9月11日外媒科学网站摘要：新材料有望让存储速度快千倍

9月11日（星期三）消息，国外知名科学网站的主要内容如下：

《自然》网站（www.nature.com）

1、科学家警告毛皮动物养殖可能引发下一次大流行

传染病研究人员呼吁加强对毛皮动物养殖场的生物安全措施，以防止危险病原体从动物传播给人类。

澳大利亚悉尼大学的病毒学家埃迪·霍姆斯（Eddie Holmes）表示，毛皮动物养殖场可能成为人类与野生动物病毒传播的桥梁，“疫情就是这样爆发的”。

在迄今为止对毛皮动物病毒最大规模的研究后，研究人员发出了这一警告。包括霍姆斯在内的研究团队在毛皮动物身上发现了大量病毒，包括新的病原体和在新宿主中发现的已知病毒。这项研究发表在《自然》（Nature）杂志上。

为了识别在毛皮动物养殖场传播的病毒，研究人员对2021年至2024年间死亡的461只动物的肺和肠道组织样本进行了采集。然后，他们对这些样本进行了RNA和DNA测序，发现了大量病毒：共鉴定出125种病毒，包括多种流感病毒和冠状病毒。

其中，有36种病毒此前从未被发现，另外一些病毒则是在以前未曾知晓的宿主物种中发现的。例如，研究人员在豚鼠身上发现了日本脑炎病毒，在水貂身上发现了诺如病毒。

研究团队将36种病毒列为最令人担忧的病毒，因为这些病毒具有跨物种传播的能力。貉和水貂携带的高风险病毒数量最多，分别达到了10种。

2、科学家找到一种方法让老年老鼠的卵子恢复活力

新加坡国立大学的研究人员发现，将老年老鼠的未成熟卵子放入年轻老鼠的卵巢结构中发育，可以逆转卵子衰老的迹象。

当恢复活力的卵子受精后，其产生健康幼崽的可能性几乎是同龄环境中卵子的四倍。该研究成果发表在最新一期的《自然衰老》（Nature Aging）杂志上。

在哺乳动物的卵巢中，被称为卵泡的结构容纳了卵母细胞（即未成熟的卵子）。当卵母细胞发育成熟后，它们成为卵子，准备受精。但随着年龄增长，卵母细胞的数量和质量下降。研究人员早已研究了卵母细胞的老化与不孕症之间的关系，而这次新加坡团队关注的是卵泡的衰老。

研究人员从14个月大、接近不育的老鼠身上取出卵母细胞，将其移植至2个月大、处于生殖高峰期的老鼠卵泡中，并进行相反操作的试验。

结果显示，在年轻卵泡中发育的老年卵母细胞比在老年卵泡中发育的细胞质量更高。具体表现为，年轻环境中的卵母细胞染色体异常较少，线粒体功能改善，基因表达和代谢物产生谱更接近年轻卵母细胞。

与此同时，在年老卵泡中生长的年轻卵母细胞显示出越来越多的衰老迹象。

研究人员使这些卵母细胞受精，并将胚胎移植至代孕老鼠体内。与在老年卵泡中发育的卵母细胞相比，恢复活力的卵母细胞更有可能产生幼崽。

研究团队指出，这表明卵母细胞的衰老是部分可逆的，周围细胞环境在这一过程中发挥了重要作用。

《科学通讯》网站（www.sciencenews.org）

1、世界首例全眼移植手术取得初步成功：一年后未出现排斥反应

2023年5月，美国电线工人亚伦·詹姆斯（Aaron James）接受了全球首例全眼及部分面部移植手术。美国纽约大学朗格尼医学中心的医疗团队在《美国医学会杂志》（American Medical Association）上报告称，该手术实施一年后，未出现排斥反应，且移植眼睛有血液流动。不过，詹姆斯仍然失明，眼部神经连接已经萎缩。

