自然发表的最新论文

中国科学院华大和深圳等多家机构生命科学研究所的研究人员，通过体细胞诱导产生一种类似受精卵的3天状态的人体全面发展，这是目前世界上体外培养的“最年轻”的人体细胞，这是继再生医学领域的又一次革命性突破之后，人类多能干细胞的成功诱导。

中国的研究团队根据体系吧，诱发塑造出了与胚胎发育相近的人类全能干细胞，这是一项生物科研方面的一次创新性的提升。大大提升了我国的医学发展，从而研究也将用到医学方面来拯救更多的人，所以这也代表我国的医疗技术向前进步了很多。通过细胞的中程序编写方式，能够将人的多能干细胞转化为全能性的细胞，就会对人体内的细胞产生重要影响，因为通过这种诱导出全能干细胞，就能够帮助完成内脏器官的再造过程。也能够更好的处理人体器官的紧缺或移植排斥反应的问题，对于我国的医疗发展起着重要意义。

科研人员也已经确定这种全能干细胞与人类的8细胞期试管胚胎细胞，有着高度类似的特征，所以这种诱导出来的全能干细胞具有全能性，能够帮助病人细胞来展开人体器官再次塑造，也能用于人类的肝脏移植或更换，对于有肝脏病情的患者来说，具有更加深远的影响。同时这种全能干细胞也很接近于受精卵的原始状态，那么用于医学培养器官就非常有利，同时也有利于器官的移植，这对医疗有着重要意义，尤其是对患病的患者来说能够解决器官短缺异体、异体移植排斥反应等重大问题。

该研究由中国科学院和深圳华大生命科学研究院带头，英国剑桥大学、吉林大学及其孟加拉国拉杰沙希大学等好几个研究精英团队共同努力。本研究已根据伦理审查，严苛遵循相对应的法规准则。

近日，南方科技大学物理系、量子科学与工程研究院教授卢海舟团队连续在《自然》子刊发表了关于“非线性霍尔效应”的两篇新论文。第一篇题目为“Quantum theory of the nonlinear Hall effect”（非线性霍尔效应的量子理论）发表于Nature Communications。该研究详细阐述了研究团队在非线性霍尔效应的理论研究领域取得的重要进展。非线性霍尔效应是一类新的霍尔效应，可以在时间反演对称的体系中存在并且对空间对称性十分敏感，因此可以被用于探测与体系的空间对称性破缺相关的相变行为，如铁电、向列相变等。此外，非线性霍尔效应测量十分方便。只要对现有的输运测量方式稍作倍频调整，就可以探索一大类二维和三维的拓扑和功能材料，因此将会是一个非常重要以及活跃的方向。现有的理解非线性霍尔效应的理论工作基本都是基于现有半经典理论的基础上通过将体系的输运方程展开到电场高阶来实现对非线性霍尔效应的描述。然而，各种实验事实表明非线性霍尔效应本质上是一种量子效应，其主要机制无法被半经典理论完全刻画。基于费曼图形技术，研究团队构建了首个非线性霍尔效应的量子理论，揭示了非线性霍尔效应的量子本质以及目前半经典理论存在的不足，为未来的实验以及理论工作提供了坚实的基础。该论文的第一作者为南科大量子科学与工程研究院助理研究员杜宗正，通讯作者为卢海舟，合作者包括上海师范大学教授王春明、南科大物理系博士生孙海鹏以及北京大学讲席教授、中国科学院院士谢心澄。南科大是论文第一单位。第二篇为卢海舟团队受邀为NatureReviewsPhysics撰写的题为"Nonlinear Hall effects" (非线性霍尔效应)的综述展望文章，该文章详尽综述、概括分析了近年来关于非线性霍尔效应及其推广的重要研究进展，阐述了目前存在的问题与挑战，展望了未来的发展方向与可能应用，为相关领域的研究提供了重要参考。该论文的第一作者是杜宗正，通讯作者为卢海舟，合作者包括北京大学讲席教授、中国科学院院士谢心澄。南科大是论文第一单位。以上研究得到国家自然科学基金、广东省普通高校创新团队、深圳市科创委的资助。数值计算得到南科大科学与工程计算中心支持。论文链接：第一篇：第二篇：供稿：物理系、量子科学与工程研究院主图：丘妍通讯员：刘芳璐

【新智元导读】 2月25日，清华大学工程物理系唐传祥研究组与合作团队在《自然》上发表研究论文《稳态微聚束原理的实验演示》，报告了一种新型粒子加速器光源「稳态微聚束」的首个原理验证实验。与之相关的极紫外光源有望解决自主研发光刻机中最核心的「卡脖子」难题。

最现代的研究用光源是基于粒子加速器的。

这些都是大型设施，电子在其中被加速到几乎是光速，然后发射出具有特殊性质的光脉冲。

在基于存储环的同步辐射源中，电子束在环中旅行数十亿转，然后在偏转磁体中产生快速连续的非常明亮的光脉冲。

相比之下，自由电子激光器(FEL)中的电子束被线性加速，然后发出单次超亮的类似激光的闪光。

近年来，储能环源以及FEL源促进了许多领域的进步，从对生物和医学问题的深入了解到材料研究、技术开发和量子物理学。

现在，一个中德团队证明，在同步辐射源中可以产生一种脉冲模式，结合了两种系统的优点。

2月25日，清华大学工程物理系教授唐传祥研究组与来自亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心（HZB）以及德国联邦物理技术研究院（PTB）的合作团队在Nature上发表了题为《稳态微聚束原理的实验演示》（ Experimental demonstration of the mechanism of steady-state microbunching ）的论文。

