超快弹性毛细风扇让机器人敏捷机动
水黾利用中肢特化的扁平带状扇结构在急流表面行进。研究表明,该扇结构的方向性刚度可实现无需肌肉参与的快速被动式弹性毛细形变,在肢体回缩阶段保持可折叠性,而在拖曳式推进阶段维持刚性,从而使水黾在50毫秒内完成96°全身转向,最高速度达每秒120个体长。
基于这种形态功能架构,研究人员研制出集成1毫克级弹性毛细风扇的昆虫尺度机器人。生物与机器人的对比实验证实,自形变风扇能显著提升推力、制动性和机动性。该研究揭示了微结构调控界面推进的机制,为敏捷水下微型机器人的紧凑型弹性毛细驱动器确立了设计准则。
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https://doi.org/10.1126/science.adv2792
光污染延长鸟类活动时间
光污染会破坏生物的光暗周期节律。尽管现有研究已证实光污染会导致鸟类鸣叫变化,但关于其对不同物种、地域和季节影响的系统性认知仍属空白。为此,研究人员基于全球声学数据集内超6000万条涵盖583种昼行性鸟类的声学探测记录,综合解析了光污染对鸟类鸣叫行为的影响。
研究发现,光污染平均使鸟类鸣叫时长延长50分钟。这种效应在具有大眼睛、露天巢穴、迁徙习性及广域分布特征的物种中尤为显著,且在繁殖季节最为强烈。活动时长延长可能对鸟类适应性产生不同影响,准确评估这些适应性效应并遏制光污染将成为保护生物学面临的重要挑战。
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https://doi.org/10.1126/science.adv9472
手性反铁磁体的电相干驱动
实现射频或更高频率下的反铁磁态电流驱动仍具挑战性。在一项新研究中,研究人员实现了对手性反铁磁体锡锰合金纳米点样品全电学千兆赫兹范围的相干驱动。
与铁磁体中的观测结果截然不同,该器件在亚纳秒量级实现了多次试验的高相干性,且阈值电流对脉冲宽度不敏感,从而在零场条件下通过0.1纳秒脉冲实现1000/1000次可靠翻转。
这些特征源于反铁磁激发的惯性特性。该研究彰显了反铁磁自旋电子学在磁器件操作中兼具高速度与高效率特性的巨大潜力。
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https://doi.org/10.1126/science.ado1611
均匀二维玻色气体的普遍粗化
远离平衡态的孤立量子系统的粗化现象是一种典型的多体物理效应,其作用尺度从亚核级延伸至宇宙级,并被预测具有普适动态标度特征。研究人员在均匀二维玻色气体的粗化过程中观测到普适标度行为,所得指数与解析预测相符。
针对不同初始态,研究人员通过阐明并修正初始态相关的预标度效应,揭示了有限时间动力学中的普适标度规律。该研究建立的方法实现了冷原子实验与非平衡场论的直接对标,适用于所有远离平衡态普适性的研究。
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https://doi.org/10.1126/science.ado3487
(冯维维编译)
《中国科学报》 (2025-08-27 第2版 国际)