《自然-化学》

小分子自催化驱动隔间生长、竞争和复制

法国巴黎文理研究大学研究人员实现了小分子自催化驱动的隔间生长、竞争和复制。8月7日出版的《自然-化学》发表了这项成果。

研究表明，隔间内的自催化反应——当自催化时，反应物和溶剂交换超过产品交换，这驱动了渗透压和扩散，引起隔间生长。课题组展示了在悬浊液的水滴中分隔的甲醛聚糖反应，可使隔间体积增至两倍以上。根据周围液滴的不同构成，与共同的反应物甲醛竞争会引起液滴增长率的变化。这些增长率的变化在通过剪切选择性分割最大的液滴后得到了部分传递，将增长率差异转化为液滴频率差异。

这项研究表明，生命系统的属性组合可以从简单的物理化学过程中产生，并可能为进化提供基础。

研究人员表示，可持续自动催化作用与隔间增长、分裂、耦合是生命起源的一个关键步骤，但这一现象之前并未被发现。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41557-023-01276-0

《国家科学院院刊》

超高磁场诱导磁性超结构相特征

近日，日本东京大学Yoshimitsu Kohama研究小组揭示了在呼吸烧绿石反铁磁体中，超高磁场诱导的磁性超结构相特征。相关研究成果8月7日发表于美国《国家科学院院刊》。

该研究团队在高达600T的超高磁场中，通过先进的磁化和磁致伸缩测量技术，观察到在呼吸烧绿石铬尖晶石中，发生了非常规的两步磁结构转变。在半磁化平台之前，这一转变涉及微观磁弹性理论的中间场相位，可以分配给具有3-上-1-下和倾斜2-上-2-下自旋分子三维周期阵列的磁超结构。研究人员将这种磁性超结构的出现归因于强自旋-晶格耦合和各向异性的独特组合。

据悉，自旋自由度和晶格自由度的相互耦合在磁性材料中普遍存在，这一现象可能在响应外部磁场时产生奇异磁态。结构上受挫的磁体为实现磁性超结构相提供了“肥沃”的实验场，为进一步研究磁性材料的特性和应用奠定了基础。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1073/pnas.2302756120

《自然-地球科学》

海洋塑料污染持续增加

荷兰乌得勒支大学研究人员认为，大量海洋漂浮塑料主要由长期存在的大块碎片主导。8月7日出版的《自然-地球科学》发表了这项成果。

研究人员提出一个3D全球海洋漂浮塑料质量计算系统来解决这一问题。他们将来自不同海洋水体的观测数据纳入一个数值模型，包括海岸线、海洋表面和海深，并考虑了大小在0.1毫米至1600 毫米之间的颗粒。研究发现，大于25毫米的塑料最初占可漂浮海洋塑料质量的95％以上，2020年的数据显示为320万吨中的310万吨。模型估计海洋塑料输入量约为每年50万吨，低于之前人们的估计值。

该研究估算的漂浮海洋塑料垃圾总量和年度输入量表明，海洋塑料没有人们预想的那么容易降解。与之前的模型研究相比，该结果支持塑料在海洋环境中停留时间更长的推断，这与观察证据一致。模型显示，世界海洋中的长期塑料污染正在继续增加，如果没有对策和预防策略，可能对生态系统产生负面影响。

据介绍，进入海洋的塑料是长期存在的难题。最近的研究对海洋塑料输入量的估计比漂浮在表面的测量值大一到两个数量级。这种差异可能是由于过高估计了输入值。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41561-023-01216-0

《物理评论A》

科学家提出环形激光腔的面积定理

俄罗斯圣彼得堡国立大学Rostislav Arkhipov研究小组提出环形激光腔的面积定理。相关研究8月7日发表于《物理评论A》。

针对脉冲在环形激光腔内循环的情况，该研究团队导出了广义面积定理。与标准面积定理只对行波脉冲单次通过谐振介质有效不同，这一广义面积定理考虑了脉冲在腔内前一次往返时，留下的介质激励所产生的介质辅助非线性自作用效应。研究人员将广义面积定理应用于单截面环形腔激光器动力学的理论描述中，得到了集总模型极限下脉冲面积和介质参数的稳定解和空间扩展系统的稳定解。

此外，该研究导出的面积定理可用于分析不同的相干光子器件，如相干锁模激光器或脉冲压缩器，以及分析基于腔的装置中的光子回波形成过程。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1103/PhysRevA.108.023506