报告了一种新型粒子加速器光源「稳态微聚束」（Steady-state microbunching，SSMB）的首个原理验证实验。

该研究与极紫外（EUV）光刻机光源密切相关，有望为EUV光刻机提供新技术路线。

SSMB光源首个原理验证实验，中德团队登上Nature

同步辐射源提供短而强烈的微束电子，产生的辐射脉冲具有类似于激光的特性（与FEL一样），但也可以按顺序紧密跟随对方（与同步辐射光源一样）。

大约十年前，斯坦福大学教授、清华大学杰出访问教授、著名加速器理论家赵午和他的博士生Daniel Ratner以提出了「稳态微束」（SSMB）。

赵午教授

该机制还应该使存储环不仅能以高重复率产生光脉冲，而且能像激光一样产生相干辐射。

来自清华大学的青年物理学家邓秀杰在他的博士论文中提出了这些观点，并对其进行了进一步的理论研究。

2017年，赵午教授联系了HZB的加速器物理学家，他们除了在HZB操作软X射线源BESSY II外，还在PTB操作计量光源（MLS）。

MLS是世界上第一个通过设计优化运行的光源，在所谓的「低α模式」下运行。

在这种模式下，电子束可以大大缩短。10多年来，那里的研究人员一直在不断开发这种特殊的运行模式。

HZB的加速器专家Markus Ries解释说：「现在，这项开发工作的成果使我们能够满足具有挑战性的物理要求，在MLS实证确认SSMB原理」。

「SSMB团队中的理论小组在准备阶段就定义了实现机器最佳性能的物理边界条件。这使我们能够用MLS生成新的机器状态，并与邓秀杰一起对它们进行充分的调整，直到能够检测到我们正在寻找的脉冲模式」，HZB的加速器物理学家Jörg Feikes说。

HZB和PTB专家使用了一种光学激光器，其光波与MLS中的电子束在空间和时间上精确同步耦合。

这就调制了电子束中电子的能量。

「这使得几毫米长的电子束在存储环中正好转了一圈后分裂成微束（只有1微米长），然后发射光脉冲，像激光一样相互放大」，Jörg Feikes解释道。

「对相干态的实验性探测绝非易事，但我们PTB的同事开发了一种新的光学检测装置，成功地进行了探测。」

SSMB概念提出后，赵午持续推动SSMB的研究与国际合作。

2017年，唐传祥与赵午发起该项实验，唐传祥研究组主导完成了实验的理论分析和物理设计，并开发测试实验的激光系统，与合作单位进行实验，并完成了实验数据分析与文章撰写。

揭示SSMB作为未来光子源潜力的关键一步，是在真实机器上演示其机制。在新的论文中，研究人员报告了SSMB机制的实验演示。

SSMB原理验证实验示意图

实验表明，存储在准等时环中的电子束可以产生亚微米级的微束和相干辐射，由1,064纳米波长激光器诱导的能量调制后一个完整的旋转。

结果验证了电子的光相可以在亚激光波长的精度上逐次相关。

SSMB原理验证实验结果

在这种相位相关性的基础上，研究人员通过应用相位锁定的激光器与电子轮流相互作用来实现SSMB。

该图示直观地展示了如何通过激光调制电子束来产生发射激光的微束，是实现基于SSMB的高重复性、高功率光子源的一个里程碑。

有望解决EUV卡脖子难题

没有顶尖的光刻机，是我国半导体行业发展的最大瓶颈。

光刻机的曝光分辨率与波长直接相关，半个多世纪以来，光刻机光源的波长不断缩小，芯片工业界公认的新一代主流光刻技术是采用波长为13.5纳米光源的EUV（极紫外光源）光刻。

大功率的EUV光源是EUV光刻机的核心基础。简而言之，光刻机需要的EUV光，要求是波长短，功率大。

EUV光刻机工作相当于用波长只有头发直径一万分之一的极紫外光，在晶圆上「雕刻」电路，最后将让指甲盖大小的芯片包含上百亿个晶体管，这种设备工艺展现了人类科技发展的顶级水平。

而昂贵的EUV光刻机也正是实现7nm的关键设备，目前，荷兰ASML是全球唯一一家能够量产EUV光刻机的厂商，而由于禁令，我国中芯国际订购的一台EUV仍未到货。

如果中国大陆无法引入ASML的EUV光刻机，则意味着大陆将止步于7nm工艺。

目前ASML公司采用的是高能脉冲激光轰击液态锡靶，形成等离子体然后产生波长13.5纳米的EUV光源，功率约250瓦。而随着芯片工艺节点的不断缩小，预计对EUV光源功率的要求将不断提升，达到千瓦量级。

SSMB光源的潜在应用之一是作为未来EUV光刻机的光源。它们产生的类似激光的辐射也超出了 "光 "的可见光谱，例如在EUV范围内，最后阶段，SSMB源可以提供一种新的辐射特性。脉冲是强烈的、集中的和窄带的。可以说，它们结合了同步辐射光的优势和FEL脉冲的优势。

可以说，基于SSMB的EUV光源有望实现大的平均功率，并具备向更短波长扩展的潜力，为大功率EUV光源的突破提供全新的解决思路。

EUV光刻机的自主研发还有很长的路要走，基于SSMB的EUV光源有望解决自主研发光刻机中最核心的「卡脖子」难题。

关于作者

本文的通讯作者唐传祥教授是清华大学的博士生导师。

1992年9月－1996年3月，考入清华大学工程物理系硕博连读。1996年3月获得工学博士学位，博士学位论文为“用于北京自由电子激光装置的多腔热阴极微波电子枪的研究”。

1996年4月获得博士学位后，留校工作。

1996年7月 1998年6月期间，作为访问学者到德国DESY工作2年。在DESY工作期间，主要进行超导加速结构的优化及测量研究，并与J. Sekutowicz, M.Ferrario等合作提出了Superstructure的超导加速结构。

1998年6月回国后，继续在清华大学从事加速器物理、高亮度注入器、汤姆逊散射X射线源、自由电子激光、新加速原理与新型加速结构、电子直线加速器关键物理及技术、加速器应用等方面的研究。

参考资料：

自然杂志发表最新论文

编译 | 未玖

Nature , 21 October 2021, VOL 598, ISSUE 7881

《自然》 2021年10月21日，第598卷，7881期

天文学 Astronomy

Carbon monoxide gas produced by a giant impact in the inner region of a young system

年轻星系内部发生巨大碰撞产生一氧化碳气体

作者：Tajana Schneiderman, Luca Matrà, Alan P. Jackson, Grant M. Kennedy, Quentin Kral, Sebastián Marino, et al.

