威胁非洲草原象生存

非洲热带森林中的大型食草哺乳动物是水果的主要消耗者，许多树种依靠这些消耗者来传播种子。

研究人员对加蓬共和国一个受保护的国家公园的水果产量进行了30年的监测，结果显示，在监测的73种植物中，水果产量下降了80%。与此同时，过去十年森林象的摄影记录表明，这些主要的食草动物的身体健康状况大幅下降。

上述研究结果表明，生态系统支持大象数量的能力正在下降，在一个受到保护、不受狩猎和森林砍伐等其他威胁影响的环境中，大象生存仍受到影响是一个令人担忧的现象。

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https://doi.org/10.1126/science.abc7791

（冯维维编译）