分类： 物理学

来源：《自然》（Nature）

哥伦比亚大学团队首次将超构表面与光学镊子技术结合，成功囚禁了1000个锶原子，并验证了该方案具备扩展到10万个原子的潜力。超构表面是一种纳米像素组成的平面光学器件，能直接将单束激光转换为数万个聚焦光斑（即光学镊子），相比传统方法更紧凑、高效且可耐受极高激光功率。团队已制作出包含36万个镊子位点的阵列。这项技术为实现超10万量子比特的中性原子量子计算机、量子模拟器及高精度原子钟奠定了关键基础。

来源：《美国国家科学院院刊》（PNAS）

康斯坦茨大学的研究团队开发了一种无需接触、利用表面张力差异来移除微观结构表面液体的新方法。该方法通过蒸发并冷凝低表面张力的酒精蒸汽，在待去除的水膜上形成张力梯度，激发“马拉高尼”效应，从而产生表面流动。通过精确控制这种流动，可以将微区残留液体汇集为不断增大的液滴并引导其定向移动，最终脱离表面。该技术能够在不损伤敏感微纳结构（如芯片晶体管）的前提下实现高效、无污染的干燥，有望提升微电子、纳米材料等领域的制造工艺效率。

来源：《物理评论快报》

康奈尔大学团队研究发现，在超高速变形（如微弹丸以超音速冲击）条件下，金属的强度与晶粒尺寸关系会逆转，颠覆了沿用70余年的“细晶强化”（霍尔-佩奇效应）。实验表明，晶粒尺寸为1微米的细晶铜，其抗冲击硬度反而低于晶粒尺寸100微米的粗晶铜。研究认为，在极端应变率下，位错运动速度极快，与原子振动（声子）的相互作用（位错-声子拖曳）成为主要强化机制，而细晶粒中的晶界等缺陷可能削弱了这种效应。这一普适性发现为设计抗冲击材料（如轻质装甲、航天器防护层）及增材制造提供了新理论依据。

来源：《科学进展》

一项基于15年卫星数据与高分辨率模拟的研究揭示，北印度冬季浓雾的加厚与气溶胶浓度密切相关。高浓度气溶胶促进雾滴增大，其凝结释放的潜热使雾团获得浮力，驱动垂直混合，从而在更高海拔激活更多雾滴。这一过程与雾顶长波辐射冷却增强形成正反馈，导致雾层垂直扩展。研究发现，夜间气溶胶效应更显著，可使雾层增厚17-25%，而雾顶强逆温层能锁住水分促进凝结。该机制阐释了污染如何加剧浓雾，为改进雾预报与空气质量治理提供了理论基础。

来源：《自然》（Nature）

马克斯·普朗克研究所合作团队在均一手性拓扑半金属PdGa中，首次实验演示了一种全新的“手性费米子阀”。该器件利用材料能带的非平凡量子几何（如陈数），在无需外加磁场或磁性材料的情况下，仅通过外加电流即可产生手性依赖的反常速度，从而在空间上分离具有相反手性（即“左旋”与“右旋”）的费米子。研究还成功构建了马赫-曾德尔干涉仪，在零磁场下观测到手性电流的量子干涉，证明了拓扑准粒子在介观尺度上的相干输运。这一发现为基于手性自由度、超低功耗的“手性量子电子学”开辟了道路。

来源：美国能源部橡树岭国家实验室

美国海军、通用动力电船公司与康涅狄格大学合作，利用橡树岭国家实验室高中子通量同位素反应堆的HIDRA仪器，首次从残余应力角度研究70/30铜镍合金焊缝的“延性下降开裂”问题。中子衍射技术能无损穿透厚金属，精准测量焊接热过程导致的晶格畸变与内部应力分布。该研究结合X射线等互补手段，旨在建立可预测焊接开裂条件的计算模型，从机理上提出抑制裂缝的策略，以提升核潜艇耐压壳焊接接头的长期安全性与可靠性，保障深海作战平台的结构完整。

来源：《自然·物理学》

奥地利科学技术研究所与布兰代斯大学合作，通过结合理论与实验，揭示了自组装过程的几何约束规则。研究发现，自组装的可能结果受限于一个“高维凸多面体”的数学形状，该几何结构如同“理论规则书”，能区分哪些纳米结构可被设计、哪些因热力学限制而无法实现。团队利用DNA折纸三角形构建块进行实验，结果与理论预测高度吻合。这一发现为蛋白质设计、DNA纳米颗粒及合成纳米机器等领域的逆向设计提供了通用工具，有望成为纳米技术领域的“主控制面板”。

来源：《自然·物理学》

香港大学工程学院研究团队发现，量子纠缠能显著加速量子模拟效率，颠覆了长期以来认为纠缠会阻碍计算的认知。该研究证明，在经典计算中导致模拟难度指数级增长的高纠缠态，反而能提升量子模拟器的性能，使量子计算机相对于经典计算机的优势更为显著。基于此，团队还开发了“自适应模拟协议”，可在模拟过程中实时估计误差并优化算法。这一发现将纠缠从理论资源转化为实用工具，为材料科学、化学反应等领域的量子模拟应用提供了新路径。

来源： 瑞士联邦森林、雪与景观研究所（SLF）相关研究

SLF研究员Michael Kohler通过计算机模拟发现，雪崩中疏松干雪的压缩性在低速时可像汽车的“溃缩区”一样缓冲冲击，但超过一定速度后，压力会突然急剧上升。这是由于高速下雪粒间无法及时传递冲击信息，导致雪崩以全部动能撞击障碍物，而非绕流减压。该研究挑战了传统将雪视为不可压缩体的工程模型，提示高速雪崩对输电塔、索道支架等细长结构的破坏力可能被低估，为更精准的防护设计提供了新依据。