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摘要

类地行星形成的模型预测，行星组合的最后阶段（年轻的原行星盘扩散之后持续的数千万年间）主要发生行星碰撞。正是通过这些巨大的撞击，像年轻的地球这样的行星才能成长到最终质量，并实现长期稳定的轨道结构。

一个关键预测是这些撞击会产生碎片。到目前为止，关于撞击后碎片最令人信服的观测证据来自于附近2300万年前的A型恒星HD172555周围的行星系。该星系显示大量细尘，具有异常陡峭的粒度分布和非典型的尘埃组成，此前将其归因于超高速撞击或巨大的小行星带。

研究组报道了一个与HD172555周围的尘埃碎片共轨的一氧化碳气体环的光谱分辨率探测结果，气体环与HD172555相距大约6到9个天文单位，类似于太阳系的外类地行星区域。

综上所述，尘埃和一氧化碳的检测结果有助于理解大型、易挥发性天体之间的巨大碰撞。这表明行星级的碰撞类似于月球形成的碰撞，可释放大量的气体和碎片，并且这种气体是可观测的，为了解年轻行星的组成提供了一个窗口。

Abstract

Models of terrestrial planet formation predict that the final stages of planetary assembly—lasting tens of millions of years beyond the dispersal of young protoplanetary disks—are dominated by planetary collisions. It is through these giant impacts that planets like the young Earth grow to their final mass and achieve long-term stable orbital configurations. A key prediction is that these impacts produce debris. So far, the most compelling observational evidence for post-impact debris comes from the planetary system around the nearby 23-million-year-old A-type star HD 172555. This system shows large amounts of fine dust with an unusually steep size distribution and atypical dust composition, previously attributed to either a hypervelocity impact or a massive asteroid belt. Here we report the spectrally resolved detection of a carbon monoxide gas ring co-orbiting with dusty debris around HD 172555 between about six and nine astronomical units—a region analogous to the outer terrestrial planet region of our Solar System. Taken together, the dust and carbon monoxide detections favour a giant impact between large, volatile-rich bodies. This suggests that planetary-scale collisions, analogous to the Moon-forming impact, can release large amounts of gas as well as debris, and that this gas is observable, providing a window into the composition of young planets.

材料科学 Materials Science

Half- and quarter-metals in rhombohedral trilayer graphene

菱面体三层石墨烯中的半金属和四分之一金属

作者：Haoxin Zhou, Tian Xie, Areg Ghazaryan, Tobias Holder, James R. Ehrets, Eric M. Spanton, et al.

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摘要

铁磁性在电子占据高度局域化d轨道的过渡金属化合物中最为常见。然而，在低密度二维电子系统中也可能出现铁磁有序。

研究组证明了菱面体三层石墨烯中的门调谐范霍夫奇点，驱动电子系统的自发铁磁极化转变为一种或多种自旋和谷型。

通过电容和输运测量，研究组观察到调谐至相位间载流子浓度和电位移场的一系列跃迁，其中量子振荡具有四重、二重或一重简并度，分别对应自旋和谷简并的“正常金属态”、自旋极化的“半金属态”以及自旋极化和谷极化的“四分之一金属态”。

对于电子掺杂，包含谷各向异性相互作用的唯象斯通纳模型很好地捕捉到了数据的显著特征。对于空穴填充，研究组观察到一个更丰富的相图，其特征是费米面拓扑中对称性破缺和跃迁的微妙相互作用。

最后，研究组通过旋转对齐的六方氮化硼衬底引入莫尔超晶格。值得注意的是，研究组发现同位旋序仅受到弱扰动，当迁移的半金属态或四分之一金属态填充半超晶格带或四分之一超晶格带时，莫尔势会催化拓扑非平凡间隙态的形成。

该结果表明，菱面体石墨烯是一个多体理论控制测试的理想平台，并揭示了莫尔材料的磁性本质上是迁移的。

Abstract

Ferromagnetism is most common in transition metal compounds where electrons occupy highly localized d orbitals. However, ferromagnetic order may also arise in low-density two-dimensional electron systems. Here we show that gate-tuned van Hove singularities in rhombohedral trilayer graphene drive spontaneous ferromagnetic polarization of the electron system into one or more spin and valley flavours. Using capacitance and transport measurements, we observe a cascade of transitions tuned to the density and electronic displacement field between phases in which quantum oscillations have fourfold, twofold or onefold degeneracy, associated with a spin- and valley-degenerate normal metal, spin-polarized ‘half-metal’, and spin- and valley-polarized ‘quarter-metal’, respectively. For electron doping, the salient features of the data are well captured by a phenomenological Stoner model that includes valley-anisotropic interactions. For hole filling, we observe a richer phase diagram featuring a delicate interplay of broken symmetries and transitions in the Fermi surface topology. Finally, we introduce a moiré superlattice using a rotationally aligned hexagonal boron nitride substrate. Remarkably, we find that the isospin order is only weakly perturbed, with the moiré potential catalysing the formation of topologically nontrivial gapped states whenever itinerant half- or quarter-metal states occur at half- or quarter-superlattice band filling. Our results show that rhombohedral graphene is an ideal platform for well-controlled tests of many-body theory, and reveal magnetism in moiré materials to be fundamentally itinerant in nature.

Superconductivity in rhombohedral trilayer graphene

菱面体三层石墨烯的超导性

作者：Haoxin Zhou, Tian Xie, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe & Andrea F. Young.

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摘要

在一个干净的二维器件中通过电场效应获得超导性是纳米电子学的一个核心目标。最近，石墨烯莫尔异质结构已实现超导性；然而，其中许多结构在机械上并不稳定，实验显示出强无序特征。

研究组报道了在亚开尔文温度下表现为低电阻率或零电阻率的晶体菱面三层石墨烯（一种结构上亚稳态的碳同素异形体）的超导性。超导性发生在两个不同的门调谐区（SC1和SC2），且深度在由平均自由程和超导态相干长度之比定义的干净极限内。

量子振荡对常态费米面的映射显示，这两种超导体都来自环形费米海，并且接近同位旋对称性破缺转变，其中费米面简并度发生变化。SC1从顺磁正常态出现，而SC2则从自旋极化、谷简并的半金属态中出现，且违反了面内磁场的泡利极限至少一个数量级。

研究组讨论了该结果的各种机制，包括传统的声子介导配对，近同位旋序波动产生的配对，以及环形费米液体的固有不稳定性导致的配对。

研究组为干净且结构简单的二维金属中超导性的观察提供了一个模型系统，用于测试相互竞争的超导理论模型，而不会出现建模混乱的复杂情况，同时使基于相关电子现象和弹道电子输运的新型场效应控制电子器件成为可能。