医疗团队指出，检测显示詹姆斯眼睛对光有轻微反应，尽管这不意味着视力恢复。詹姆斯的眼睛表面没有感觉，眼部仍处于闭合状态，他将终身依赖免疫抑制药物。

长期以来，全眼移植一直被视为治疗失明的潜在途径，但专家指出，恢复视力存在诸多障碍，尤其是更新视网膜细胞与大脑视觉处理中心之间的神经连接，这些连接在受损后不会再生。

詹姆斯于2021年因高压电伤导致左眼、鼻子、嘴唇及大量面部组织受损。2023年5月找到合适的已故捐赠者，手术耗时21小时。詹姆斯表示，在过去一年里，他的生活质量显著提升。

2、量子计算机纠正错误并改进计算结果

量子计算机首次通过量子纠错技术，在计算过程中不断修正自己的错误，从而提高计算结果的准确性。

科学界早已认识到，量子计算机需要具备纠错功能，才能发挥其解决传统计算机难题的潜力。量子计算机依赖的量子比特非常脆弱，极易受外界影响发生变化，导致结果不稳定。

量子纠错技术通过将多个易出错的物理量子比特组合为可靠的逻辑量子比特，执行计算。之前的研究发现，纠错操作反而使计算变得更差，或者仅发现错误却未真正修复。

微软和量子计算公司Quantinuum的研究人员最近在量子世界大会（Quantum World Congress）上报告称，他们对8个逻辑量子比特进行了反复运算和纠错，并在预印本平台arXiv.org上发表了相关研究。修正后的计算错误率仅为物理量子比特计算错误率的十分之一。

微软的计算机科学家表示，量子纠错的有效性表明我们正走在实现可靠量子计算的正确道路上。

《每日科学》网站（www.sciencedaily.com）

1、创新研究揭示从二氧化碳中生产乙醇的新方法

在《能源与环境科学》（Energy & Environmental Science）期刊上发表的一项前沿研究中，德国弗里茨·哈伯研究所的研究人员展示了一种将温室气体二氧化碳（CO2）转化为可持续燃料乙醇的新方法。这一重大进展为提供更环保、更经济的化石燃料替代品铺平了道路。

文章介绍了该团队如何成功使用铜和氧化锌的组合，催化二氧化碳还原为乙醇。

传统上，该工艺依赖铜基催化剂运行，且反应条件固定，无法保证对乙醇的最佳选择性。

过去，电化学还原二氧化碳（CO2RR）过程中，催化剂中的铜原子会随着时间的推移在液体介质中氧化溶解，导致催化剂的有效性下降。

最新研究表明，通过在铜纳米立方上覆盖一层氧化锌，可以设计出更耐用的电催化剂，锌会先发生氧化，从而保留铜的完整性和效率。

这种创新方法不仅延长了催化剂的使用寿命，还优化了乙醇产量。

这一发现支持了金属氧化态在催化过程中关键作用的假设，提出了一种提高二氧化碳还原为乙醇选择性和效率的新途径。

2、科学家称沙漠地区最大威胁来自于洪水

美国南加州大学和法国巴黎城市大学的研究人员联合进行的一项新研究发现，荒漠化导致沿海地区土壤侵蚀加剧，正在放大中东和北非港口城市的洪水风险。研究人员将目光集中在2023年利比亚德尔纳市发生的毁灭性洪水上，这场洪水造成了11300多人遇难，展示了土壤侵蚀加剧如何在沙漠地区引发灾难性洪水。

这项研究发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。研究者指出，由于气候变化带来极端天气频率的增加，干旱地区的脆弱性正变得愈发显著，迫切需要通过先进的地球观测项目来监测和分析这些地区的变化。

在过去十年，北非的撒哈拉沙漠，这片比美国大陆还大的区域，面临着日益复杂的环境威胁：日益加剧的干旱被强烈的沿海暴雨打破。其根源在于全球变暖引发东地中海海水温度上升，暴雨频率增加，加之沙漠化日益扩展，极端气候加剧了土壤侵蚀，产生了难以控制的致命泥石流。该地区老化的水坝系统难以应对这些灾害。

