《自然-光子学》

基于共振量子隧穿的等离子体生物传感器

瑞士洛桑联邦理工学院的Hatice Altug团队基于共振量子隧穿提出了一种等离子体生物传感器。相关研究成果近日发表于《自然-光子学》。

超构表面为光学传感提供了理想平台，因为它们能在大范围内实现强光场限制与增强，使研究人员能够识别亚波长尺度下的有机和无机分子层。但传统方法需要使用外部光源，所需的笨重设备限制了其在即时检测中的应用。

为此，研究团队提出一种新型等离激元传感器，其光源由集成于结构内部的量子隧穿结提供。该传感器采用一种具有光学共振特性的双周期纳米线超构表面作为隧穿结的顶部接触层，在大面积上实现了高度均匀发光，并通过等离激元纳米天线模式进一步增强了光谱和折射率灵敏度。作为概念验证，研究人员展示了对纳米级厚度的聚合物和生物分子涂层进行空间分辨的折射率传感。

该研究展示了一种全新的、具有颠覆性潜力的光电一体化生物传感平台，为未来紧凑型、便携式生物传感设备的研发开辟了新路径。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41566-025-01708-y

新方法实现拍瓦级激光脉冲单发时空矢量场测量

英国牛津大学的Andreas Dopp团队研究了拍瓦级激光脉冲的单发时空矢量场测量。相关研究成果近日发表于《自然-光子学》。

光的各种自由度精确调控是现代物理与技术的基础，其应用涵盖从量子光学到通信技术的广泛领域。超高峰值功率激光为研究光与物质相互作用的基本规律、开发突破性应用提供了独特机遇。目前高强度、超短激光脉冲的精确表征技术仍是激光科学发展及其应用中的一个瓶颈。

研究团队提出一种用于高强度、超短激光脉冲的单发矢量场测量技术，首次实现了对其完整时空结构和偏振特性的全面解析，并同时提供量化误差评估。该方法利用激光脉冲自身的固有特性，将完整的矢量场高效编码至二维探测器上，从而实现实时表征。研究人员已在高重复频率振荡器、拍瓦级激光系统等多种平台上验证了该方法的有效性，揭示了其中细微的时空耦合效应与偏振特性。

该研究弥合了激光物理理论与实验之间的鸿沟，为数值模拟提供了关键数据支撑，并将加速强场物理、激光与物质相互作用、未来能源技术等前沿领域的创新发展。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41566-025-01698-x

《自然-物理学》

新研究观测横向汤姆孙效应

日本东京大学的Ken-ichi Uchida在研究中开展了对横向汤姆孙效应的观测。相关研究成果近日发表于《自然-物理学》。

汤姆孙效应是指当电流与温度梯度沿同一方向通过导体时，导体产生体积上的加热或冷却现象。科学家预测，当分别沿相互垂直的方向施加电流、温度梯度和磁场时，导体也会出现加热或冷却效应。这一现象被称为横向汤姆孙效应，但此前从未被实验证实。

研究人员利用热电成像技术，在半金属合金Bi88Sb12中首次观测到横向汤姆孙效应。通过改变磁场方向，可以在加热或冷却这两种热效应之间进行切换。这项实验揭示了传统汤姆孙效应与横向汤姆孙效应之间的本质区别，前者仅依赖于塞贝克系数随温度的变化，而后者则同时依赖于能斯特系数的大小及其温度导数。

横向汤姆孙效应的发现为新型主动热管理技术的发展提供了全新物理机制和应用思路，有望在精密温控与热调控领域带来突破性进展。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41567-025-02936-3

《地质学》

斯图特冰盖碳酸盐岩的同位素组成

加拿大卡尔顿大学的Peter W. Crockford团队对斯图特冰盖碳酸盐岩中类似地幔的锶同位素组成进行了研究。相关研究成果近日发表于《地质学》。

7.2亿年前至6.35亿年前，地球经历了斯图特、马里诺两次大规模冰期，冰盖持续数百万年并扩展至赤道地区。这种极端气候现象被称为“雪球地球”，即整个地球海洋都被冰层覆盖。在此情景下，水文循环将大幅减弱，硅酸盐风化作用也显著降低，深海海水的化学成分主要通过洋中脊的热液交换而趋近于地幔值，特别是海水的锶同位素比值，理论上应表现为低放射性、接近地幔的数值。然而，覆盖在成冰纪冰川沉积物上的盖层白云岩通常显示出较高的锶同位素比值，与冰期前的海水特征相似，这与雪球地球假说的核心地球化学预测相矛盾。

研究团队报道了在阿曼杜法尔地区，直接位于斯图特冰川沉积物上的海相碳酸盐岩和自生重晶石中测得的锶同位素比值为0.7034。这一数值记录了一种非放射性、低锶比值的地幔型信号，可能来源于局部非放射性源区，或代表此前未识别的雪球地球时期的深海水体特征。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1130/G53385.1