Abstract

To access superconductivity via the electric field effect in a clean, two-dimensional device is a central goal of nanoelectronics. Recently, superconductivity has been realized in graphene moiré heterostructures; however, many of these structures are not mechanically stable, and experiments show signatures of strong disorder. Here we report the observation of superconductivity—manifesting as low or vanishing resistivity at sub-kelvin temperatures—in crystalline rhombohedral trilayer graphene, a structurally metastable carbon allotrope. Superconductivity occurs in two distinct gate-tuned regions (SC1 and SC2), and is deep in the clean limit defined by the ratio of mean free path and superconducting coherence length. Mapping of the normal state Fermi surfaces by quantum oscillations reveals that both superconductors emerge from an annular Fermi sea, and are proximal to an isospin-symmetry-breaking transition where the Fermi surface degeneracy changes. SC1 emerges from a paramagnetic normal state, whereas SC2 emerges from a spin-polarized, valley-unpolarized half-metal and violates the Pauli limit for in-plane magnetic fields by at least one order of magnitude. We discuss our results in view of several mechanisms, including conventional phonon-mediated pairing, pairing due to fluctuations of the proximal isospin order, and intrinsic instabilities of the annular Fermi liquid. Our observation of superconductivity in a clean and structurally simple two-dimensional metal provides a model system to test competing theoretical models of superconductivity without the complication of modelling disorder, while enabling new classes of field-effect controlled electronic devices based on correlated electron phenomena and ballistic electron transport.

Dexterous magnetic manipulation of conductive non-magnetic objects

导电非磁性物体的灵巧磁操控

作者：Lan N. Pham, Griffin F. Tabor, Ashkan Pourkand, Jacob L. B. Aman, Tucker Hermans & Jake J. Abbott.

链接：

摘要

对铁磁物体的灵巧磁操控已很好建立，根据物体的几何结构，可能有三到六个自由度。有些物体需要非接触式灵巧操作，它们不含有大量的铁磁性材料，但含有导电材料。

时变磁场在导电材料中产生涡流，涡流与磁场相互作用产生力和力矩。这种现象曾被用于诱导阻力，以减少物体通过静态场时的运动，或使用动态场在单个方向上对物体施加力，但尚未被用于对导电物体进行如铁磁物体那样的灵活操控。

研究组表明，通过使用多个旋转磁偶极子场可在六个自由度下操控导电物体。利用量纲分析，结合多物理场数值模拟和实验验证，研究组描述了在旋转磁偶极子场中导电球体上产生的力和力矩。利用该模型，研究组在仿真和物理实验中实现了灵活操控。

Abstract

Dexterous magnetic manipulation of ferromagnetic objects is well established, with three to six degrees of freedom possible depending on object geometry. There are objects for which non-contact dexterous manipulation is desirable that do not contain an appreciable amount of ferromagnetic material but do contain electrically conductive material. Time-varying magnetic fields generate eddy currents in conductive materials, with resulting forces and torques due to the interaction of the eddy currents with the magnetic field. This phenomenon has previously been used to induce drag to reduce the motion of objects as they pass through a static field, or to apply force on an object in a single direction using a dynamic field, but has not been used to perform the type of dexterous manipulation of conductive objects that has been demonstrated with ferromagnetic objects. Here we show that manipulation, with six degrees of freedom, of conductive objects is possible by using multiple rotating magnetic dipole fields. Using dimensional analysis, combined with multiphysics numerical simulations and experimental verification, we characterize the forces and torques generated on a conductive sphere in a rotating magnetic dipole field. With the resulting model, we perform dexterous manipulation in simulations and physical experiments.

地球科学 Earth Science

Pliocene decoupling of equatorial Pacific temperature and pH gradients

上新世赤道太平洋温度和pH梯度的解耦

作者：Madison G. Shankle, Natalie J. Burls, Alexey V. Fedorov, Matthew D. Thomas, Wei Liu, Donald E. Penman, et al.

链接：

摘要

赤道太平洋的海洋动力学驱动热带气候模式，影响全球海洋和陆地生态系统。该地区如何应对全球变暖对全球气候、经济稳定和生态系统健康具有深远影响。因此，许多研究调查了上新世（530-260万年前）和中新世晚期（约600万年前）期间的赤道太平洋动力学，作为该地区在全球变暖下未来行为的模拟。

这一时期的古海洋学记录提出了一个明显的悖论，即沿着赤道太平洋东西向的海面温度梯度降低表明风驱动的上升流减少，这与东太平洋生物生产力增强的证据相冲突，后者通常由更强的上升流引起。

研究组通过提供新的证据，证明上新世早期/中新世晚期与现代环流体制完全不同，导致更古老、更酸性和更富营养的水到达赤道太平洋，从而调和了这些观察结果。这些结果为上新世早期/中新世晚期东太平洋生产力的提高提供了一种新机制，即使在风力驱动上升流较弱的情况下也是如此。

该发现为赤道太平洋动力学提供了新的线索，并有助于限制它们在不久的将来可能发生的变化，因为预计下个世纪地球将达到上新世那样的变暖水平。

Abstract

Ocean dynamics in the equatorial Pacific drive tropical climate patterns that affect marine and terrestrial ecosystems worldwide. How this region will respond to global warming has profound implications for global climate, economic stability and ecosystem health. As a result, numerous studies have investigated equatorial Pacific dynamics during the Pliocene (5.3–2.6 million years ago) and late Miocene (around 6 million years ago) as an analogue for the future behaviour of the region under global warming. Palaeoceanographic records from this time present an apparent paradox with proxy evidence of a reduced east–west sea surface temperature gradient along the equatorial Pacific—indicative of reduced wind-driven upwelling—conflicting with evidence of enhanced biological productivity in the east Pacific that typically results from stronger upwelling. Here we reconcile these observations by providing new evidence for a radically different-from-modern circulation regime in the early Pliocene/late Miocene that results in older, more acidic and more nutrient-rich water reaching the equatorial Pacific. These results provide a mechanism for enhanced productivity in the early Pliocene/late Miocene east Pacific even in the presence of weaker wind-driven upwelling. Our findings shed new light on equatorial Pacific dynamics and help to constrain the potential changes they will undergo in the near future, given that the Earth is expected to reach Pliocene-like levels of warming in the next century.