虽然有些学者认为干旱是撒哈拉沙漠的最大威胁，但研究人员警告，这并不完全正确，他们的最新研究提供了相反的证据。

3、全球研究表明，大多数城市比周围农村地区降雨量更多

城市化对气温的影响已为人所知，城市通常比周边农村地区要热得多，这被称为城市热岛效应。然而，少有人知道的是，城市化还会影响降水，导致城市降雨异常增多。

在《美国国家科学院院刊》（PNAS）发表的一项新研究中，美国得克萨斯大学奥斯汀分校（UT）的研究人员在全球1056个城市中找到了降水异常的证据，发现超过60%的城市比周围农村地区降水量更多。在某些情况下，这种差异相当显著。例如，研究人员发现，休斯敦的年降雨量平均比周围农村地区多近12.7厘米。

这可能带来广泛影响，尤其是在人口密集的城市地区，加剧了山洪暴发的风险。

城市降雨异常早已被科学家所知，但从未有过全球范围的详细研究。在这项研究中，研究人员利用卫星和雷达系统的降水数据集，分析了2001年至2020年间全球1056个城市的日降水异常情况。

研究表明，60%以上的全球城市比周围农村地区的降雨量更多。研究人员还比较了不同气候带下的情况，发现气候越炎热、湿润的城市，其降雨异常现象更为明显，与凉爽干燥地区城市的差异更大。

城市降雨量增多的原因有多个，其中一个关键因素是高层建筑的存在，它们阻挡或减缓了风速，导致空气在城市中心聚集，从而影响降雨模式。

《赛特科技日报》网站（https://scitechdaily.com）

反铁磁体有望引领数据存储革命：存储速度和能源效率超出传统材料1000倍

现代数据处理技术正面临一大挑战：数据存储速度慢且耗能巨大。据预测，数据存储中心的能源消耗将很快接近全球能源总消耗的10%。这种增长部分由于当前使用的铁磁材料的固有局限性。因此，寻找速度更快、能耗更低的替代材料成为科学界关注的重点。

反铁磁体被认为是最具潜力的替代材料之一。它不仅更坚固，读写速度比传统铁磁性材料快1000倍，同时种类也更为丰富。科学家们在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上报告称，一个国际研究小组在理解和控制这些量子材料方面取得了重要突破。

在自旋电子应用中，自旋与材料晶格之间的相互作用至关重要。它们通过自旋——即电子的磁矩——在磁比特中写入信息。在铁磁材料中，自旋之间的相互作用强烈，产生了一种被称为自旋波的涟漪效应，可以在材料中传播。自旋波有趣的地方在于，它能够不依赖电子流动传递信息，从而减少了热量的产生。就像光子是光的量子化粒子一样，自旋波有自己的准粒子，称为磁振子。而当物质晶格中的原子均匀振动时，这种运动被描述为声子的准粒子。

研究团队重点研究了反铁磁材料二氟化钴（CoF2），其中磁振子与声子共存。在这种材料中，邻近自旋呈反平行排列，使得自旋动力学比传统铁磁材料快1000倍，这意味着数据写入速度更快、能耗更低。

另外，所谓的费米共振（Fermi resonance）发生在原子和分子层次，由热能吸收引发的两种振动模式相互作用，其中一种频率是另一种的两倍。费米共振的概念最早于近一个世纪前在二氧化碳中被提出，后来被应用到磁振子或声子系统中。而在此次研究中，科学家首次实现了自旋和晶格之间的强耦合，开启了反铁磁有序材料子系统之间的能量传递通道。

研究人员在费米共振条件下揭示了一种新的能量传递机制，这一发现可能有助于未来通过控制反铁磁系统来实现更快、更高效的存储技术。

该研究为反铁磁体动力学的控制提供了一种创新思路，有望促成基于这种材料的新型数据存储技术。在后续研究中，研究小组的目标是探索费米共振条件是否可扩展到其他新型量子材料，从而推动材料科学和技术的进一步发展。（刘春）