《自然-物理学》

新方法在里德伯模拟器中预测拓扑纠缠熵

瑞士洛桑联邦理工学院的Giuseppe Carleo团队成功在里德伯模拟器中预测了拓扑纠缠熵。相关研究成果近日发表于《自然-物理学》。

预测拓扑物质的动力学性质是一项具有挑战性的任务，这不仅体现在理论和实验设置上，更体现在计算层面上。数值通常被局限于研究简化的模型和晶格。

研究团队提出了一种在里德伯原子模拟器上动态制备量子自旋液体的时间相关分析方法。结合时变分蒙特卡罗技术，研究人员可以在整个动态准备过程中高保真地表示系统的状态。他们不仅能够匹配里德伯原子哈密顿量的物理正确形式，而且能够在超出当前实验能力的系统尺寸上匹配相关的晶格拓扑结构。

这种方法能够获得拓扑纠缠熵等全局量，实现了对系统拓扑特性的洞察。研究结果证实了动态制备过程状态的拓扑性质，加深了研究人员对拓扑纠缠动力学的理解。

研究表明，虽然模拟状态与实验观察一致，显示出类似于共振价键状态的局部特性，但无论过程的绝热程度如何，它都缺乏后者的特征拓扑纠缠熵。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41567-025-02944-3

《自然-遗传学》

从单细胞分辨率数据中破译状态依赖免疫特征

日本大阪大学的Yukinori Okada团队从单细胞分辨率的多层组学数据中破译状态依赖免疫特征。相关研究成果近日发表于《自然-遗传学》。

目前的分子定量性状定位目录大多为bulk分辨率，且多以欧洲人为中心。于是，研究团队基于235名日本人150万个外周血单个核细胞的单细胞转录组学、宿主遗传学、血浆蛋白质组学和肠道宏基因组学，构建了一个免疫细胞图谱。研究人员阐明了细胞型和环境特异型人类白细胞抗原（HLA）与T细胞和B细胞受体库的全基因组关联。

利用动态遗传调控的共定位，研究人员可以更好地理解全基因组关联信号。差异基因和蛋白质表达，描述了多基因风险的细胞型和环境特异性影响，包括马赛克染色体改变、Y染色体丢失和线粒体DNA异质性在内的各种体细胞突变被投射到单细胞分辨率。

研究团队确定了体细胞突变细胞特有的免疫特征。总的来说，免疫细胞以细胞状态依赖的方式实现动态调节，具有多组学特征。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41588-025-02266-3

《细胞》

硬脑膜肥大细胞调节脑脊液动力学

美国圣路易斯华盛顿大学的Jonathan Kipnis团队报道了肥大细胞对脑-硬脑膜界面和脑脊液动力学的调节。相关研究近日发表于《细胞》。

脑脊液流动对脑内稳态至关重要，其破坏与神经退行性和神经炎性疾病有关。蛛网膜袖带出口（ACE）点是桥静脉周围蛛网膜的解剖不连续点，是脑脊膜-硬脑膜交换的关键部位。

研究团队发现，硬脑膜肥大细胞调节了脑脊液在ACE点的动态。脱颗粒后，肥大细胞释放组胺，诱导桥静脉的血管扩张，减少对脑脊液引流至关重要的血管周围空间。

在细菌性脑膜炎期间，病原体通过ACE点进入大脑。然而，肥大细胞的激活可重定向脑脊液流动，招募中性粒细胞，并限制病原体入侵。缺乏硬脑膜肥大细胞的小鼠免疫反应受损，产生更高的脑细菌负荷。这些发现表明，硬脑膜肥大细胞在调节脑脊液流动和脑膜免疫中起核心作用。靶向肥大细胞或其介质可能增强中枢神经系统的清除和防御机制，为脑感染提供了潜在的治疗途径。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.06.046

《自然-化学》

无序界面水促进电化学碳-碳耦合

美国宾夕法尼亚大学的Anthony Shoji Hall团队揭示了无序界面水能够促进电化学碳-碳耦合。相关研究近日发表于《自然-化学》。

二氧化碳和一氧化碳转化为能量密集的多碳产物，可帮助缓解气候变化，但由于竞争途径的存在，这种引导选择性仍具有挑战性。

研究团队发现，调整以高浓度高氯酸钠电解质为主体的界面水结构，可以促进一氧化碳电还原为乙烯。将高氯酸钠浓度从0.01摩尔提升至10摩尔后，一氧化碳还原反应速率提升18倍，多碳产物的法拉第效率达91%。

结合表面增强拉曼光谱的温度依赖性一氧化碳还原，该研究揭示了界面水结构的变化对应于一氧化碳还原为乙烯表观的活化焓和熵的变化。在较高的离子强度下，活化熵的增加与氢键的破坏和非氢键水模式的出现有关，这表明无序的界面水有助于一氧化碳还原为乙烯。这些发现为控制界面水的结构，促进一氧化碳还原成多碳产物提供了有价值的见解。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41557-025-01859-z