Direct radiative effects of airborne microplastics

空气中微塑料的直接辐射效应

作者：Laura E. Revell, Peter Kuma, Eric C. Le Ru, Walter R. C. Somerville & Sally Gaw

链接：

摘要

微塑料现在被认为是大气中广泛存在的污染物，由于其体积小、密度低，可以随风绕地球传播。大气气溶胶，如矿物粉尘和其他类型的空气悬浮颗粒物，通过吸收和散射辐射（直接辐射效应）影响地球气候，其影响通常用有效辐射强迫（ERF）度量进行量化。然而，空气中微塑料的辐射效应及其对全球气候的影响尚不清楚。

研究组计算了空气中微塑料的光学性质和直接辐射效应（不包括气溶胶-云相互作用）。假设平均表面浓度为1个微塑料颗粒/ m3 ，且垂直分布在10公里高空，则计算出当今大气中空气微塑料的ERF为0.044 0.399 mW/ m2 。

然而，微塑料的地理和垂直分布存在很大的不确定性。假设它们局限于边界层，短波效应占主导地位，微塑料ERF约为 0.746 0.553 mW/ m2 。与气溶胶-辐射相互作用引起的总ERF相比（ 0.71至 0.14 W/ m2 ），微塑料ERF很小。

然而，塑料产量在过去70年中迅速增长；如果不认真改革塑料生产和废物管理实践，空气中微塑料的丰度和ERF将继续增加。

Abstract

Microplastics are now recognized as widespread contaminants in the atmosphere, where, due to their small size and low density, they can be transported with winds around the Earth. Atmospheric aerosols, such as mineral dust and other types of airborne particulate matter, influence Earth’s climate by absorbing and scattering radiation (direct radiative effects) and their impacts are commonly quantified with the effective radiative forcing (ERF) metric. However, the radiative effects of airborne microplastics and associated implications for global climate are unknown. Here we present calculations of the optical properties and direct radiative effects of airborne microplastics (excluding aerosol–cloud interactions). The ERF of airborne microplastics is computed to be 0.044 0.399 milliwatts per square metre in the present-day atmosphere assuming a uniform surface concentration of 1 microplastic particle per cubic metre and a vertical distribution up to 10 kilometres altitude. However, there are large uncertainties in the geographical and vertical distribution of microplastics. Assuming that they are confined to the boundary layer, shortwave effects dominate and the microplastic ERF is approximately 0.746 0.553 milliwatts per square metre. Compared with the total ERF due to aerosol–radiation interactions ( 0.71 to 0.14 watts per square metre), the microplastic ERF is small. However, plastic production has increased rapidly over the past 70 years; without serious attempts to overhaul plastic production and waste-management practices, the abundance and ERF of airborne microplastics will continue to increase.

自然发表新论文

怎样在《自然》杂志上发表论文(20 February 2003)满怀期望的论文作者在递交论文之前请阅读我们的《作者指南》，这将会是有益的。新指南强调了更有效地与重要的非专业性读者交流的必须性和机会。《自然》杂志的编辑们常常会收到踌躇满志的作者写给他们的信，热切地请求发表他们的论文。他们说论文的论文对于他们的经费、职位或其它的愿望至关重要。这些作者所属的科学专业组织过度地将奖励体制建立在数量的评估上，如论文的发表数量，特别是发表在有特殊影响力的期刊上。最主要期刊的这些广泛功能增加了它们在作者心中的分量。作者们习惯于为他们专业内的科学家写作，这些科学家会逐字逐句地钻研论文中讲述方法的部分，却没有耐心去猜测研究结果可能的伟大意义。在最主要的期刊上发表论文还要求作者尽最大努力与更广泛的读者交流，而不仅仅只是与他们最接近的同行。向一份国际性学术期刊投稿，作者还必须考虑第二类读者：学科外的科学家。科学家阅读学科领域外的论文是基于这样一些理由：如对科学和技术广泛的兴趣；或者是将新技术或观察法用于他们自己的系统；或者将他们学科的武器用于正在讨论的科学挑战中。长期以来，《自然》杂志也是这样指导自己的作者，在技术性很强的手稿通往发表的过程中，通过修改让它们有更强的可读性。但是，如果作者在递交论文之前就将它送给不同专业背景的研究人员看，这样他们从开始之初就可以做得更多。《自然》杂志还为研究人员提供其它的帮助，通过一个新的网上递交系统，论文的处理过程更有效、更透明，作者能够在整个审稿过程中跟踪他们的论文。我们也重新修订了《自然》杂志的作者指南，更清楚明白地向作者建议如何写作一篇论文。今天，我们积极地鼓励作者在论文的后面明白地说明每一位共同作者的贡献，他们做了什么工作，并确信每一位共同作者都签名同意《自然》杂志基本的要求：数据可获得性和材料共享。此外，《自然》杂志还邀请作者提供帮助，将他们的研究结果呈现给多样化的读者。现在，《自然》杂志要求作者在递交一篇论文时要写两份摘要：一份是写给科学家和编辑的，另一份是作者向大众提练出他们研究结果的重要性。《自然》杂志将借此展现和推销它所发表的论文。研究人员们日益认识到他们对更广泛读者的责任，不仅仅只是媒体，而是更多有科学兴趣的大众。当科学被曲解或受到抑止时，研究人员们不应该坐视等待，让媒体来为他们做所有的工作。《自然》杂志的作用是发表科学家们所能做的最有创新性和最有影响力的论文，并将这些结果展示给公众。但是，研究人员也有责任积极主要地交流他们的知识和不确实性，避免被误会，有时甚至会通过通过努力抗争来将科学信息传达出去。《自然》杂志将一如既往地为论文的作者提供媒体的平台，让他们理所当然地得到这些机会。你投稿过去他们会审材料的，如果可以回信告诉你可以登出来就可以~加油！祝你成功！

