通过撞击小行星保护地球

尽管科学家认为至少在下个世纪内没有已知小行星会对地球构成威胁，但近地小行星的目录仍不完整。科学家已经提出若干种方法，通过使小行星偏转或干扰小行星来防止小行星撞击地球。动能撞击技术试验被确定为与小行星减缓有关的最优先空间任务。

美国宇航局（NASA）的双小行星重定向测试（DART）任务是对动能撞击技术的全面测试。这次任务的目标小行星是Dimorphos，它是S型双星近地小行星Didymos的第二个成员。选择这个双星小行星系统是为了使地面望远镜能够量化由DART撞击引起的小行星偏转。

虽然过去已有任务利用撞击器研究小天体的特性，但早期任务并未计划使目标偏转，也没有实现可测量的偏转。研究者报告了DART对Dimorphos的自主动力学撞击，并重建了撞击事件。

DART对Dimorphos的成功撞击以及由此导致Dimorphos轨道的变化表明，动能撞击技术是一种可行的技术，可在必要时潜在地保护地球。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-023-05810-5

重费米子超导体表面的量子阱态

在简单的宽带金属如铜（Cu）或银（Ag）中，表面的二维电子态经常被观察到。纳米尺度上封闭几何结构（如表面阶地）的限制，导致表面能带形成量子化的能级，与体电子能带的连续能量依赖形成鲜明对比。它们的能级分离通常是数百兆电子伏。

在一类特殊的材料中，强电子相关性导致了所谓的重费米子，其带宽大大减少，并且具有奇异的大块基态。然而，二维重费米子（2DHF）的量子阱态仍然难以观测，因为它们的能量分离很小。

研究者使用毫开尔文扫描隧道显微镜（STM）研究了重费米子超导体URu2Si2在U端表面的原子平坦梯级，它在温度17.5K以下表现出神秘的隐藏秩序（HO）状态。研究者观察到由5f个电子组成的2DHF，其有效质量是自由电子质量的17倍。2DHF形成量子化态，其能级宽度由与相关基态的相互作用决定。

阶地之间台阶的边缘状态沿两个平面内方向之一出现，表明表面的电子对称性破坏。研究提出了一条在强相关量子材料中实现量子阱态的新途径，并探索了这些量子阱如何与电子环境相连接。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-023-05830-1

水介质分子铁催化剂选择性氧化甲烷

使用天然气作为化学原料需要有效地氧化主要成分是甲烷的烷烃。目前的工业流程使用高温高压下的蒸汽重整来产生气体混合物，然后进一步转化为甲醇等产品。分子铂催化剂也被用于将甲烷转化为甲醇，但由于过度氧化，它们的选择性通常很低——初始氧化产物往往比甲烷本身更容易氧化。

该研究表明，具有疏水腔的N-杂环碳连接FeII配合物从水溶液中捕获疏水甲烷底物，并在被Fe中心氧化后，将亲水性甲醇产物释放回溶液中。研究发现，增加疏水腔的大小可以增强这种效应，在3小时的甲烷氧化反应中，周转数为5.0×102、甲醇选择性为83%。若能克服在水介质中处理甲烷所产生的传输限制，这种捕获和释放策略将为利用天然丰富的烷烃资源提供一种有效的选择途径。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-023-05821-2

用电热时空加热法解聚塑料

解聚是一种很有前途的策略，可以将废塑料回收为组成单体，用于随后的再聚合。然而，许多商品塑料不能使用传统的热化学方法选择性地解聚，因为很难控制反应过程和途径。尽管催化剂可以提高选择性，但它们容易受到性能退化的影响。

作者提出了一种无催化剂、非平衡的热化学解聚方法，可以通过热解从商品塑料聚丙烯（PP）和聚对苯二甲酸乙酯（PET）中生成单体。这种选择性解聚过程通过两个特征实现：空间温度梯度和时间加热剖面。用这种方法将PP和PET解聚成单体，产率分别为36%和43%左右。

总的来说，这种电热时空加热方法可能为全球塑料垃圾问题提供解决方案。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-023-05845-8

（冯维维编译）