高迁移率石墨烯中狄拉克等离子体的巨磁阻

石墨烯电子能谱最明显的特征是其狄拉克点，该点周围经常发生各种有趣的现象。在低温时，这种状态下的本征行为通常被电荷不均匀性所掩盖，但热激发可克服高温下的无序，并产生狄拉克费米子的电子-空穴等离子体。人们发现狄拉克等离子体具有不同寻常的特性，包括量子临界散射和流体动力学流动，但研究人员对等离子体在磁场中的行为知之甚少。

研究组报道了这种量子临界状态下的磁输运。在低磁场中，等离子体在室温下0.1特斯拉的磁场中表现出巨大的抛物线磁阻，达到100%以上。这比在该温度下任何其他系统中发现的磁阻高出几个数量级。

研究组表明这种行为是单层石墨烯独有的，尽管经常发生（普朗克极限）散射，但仍表现出无质量光谱和超高迁移率。在几特斯拉的磁场中，随着朗道量子化的开始，电子-空穴等离子体完全位于第零朗道能级，出现了巨线性磁阻。

巨磁阻几乎与温度无关，可通过近距离筛选抑制，表明其是多体起源的。这与奇异金属中的磁输运和Weyl金属预测的所谓量子线性磁阻颇为相似，使用这个定义明确的量子临界二维系统有望进一步探索相关物理学。

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https://doi.org/10.1038/s41586-023-05807-0

晶体水合物在低于冰点温度下的脱水

水是地球上最重要的物质之一。它以固、液、气3种状态普遍存在，所有已知的生物系统都依赖于其独特的化学和物理性质。此外，许多材料以水合物的形式存在，其中最主要的是晶体水合物（一种特殊的包合物），其通常在低于环境温度下无限期地保留水分。

研究组描述了一种多孔有机晶体，在相对湿度超过55%的情况下很容易且可逆地将水吸附到1纳米宽的通道中。水的吸收/释放是显色的，从而在宽温度范围内提供了一个晶体水合状态的便利视觉指示。利用X射线衍射、光学显微镜、差示扫描量热法和分子模拟等辅助技术来确定纳米限域水处于-70℃以上的通量状态，以实现低温脱水。

研究组确定了在广泛温度范围内（包括远低于0℃，该温度下由于大气水分的存在，通常很难完成）的脱水动力学。该发现将助力设计能够在远低于体相水冰点的温度范围内捕获/释放水的材料。

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https://doi.org/10.1038/s41586-023-05749-7

原始H2大气形成了地球

行星形成和演化模型表明，岩石系外行星通常由富氢包裹层形成，这些包裹层随着时间的推移而消失。这些发现表明，地球也可能是由富氢原始大气形成的。

研究组使用一个自洽热力学模型表明，地球的水、核心密度和整体氧化状态都源于富氢原始大气和其祖行星胚胎中底层岩浆海洋之间的平衡。由于岩浆海洋中的氧气与氢反应，水从类似顽火辉石球粒陨石的干燥初始物质产生。

从大气中产生的氢进入岩浆海洋，最终进入处于平衡状态的金属核心，导致金属密度低于地球密度。硅酸盐岩石从类太阳氧逸度氧化为类地球氧逸度，随之而来的还有硅、氢和氧，以及内核中的铁合金。因此，与氢大气层的反应和金属-硅酸盐平衡为地球化学基本特征提供了一个简单的解释，这与整个银河系的岩石行星形成一致。

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https://doi.org/10.1038/s41586-023-05823-0

大爆炸后约6亿年的红色候选大质量星系群

大爆炸约10亿年后，恒星质量高达约1011太阳质量的星系红移z大约为6，但人们很难找到更早时期诞生的大质量星系，因为精确估计质量所需的巴尔默断裂区域红移波长要超过2.5微米。

研究人员在詹姆斯·韦布空间望远镜早期发布观测数据的1~5微米覆盖范围，搜索宇宙历史最初大约7.5亿年的本征红色星系。在调查区域，研究人员发现了7.4≤z≤9.1、大爆炸后5亿~7亿年的6个候选大质量星系（恒星质量超过1010太阳质量），其中一个星系可能存在约1011太阳质量的恒星。

如果用光谱学验证，大质量星系中的恒星质量密度将远远高于先前基于静止帧紫外线选择样本的研究预期值。

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https://doi.org/10.1038/s41586-023-05786-2

（未玖编译）