自然期刊最新进展如何投稿

电脑：华为MateBook

系统：Windows10

软件：维普1.0

1、首先需要撰写一篇初稿，对于最近的研究成果，一个项目，一个成果，按照基本的中英文题目，摘要，正文，结论，参考文献等都要写好，包括详细的数据，图文等等。

2、论文写好后必须要多次修改，明确自己的观点，创新点很重要，数据也要真实。写好之后，寻找自己需要投稿的期刊，可以在万方，知网，维普等查询期刊，比较权威和真实。

3、比如知网，大家可以进入“期刊投稿”——搜索期刊关键字，选择自己领域里面的期刊。

4、这里大家需要注意，期刊是分等级的，有核心期刊，国家级，省级等，比较好的SCI，等，大家可以选择，不过越是好的期刊，要求越是严格，门槛也很高。

5、选择好自己的期刊之后，大家可以进入该期刊的官方，下载投稿须知，及相关的文件，仔细阅读该期刊的投稿要求，按照要求修改稿件，包括内容，文字，标点，字符，排版等。

6、接下来就是投稿，大家可以选择在线投稿，上传稿件，没有官方网站的，部分期刊是邮箱投稿，但是大家一定要注意不要弄错了信息，投错了地方，以防。

期刊投稿成功之后，等待通知，一般会经历退稿，或初审，退修，外审，等步骤，记得随时关注，尤其是退修之后一定要仔细按照要求修改。

期刊投稿流程如下：拟题、筹谋、写作、投稿、修改、刊发。

拟题——学会将议题转换，把研究议题转向发表议题；

筹谋——确定自己的目标期刊，对期刊进行分析；

写作——定制性写作，以发表为导向，平时多读目标期刊；

投稿——投稿自查，评估自己的论文价值是否在发表平均水平上，抓住开会机会增加发表概率，客观分析拒稿原因；

修改——正确理解编辑部的意见，从编辑部和批评者的角度看文章，消灭漏洞，根据意见对症下药；

刊发——可适当咨询编辑刊发情况。

在自然发表论文最多的人

19421月8日年霍金在英国牛津出生 1962年在牛津大学完成物理学学位课程。搬到剑桥大学功读研究生。被珍患有远动神经元疾病。 1965年被授于博士学位。他研究发明：用来解释黑洞崩溃的数学方程式。 1970年霍金研究黑洞特性。他预言，来自黑洞的射辐及黑洞表面积永远也不回减少。 1974年被选为皇家学会会员。他继续证明，黑洞有温度，黑洞发出热辐射，以气化导致质量减少。 1980年任剑桥大学数学卡斯教授。 1988年出版《时间简史》，成为关于量子物理学与相对论最畅销的书。 1996年至今继续在剑桥大学工作。霍金教授1942年出生于英国牛津，这一天正好是伽利略的300年忌日。霍金教授毕业于牛津大学的大学学院，并获得了自然科学一等荣誉学位。1963年，霍金教授被诊断患有肌肉萎缩症，即运动神经病，全身只有两个手指可以动。1965年获得理论物理学博士学位。1974年3月1日，霍金教授在《自然》上发表论文，阐述了自己的新发现——黑洞是有辐射的。在几个星期内，全世界的物理学家都在讨论他的研究工作（霍金所指的辐射被称为霍金辐射）。霍金的新发现，被认为是多年来理论物理学最重要的进展。该论文被称为“物理学史上最深刻的论文之一”。1975—1976年间，在其获得6项大奖中有伦敦皇家天文学会的埃丁顿勋章、梵蒂冈教皇科学学会十一世勋章、霍普金斯奖、美国丹尼欧海涅曼奖、马克斯韦奖和英国皇家学会的休斯勋章。1978年他获得物理界最有威望的大奖——阿尔伯特·爱因斯坦奖。1979年，被任命为著名的、曾一度为牛顿所任的剑桥大学卢卡逊数学教授。1988年，霍金的惊世之著《时间简史：从大爆炸到黑洞》（ABriefHistoryofTime：fromtheBigBangtoBlackHoles）发行。从研究黑洞出发，探索了宇宙的起源和归宿，解答了人类有史以来一直探索的问题：时间有没有开端，空间有没有边界。这是人类科学史上里程碑式的佳作。该书被译成40余种文字，出版了1000余万册。霍金教授的通俗演讲在国际上也享有盛誉，他的足迹遍布世界各地。他试图通过自己的书籍和通俗演讲，将自己的思想与整个世界交流。2000年初，霍金在美国白宫做了演讲，这是世界之夜（MilleniumEvenings）活动的一部分，克林顿总统亲切会见他并向他表示祝贺。2001年10月又一部力作《果壳中的宇宙》（TheUniverseinaNutshell）出版发行。该书是《时间简史》的姐妹篇。在该书中，霍金揭示了自《时间简史》发表以来，理论物理学的伟大突破。令人感兴趣的是，他在科幻系列剧“星舰奇航记”中饰演过自己，并与爱因斯坦及牛顿一起打桥牌。以下是他的生活简历：史蒂芬·霍金，出生于1942年1月8日，这个时候他的家乡伦敦正笼罩在希特勒的狂轰滥炸中。霍金和他的妹妹在伦敦附近的几个小镇度过了自己的童年。多年以后，他们的邻居回忆说，当霍金躺在摇篮车中时非常引人注目，他的头显得很大，异于常人———这多半是因为霍金现在的名声与成就远远异于常人，邻居不由自主地要在记忆里重新刻画一下天才儿童的形象。不过霍金一家在古板保守的小镇上的确显得与众不同。霍金的父母都受过正规的大学教育。他的父亲是一位从事热带病研究的医学家，母亲则从事过许多职业。小镇的居民经常会惊异地看到霍金一家人驾驶着一辆破旧的二手车穿过街道奔向郊外——汽车在当时尚未进入英国市民家庭。然而这辆古怪的车子却拓展了霍金一家自由活动的天地。霍金热衷于搞清楚一切事情的来龙去脉，因此当他看到一件新奇的东西时总喜欢把它拆开，把每个零件的结构都弄个明白——不过他往往很难再把它装回原样，因为他的手脚远不如头脑那样灵活，甚至写出来的字在班上也是有名的潦草。霍金在17岁时进入牛津大学学习物理。他仍旧不是一个用功的学生，而这种态度与当时其他同学是一致的，这是战后出现的青年人迷惘时期——他们对一切厌倦，觉得没有任何值得努力追求的东西。霍金在学校里与同学们一同游荡、喝酒、参加赛船俱乐部，如果事情这样发展下去，那么他很可能成为一个庸庸碌碌的职员或教师。然而，病魔出现了。 ■病魔出现了从童年时代起，运动从来就不是霍金的长项，几乎所有的球类活动他都不行。到牛津的第三年，霍金注意到自己变得更笨拙了，有一两回没有任何原因地跌倒。一次，他不知何故从楼梯上突然跌下来，当即昏迷，差一点死去。直到1962年霍金在剑桥读研究生后，他的母亲才注意到儿子的异常状况。刚过完21岁生日的霍金在医院里住了两个星期，经过各种各样的检查，他被确诊患上了“卢伽雷氏症”，即运动神经细胞萎缩症。