基于自由电子受激发射的表面等离子体激元相干放大

科学家提出了通过自由电子受激发射的太赫兹表面等离子体激元的相干放大: 飞秒光脉冲产生具有初始太赫兹表面波的同相自由电子脉冲，它们随后的相互作用会相干地增强太赫兹表面波。

放大的基本动力学，包括辐射频率在一毫米相互作用长度上的两倍红移、通过光泵探针方法被解析为电磁场分布演变。通过将该方法扩展到适当相位匹配的电子束，该理论分析预测了超辐射表面波生长，这为受激表面波光源奠定了基础，并可能促进物质操纵的手段，尤其是在太赫兹波段。

相关论文信息： https://www.nature.com/articles/s41586-022-05239-2

利用表面张力操纵微观物体的3D打印机器

科学家动态调节表面张力在可编程的二维模式中移动物体。科学家的3D打印设备包含通道，利用排斥表面张力捕获漂浮物体，然后在水池中垂直移动这些设备。由于通道的横截面随高度的变化而变化，物体可以在二维方向上转动。

由此，该装置和接口构成了一个简单的机器，将垂直运动转换为横向运动。科学家设计的机器可以平移、旋转和分离多个浮子，并通过循环垂直运动对水下物体做功。

将这些基本的机器组合起来制成厘米级机器，该机器可以将微米级的细丝编织成规定的拓扑结构，包括非重复编织。这种方法可用于操作微米级粒子或编织高频电子产品的材料。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05234-7

科迪勒拉冰盖消退引发火山喷发并影响海洋脱氧

科学家发现科迪勒拉冰盖（CIS）消退后北太平洋的最初脱氧与海底沉积物中火山灰增加有关。火山喷发相对于CIS消退的时间表明，区域爆发火山活动是由冰下压引起的。

他们认为，在CIS消退期间，火山灰的铁肥化了这一区域的海洋，助长生物生产力，促使海洋系统持续脱氧。科学家还发现了过去约5万年中与冰盖消退有关的、更古老的脱氧事件。

研究结果表明，大气、海洋、冰冻圈和地球土壤系统之间的复杂耦合发生在相对短的时间尺度上，可能是海洋生物化学变化的重要驱动因素。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05267-y

地球深部地幔桥锰矿中的钙溶解

科学家的实验表明，钙在桥锰矿中的溶解度在2300K和超过40GPa时急剧增加，达到一个足以使桥锰矿中的所有硅酸钙成分完全溶解其中的水平，导致在沿地热深度超过1800公里处没有硅酸钙钙钛矿。

因此，他们提出从双钙钛矿结构域（TPD）在较浅的下地幔形成单钙钛矿畴（SPD）。温度驱动的性质可能导致TPD至SPD深度随温度变化而发生巨大的横向变化（超过500公里）。此外，在以前地幔较温暖的时候，SPD应该较厚。

科学家的发现作出对深地幔矿物学模型的修正，同时将对理解该区域的组成、结构、动力学和演化产生影响。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05237-4

全球农田磷利用趋势与可持续发展挑战

科学家提供了1961—2019年间按国家和作物类型划分的磷预算（作物生产系统的投入和产出）和磷利用效率（PUE）数据库，并研究了几个驱动因素对磷利用效率的重大贡献，如经济发展阶段和作物组合。

为了应对磷管理的挑战，他们发现全球作物生产的磷利用效率必须增加到68%~81%。最近的趋势表明，科学家在实现这一目标方面取得了有意义的进展。然而，各国农田磷肥管理面临的挑战和机遇却大不相同。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05220-z

（李言编译）