等离子体尾流场加速器的恢复时间

强粒子束与等离子体的相互作用可以产生能够维持每米千兆伏的电场等离子体尾流，这比最先进的射频技术提供的电场高出几个数量级。因此，等离子体尾流场可以强烈地加速带电粒子，并提供了用更小、更广泛使用的加速器设施达到更高粒子能量的机会。

然而，高能物理和光子科学对光度和亮度的要求，需要粒子束以每秒数千甚至数百万次的重复率加速，这比等离子体尾流场技术所演示的要高几个数量级。

研究组通过测量尾流场扰动后等离子体恢复到初始状态所需的时间，研究了束流驱动等离子体加速器的重复率上限。测量的多纳秒级恢复时间建立了等离子体中兆赫加速率的原理可达性。

通过模拟一个时间演化的抛物线离子通道，将能量从坍塌的尾流转移到周围的介质中，研究组很好地描述了微扰的实验特征。研究结果表明，在当前和未来的粒子物理和光子科学设施中，等离子体尾流场模块有望开发为可行的高重复率能量推进器。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04348-8

在硅片上集成高密度可切换类斯格明子的极性纳米畴

近年来，铁电体中的拓扑畴由于其新颖的功能和在电子器件中的潜在应用而备受关注。然而，到目前为止，这种极性拓扑结构仅在氧化物衬底上生长的超晶格中观察到，这限制了它们在硅基电子器件中的应用。

研究组成功实现了在室温下将钛酸铅/钛酸锶双层膜中的类斯格明子极性纳米畴转移到硅片上。此外，外加电场可以将这些纳米畴可逆地转换为其他类型的极性织构，从而显著改变它们的电阻行为。

极性结构调制电阻归因于两种极性织构核心中独特的带弯曲和电荷载流子分布。集成硅上高密度（>200千兆比特/平方英寸）、可切换的类斯格明子极性纳米畴，有望利用氧化物中的极性拓扑结构实现非易失性存储应用。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04338-w

同位素扩散的原子尺度振动光谱成像

即使是基于光探针或离子探针的最灵敏同位素分析技术，其空间分辨率也仅限于几百纳米。尽管使用电子探针的振动光谱已实现了更高的空间分辨率，但迄今为止，在原子水平上检测同位素一直颇具挑战性。

研究组展示了嵌入13C石墨烯中的12C碳原子的清晰同位素成像，以及通过原子级振动光谱对其自扩散的监测。

首先在预先存在的13C石墨烯裂纹中生长一个由12C碳原子组成的区域，然后在600℃下持续退火数小时。之后利用扫描透射电子显微镜—电子能量损失谱，获得了一张同位素图，证实了迅速扩散的12C原子分离。该图还表明，石墨烯层在2小时后在超过100纳米的区域内变得同位素均匀。研究结果证明了碳原子在生长和退火过程中通过自扩散的高迁移率。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04405-w

中子星双星瞬变吸积过程中持续的紫外线流出

所有星盘—吸积的天体都会产生强大的盘风。在含有中子星或黑洞的致密双星中，吸积通常发生在剧烈爆发期间。研究组报道了在瞬变中子星双星Swift J1858.6-0814发光“硬态”的时间分辨紫外光谱中，探测到与C IV、N V和He II相关的风形成蓝移吸收线，并将其解释为该状态下的温暖、中度电离的外流成分。同时观测到的光谱线也显示出瞬时蓝移吸收。

将紫外数据分解为常数和变量分量，蓝移吸收与前者有关。这意味着外流与数据中的发光耀斑无关。紫外风和光学风特征的联合存在揭示了外星盘的多相和/或空间分层蒸发外流。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04324-2（未玖编译）