大夫对他说，他的身体会越来越不听使唤，只有心脏、肺和大脑还能运转，到最后，心和肺也会失效。霍金被“宣判”只剩两年的生命。那是在1963年。起初，这种病恶化得相当迅速。这对霍金的打击是可想而知的，他几乎放弃了一切学习和研究，因为他认为自己不可能活到完成硕士论文的那一天。然而，一个女子出现了。 ■一个女子出现了她叫简·瓦尔德。 1962年的夏天，简通过朋友，认识了走路笨拙、脚步踉跄的霍金，后来又发生了几次偶遇。于是，他们碰到了爱情。但是，他们的爱情却多了一丝苦涩。霍金对自己的病感到无望，因此不打算建立长期稳定的关系。他们之间总是存在着一个第三者———死神。然而，爱情的力量却无法抗拒。第二年7月14日，简和霍金结了婚。多年之后，简在自己的回忆录《音乐移动群星》中写道：“我非常爱他，任何东西都不能阻止我和他结婚，我愿意为他做饭、洗衣、购物和收拾家务，放弃我自己以前的远大志向。” 与简的订婚使霍金的生活发生了真正的变化。为了结婚，他需要一份工作，为了得到工作，就需要一个博士学位。因此，他开始了一生中的第一次用功。令他十分惊讶的是，他发现自己很喜欢研究。爱情有了圆满的结局。然而，轮椅出现了。 ■轮椅出现了霍金的病情渐渐加重。1970年，在学术上声誉日隆的霍金已无法自己走动，他开始使用轮椅。直到今天，他再也没离开它。永远坐进轮椅的霍金，极其顽强地工作和生活着。 1991年3月，霍金在一次坐轮椅回柏林公寓，过马路时被小汽车撞倒，左臂骨折，头被划破，缝了13针，但48小时后，他又回到办公室投入工作。又有一次，他和友人去乡间别墅，上坡时拐弯过急，轮椅向后倾倒，不料这位引力大师却被地球引力翻倒在灌木丛中。虽然身体的残疾日益严重，霍金却力图像普通人一样生活，完成自己所能做的任何事情。他甚至是活泼好动的——这听来有点好笑，在他已经完全无法移动之后，他仍然坚持用惟一可以活动的手指驱动着轮椅在前往办公室的路上“横冲直撞”；在莫斯科的饭店中，他建议大家来跳舞，他在大厅里转动轮椅的身影真是一大奇景；当他与查尔斯王子会晤时，旋转自己的轮椅来炫耀，结果轧到了查尔斯王子的脚趾头。当然，霍金也尝到过“自由”行动的恶果，这位量子引力的大师级人物，多次在微弱的地球引力左右下，跌下轮椅，幸运的是，每一次他都顽强地重新“站”起来。 1985年，霍金动了一次穿气管手术，从此完全失去了说话的能力。他就是在这样的情况下，极其艰难地写出了著名的《时间简史》，探索着宇宙的起源。霍金取得巨大成功，但生活的现实取代了爱情的浪漫，他和简的婚姻走到了尽头。 ■来自直觉的启示：黑洞不黑霍金的研究对象是宇宙，但他对观测天文从不感兴趣，只有几次用望远镜观测过。与传统的实验、观测等科学方法相比，霍金的方法是靠直觉。 “黑洞不黑”这一伟大成就就来源于一个闪念。在1970年11月的一个夜晚，霍金在慢慢爬上床时开始思考黑洞的问题。他突然意识到，黑洞应该是有温度的，这样它就会释放辐射。也就是说，黑洞其实并不那么黑。这一闪念在经过3年的思考后形成了完整的理论。1973年11月，霍金正式向世界宣布，黑洞不断地辐射出X光、伽马射线等，这就是有名的“霍金辐射”。而在此之前，人们认为黑洞只吞不吐。从宇宙大爆炸的奇点到黑洞辐射机制，霍金对量子宇宙论的发展做出了杰出的贡献。霍金获得1988年的沃尔夫物理奖。 ■畅销书之王：《时间简史》霍金的科普著作《时间简史———从大爆炸到黑洞》在全世界的销量已经高达2500万册，从1988年出版以来一直雄踞畅销书榜，创下了畅销书的一个世界纪录。在这本书里，霍金力图以普通人能理解的方式来讲解黑洞、宇宙的起源和命运、黑洞和时间旅行等。在《时间简史》一书的开头，霍金指出：“有人告诉我，我在书中每写一个方程式，都将使销量减半。于是我决定不写什么方程。不过在书的末尾，我还是写进一个方程，爱因斯坦的著名方程E=mc2。我希望此举不致吓跑一半我的潜在读者。”现在看来，霍金完全是多虑了。回答者：erjun1982 - 秀才三级 12-13 13:12史蒂芬·威廉姆·霍金於1942年1月8日（伽利略逝世300年忌日）生於英格兰牛津。他父母原住在伦敦北部，但在第二次世界大战期间，牛津被认?是一个生育孩子较安全的地方。他八岁时，他家搬到圣·爱尔本斯，伦敦北面20英里的一个小镇。十一岁时，史蒂芬到圣·爱尔本斯学校上学，然后上牛津的"大学学院 "（University College)--他父亲上过的学院。虽然他父亲想让他学医，但他却想学数学。而大学学院没开数学专业，所以他选择了学物理。在大学学院学了三年，没花多大工夫，他被授予自然科学甲等荣誉学位。然后史蒂芬到康桥做宇宙学研究，那个时候在牛津还没有一个人从事宇宙学研究。他的导师是丹尼斯·西马，虽然他本希望弗雷德·霍依尔做他的导师的，弗雷德·霍依尔当时正在康桥工作。获得博士学位后，他在刚维尔·塞斯学院先是做助研，后来便做职业研究工作。1973年史蒂芬离开天文学院来到应用数学和理论物理系。自1979年，史蒂芬做"路克斯"数学教授。这个职位是1663年根据莱佛仁德·亨利·路克斯的遗嘱以路克斯留下的钱作?基金创建的。路克斯曾经是该大学的英国议员。第一个获得"路克斯"数学教授职位的是依扎克·巴罗，然后是依扎克·牛顿。史蒂芬·霍金一直从事宇宙的基本定律的研究工作。与罗杰·彭罗斯一起，他发现爱因斯坦的广义相对论暗示了空间和时间是从大爆炸奇点处开始而至黑洞结束。这些结果显示把广义相对论与量子理论结合起来是必要的，这是二十世纪前半世纪的另一个科学发展。他发现的这样一个结合的一个后果是黑洞不应该是完全黑的，黑洞向外辐射，最终蒸发，消失。另一个推测是宇宙在想象的时间裏没有边缘，它是无限的。这将意味著宇宙形成的方式完全是由科学定律决定的。他发表的著作包括：与G.F.R.艾利斯合著的《时空的大规模结构》，与W.以色列合著的《广义相对论：爱因斯坦世纪眺望》和与W.以色列合著的《重力300年》。史蒂芬·霍金有两部畅销书：他的最畅销书--《时间简史》，和后来的《黑洞、婴儿宇宙及其他》。霍金教授有十二个荣誉学位。1982年他被授予CBE，1989年获荣誉夥伴称号。他获得过许多奖励，奖金，奖牌。他是英国皇家学会会员和美国国家科学学会会员。史蒂芬·霍金继续把他的家庭生活（他有三个子女和一个孙子女），他的理论物理研究与广泛的旅行和演讲结合起来。

