反氫原子的激光冷卻

光子——電磁場(chǎng)激發(fā)的量子是無(wú)質(zhì)量的，但攜帶動(dòng)量。研究人員演示了反氫原子的激光冷卻，這個(gè)反物質(zhì)原子由一個(gè)反質(zhì)子和一個(gè)正電子組成。利用窄線寬脈沖Lyman-α激光激發(fā)反氫的1S-2P躍遷，對(duì)磁阱反氫樣品進(jìn)行了多普勒冷卻。

雖然研究人員只在一個(gè)維度上應(yīng)用激光冷卻，陷阱耦合反原子的縱向和橫向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致三維冷卻，觀察到了橫能量中值的減少超過(guò)一個(gè)數(shù)量級(jí)——有相當(dāng)一部分反原子獲得亞微電子伏橫動(dòng)能。

研究人員還報(bào)道了在激光冷卻的反氫原子樣品中激光驅(qū)動(dòng)1S-2S躍遷。觀察到的光譜線比沒(méi)有激光冷卻時(shí)的光譜線窄約4倍。激光冷卻的演示及其應(yīng)用對(duì)反物質(zhì)研究具有深遠(yuǎn)意義。

一個(gè)更局部、密度更大、溫度更低的反氫樣品將極大地改善正在進(jìn)行的對(duì)反氫的光譜和引力的研究。此外，通過(guò)激光操縱反物質(zhì)原子運(yùn)動(dòng)可能為未來(lái)的實(shí)驗(yàn)帶來(lái)突破性進(jìn)展。

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https://doi.org/10.1038/s41586-021-03289-6

通過(guò)帶電氣溶膠噴射進(jìn)行3D納米打印

3D打印已經(jīng)徹底改變了電子、光學(xué)、能源、機(jī)器人、生物工程和傳感領(lǐng)域的制造工藝。研究人員介紹了一種直接3D打印金屬納米結(jié)構(gòu)陣列的技術(shù)，這種金屬納米結(jié)構(gòu)具有靈活的幾何形狀和特征，可達(dá)數(shù)百納米，使用各種材料打印。印刷過(guò)程是在干燥條件下進(jìn)行的，不需要聚合物或油墨。

離子和帶電荷的氣溶膠粒子被引導(dǎo)到一個(gè)包含一組空穴的介電掩膜上，這些空穴漂浮在偏置硅襯底上。這些離子聚集在每個(gè)洞周?chē)?，產(chǎn)生靜電透鏡，將帶電的氣溶膠粒子聚焦成納米級(jí)噴射。

這些射流由在含孔掩膜下形成的聚合電場(chǎng)線引導(dǎo)，其作用類(lèi)似于傳統(tǒng)3D打印機(jī)的噴嘴，使氣溶膠顆粒能夠3D打印到硅基板上。通過(guò)在打印過(guò)程中移動(dòng)襯底，研究人員成功地打印出了螺旋、懸垂的納米管，圓環(huán)和字母等各種3D結(jié)構(gòu)。

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https://doi.org/10.1038/s41586-021-03353-1

氣候變暖影響營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移效率

在生態(tài)系統(tǒng)中，能源從資源向消費(fèi)者轉(zhuǎn)移的效率決定了食物網(wǎng)的生物量結(jié)構(gòu)。研究人員量化了暴露在7年實(shí)驗(yàn)變暖環(huán)境中的淡水浮游生物的氮轉(zhuǎn)移效率（整體能量轉(zhuǎn)移的代理）。

直接實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，相對(duì)于環(huán)境條件，4℃升溫可使?fàn)I養(yǎng)轉(zhuǎn)移效率降低56%。此外，暖池浮游植物和浮游動(dòng)物生物量均較低，表明能量的吸收、轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移發(fā)生了重大變化。

這些發(fā)現(xiàn)協(xié)調(diào)了在不同類(lèi)群中觀察到的由變暖驅(qū)動(dòng)的增長(zhǎng)成本和碳利用效率的變化，在生態(tài)系統(tǒng)水平上，呼吸總量與初級(jí)生產(chǎn)總量之比增加。

研究結(jié)果表明，隨著地球變暖，光合作用固定的碳越來(lái)越多地消失于大氣中，破壞通過(guò)食物鏈的能量流動(dòng)，這將對(duì)體形較大的消費(fèi)者和整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的功能產(chǎn)生負(fù)面影響。

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https://doi.org/10.1038/s41586-021-03352-2

（馮維維編譯）