扭曲双层石墨烯中声子的量子扭曲显微镜

电子和声子之间的耦合是固体中的基本相互作用之一，支撑着电阻率、热导性和超导性等广泛现象。然而，直接测量单个声子模式的这种耦合仍颇具挑战。

研究组介绍了一种新型范德华（vdW）材料声子色散和电子-声子耦合（EPC）映射技术。通过将量子扭曲显微镜（QTM）推广到低温，证明了QTM不仅可以通过弹性动量守恒隧穿来映射电子色散，还可以通过非弹性动量守恒隧穿来映射声子色散。至关重要的是，非弹性隧穿强度提供了动量和模式分辨EPC的直接定量度量。

研究组利用该技术测量了扭转角大于6°的扭曲双层石墨烯（TBG）的声子谱和EPC。值得注意的是，不同于与电子耦合随着其动量趋于零而减弱的标准声频声子，TBG呈现出低能模式，其耦合随着扭转角的减小而增加。

研究证明，这种不寻常的耦合由莫尔系统的层反对称“相位子”模式对层间隧穿的调制引起。

该技术为研究与电子隧穿耦合的大量其他中性集体模式开辟了道路，包括量子材料中的等离子体、磁振子和自旋子。

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https://doi.org/10.1038/s41586-025-08881-8

氢基还原实现可持续镍生产

镍是向可持续能源系统转变的关键因素。到2040年，镍的年需求量预计将超过600万吨，主要由运输部门电气化推动。初级镍生产使用酸和碳基还原剂，每生产1吨镍需排放约20吨二氧化碳。

研究组提出一种使用无化石氢等离子体还原的方法，从被称为红土的低品位矿石变体中提取镍。他们避开了传统的多步骤工艺，将煅烧、冶炼、还原和精炼整合到一座熔炉内的单一冶金步骤中。该方法利用快速还原动力学生产高品位镍铁合金。

通过对炉内进行热力学控制，研究组实现了选择性还原镍，得到杂质最少的合金，其中硅含量<0.04wt%、磷约0.01wt%、钙含量<0.09wt%，而无需进一步精炼。与当前做法相比，该策略有望将能源效率提高约18%，同时直接减少二氧化碳排放84%。

该工作表明了一种可持续策略，有助于缓解镍可持续能源生产技术与镍生产危害环境之间的矛盾。

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https://doi.org/10.1038/s41586-025-08901-7

全球出现了前所未有的极端气候终生暴露

在人为气候变化的影响下，极端气候正在升级。然而，这如何转化为个体一生中遭遇前所未有的累积极端事件尚不清楚。

研究组使用气候模型、影响模型和人口统计数据预测在前工业化气候中，经历超过99.99%极端气候累积暴露的人数。他们预计，根据目前的缓解政策——到2100年，全球变暖路径将比前工业化温度高出2.7℃，在1960年到2020年的出生队列中，面临热浪、农作物歉收、河流洪水、干旱、野火和热带气旋等前所未有气候风险的人口比例至少将翻一番。

在升温1.5℃的情景下，2020年出生人群中将有52%经历前所未有的终生热浪。如果到2100年全球升温达到3.5℃，热浪比例将上升至92%，农作物歉收比例将上升至29%，河流洪水比例将上升至14%。

在社会经济脆弱性高的人群中，人们面临前所未有终生热浪的概率要大得多。该研究结果呼吁大幅、持续减少温室气体排放，以减轻气候变化给当前年轻一代带来的负担。

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https://doi.org/10.1038/s41586-025-08907-1

（未玖编译）