实际上，对于这个问题，我并不感到惊讶，因为如果它是我写的，自然地，我可能不会在世界上被找到。因此，我的发言并不奇怪。正是我们的中国在各个方面都发展非常迅速。因此，它也已在论文中显示。黄金无处不在。碰巧我们的中国是一块巨大的黄金。人们关注他，因此作为中国人，无需大惊小怪。

斯蒂芬.霍金的生平简历及其著作简介：斯蒂芬.霍金(1942年1月8号-)是本世纪享有国际盛誉的伟大人物之一，现年63岁，出生于伽利略逝世周年纪念日，剑桥大学应用数学及理论物理学系教授，当代最重要的广义相对论和宇宙论家。70年代他与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理，为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他因此被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家”。他还证明了黑洞的面积定理。霍金的生平是非常富有传奇性的，在科学成就上，他是有史以来最杰出的科学家之一。他担任的职务是剑桥大学有史以来最为崇高的教授职务，那是牛顿和狄拉克担任过的卢卡逊数学教授。他拥有几个荣誉学位，是皇家学会会员。他因患卢伽雷氏症（肌萎缩性侧索硬化症），禁锢在一张轮椅上达20年之久，他却身残志不残，使之化为优势，克服了残废之患而成为国际物理界的超新星。他不能写，甚至口齿不清，但他超越了相对论、量子力学、大爆炸等理论而迈入创造宇宙的“几何之舞”。尽管他那么无助地坐在轮椅上，他的思想却出色地遨游到光袤的时空，解开了宇宙之谜。霍金教授是现代科普小说家，他的代表作是1988年撰写的《时间简史》，这是一篇优秀的天文科普小说。作者想象丰富，构思奇妙，语言优美，字字珠玑，更让人咋惊，世界之外，未来之变，是这样的神奇和美妙。这本书至今累计发行量已达2500万册，被译成近 40种语言。1992年耗资350万英镑的同名电影问世。霍金坚信关于宇宙的起源和生命的基本理念可以不用数学来表达，世人应当可以通过电影——这一视听媒介来了解他那深奥莫测的学说。本书是关于探索时间本质和宇宙最前沿的通俗读物，是一本当代有关宇宙科学思想最重要的经典著作，它改变了人类对宇宙的观念。本书一出版即在全世界引起巨大反响。《时间简史》对我们这些喜用言语表达甚于方程表达的读者而言是一本里程碑式的佳书。她长于一个对人类思想有接触贡献者之手，这是一本对知识无限追求之作，是对时空本质之谜不懈探讨之作。《时间简史续编》作为宇宙学无可争议的权威，霍金的研究成就和生平一直吸引着广大的读者，《时间简史续篇》是为想更多了解霍金教授生命及其学说的读者而编的。该书以坦白真挚的私人访谈形式，叙述了霍金教授的生平历程和研究工作，展现了在巨大的理论架构后面真实的“人”。该书不是一部寻常的口述历史，而是对二十世纪人类最伟大的头脑之一的极为感人又迷人的画像和描述。对于非专业读者，本书无疑是他们享受人类文明成果的机会和滋生宝贵灵感的源泉。《霍金讲演录——黑洞、婴儿宇宙及其他》，是由霍金1976-1992年间所写文章和演讲稿共13篇结集而成。讨论了虚时间、有黑洞引起的婴儿宇宙的诞生以及科学家寻求完全统一理论的努力，并对自由意志、生活价值和死亡作出了独到的见解。《时空本性》80年前广义相对论就以完整的数学形式表达出来，量子理论的基本原理在70年前也已出现，然而这两种整个物理学中最精确、最成功的理论能被统一在单独的量子引力中吗？世界上最著名的两位物理学家就此问题展开一场辩论。本书是基于霍金和彭罗斯在剑桥大学的6次演讲和最后辩论而成。《未来的魅力》本书以斯蒂芬•霍金预测宇宙今后十亿年前景开头，以唐•库比特最后的审判的领悟为结尾，介绍了预言的发展历程，及我们今天预测未来的方法。该书文字通俗易懂，作者在阐述自己观点的同时，还穿插解答了一些有趣的问题，读来饶有趣味。

说明中国近年来投身自然科学领域研究的人越来越多，也得到了认可，是一个值得肯定的事情。