9月11日外媒科學網站摘要：新材料有望讓存儲速度快千倍
9月11日（星期三）消息，國外知名科學網站的主要內容如下：
《自然》網站（www.nature.com）
1、科學家警告毛皮動物養殖可能引發下一次大流行
傳染病研究人員呼籲加強對毛皮動物養殖場的生物安全措施，以防止危險病原體從動物傳播給人類。
澳大利亞悉尼大學的病毒學家埃迪·霍姆斯（Eddie Holmes）表示，毛皮動物養殖場可能成爲人類與野生動物病毒傳播的橋樑，“疫情就是這樣爆發的”。
在迄今爲止對毛皮動物病毒最大規模的研究後，研究人員發出了這一警告。包括霍姆斯在內的研究團隊在毛皮動物身上發現了大量病毒，包括新的病原體和在新宿主中發現的已知病毒。這項研究發表在《自然》（Nature）雜誌上。
爲了識別在毛皮動物養殖場傳播的病毒，研究人員對2021年至2024年間死亡的461只動物的肺和腸道組織樣本進行了採集。然後，他們對這些樣本進行了RNA和DNA測序，發現了大量病毒：共鑑定出125種病毒，包括多種流感病毒和冠狀病毒。
其中，有36種病毒此前從未被發現，另外一些病毒則是在以前未曾知曉的宿主物種中發現的。例如，研究人員在豚鼠身上發現了日本腦炎病毒，在水貂身上發現了諾如病毒。
研究團隊將36種病毒列爲最令人擔憂的病毒，因爲這些病毒具有跨物種傳播的能力。貉和水貂攜帶的高風險病毒數量最多，分別達到了10種。
2、科學家找到一種方法讓老年老鼠的卵子恢復活力
新加坡國立大學的研究人員發現，將老年老鼠的未成熟卵子放入年輕老鼠的卵巢結構中發育，可以逆轉卵子衰老的跡象。
當恢復活力的卵子受精後，其產生健康幼崽的可能性幾乎是同齡環境中卵子的四倍。該研究成果發表在最新一期的《自然衰老》（Nature Aging）雜誌上。
在哺乳動物的卵巢中，被稱爲卵泡的結構容納了卵母細胞（即未成熟的卵子）。當卵母細胞發育成熟後，它們成爲卵子，準備受精。但隨着年齡增長，卵母細胞的數量和質量下降。研究人員早已研究了卵母細胞的老化與不孕症之間的關係，而這次新加坡團隊關注的是卵泡的衰老。
研究人員從14個月大、接近不育的老鼠身上取出卵母細胞，將其移植至2個月大、處於生殖高峰期的老鼠卵泡中，並進行相反操作的試驗。
結果顯示，在年輕卵泡中發育的老年卵母細胞比在老年卵泡中發育的細胞質量更高。具體表現爲，年輕環境中的卵母細胞染色體異常較少，線粒體功能改善，基因表達和代謝物產生譜更接近年輕卵母細胞。
與此同時，在年老卵泡中生長的年輕卵母細胞顯示出越來越多的衰老跡象。
研究人員使這些卵母細胞受精，並將胚胎移植至代孕老鼠體內。與在老年卵泡中發育的卵母細胞相比，恢復活力的卵母細胞更有可能產生幼崽。
研究團隊指出，這表明卵母細胞的衰老是部分可逆的，周圍細胞環境在這一過程中發揮了重要作用。
《科學通訊》網站（www.sciencenews.org）
1、世界首例全眼移植手術取得初步成功：一年後未出現排斥反應
2023年5月，美國電線工人亞倫·詹姆斯（Aaron James）接受了全球首例全眼及部分面部移植手術。美國紐約大學朗格尼醫學中心的醫療團隊在《美國醫學會雜誌》（American Medical Association）上報告稱，該手術實施一年後，未出現排斥反應，且移植眼睛有血液流動。不過，詹姆斯仍然失明，眼部神經連接已經萎縮。
醫療團隊指出，檢測顯示詹姆斯眼睛對光有輕微反應，儘管這不意味着視力恢復。詹姆斯的眼睛表面沒有感覺，眼部仍處於閉合狀態，他將終身依賴免疫抑制藥物。
長期以來，全眼移植一直被視爲治療失明的潛在途徑，但專家指出，恢復視力存在諸多障礙，尤其是更新視網膜細胞與大腦視覺處理中心之間的神經連接，這些連接在受損後不會再生。
詹姆斯於2021年因高壓電傷導致左眼、鼻子、嘴脣及大量面部組織受損。2023年5月找到合適的已故捐贈者，手術耗時21小時。詹姆斯表示，在過去一年裡，他的生活質量顯著提升。
2、量子計算機糾正錯誤並改進計算結果
量子計算機首次通過量子糾錯技術，在計算過程中不斷修正自己的錯誤，從而提高計算結果的準確性。
科學界早已認識到，量子計算機需要具備糾錯功能，才能發揮其解決傳統計算機難題的潛力。量子計算機依賴的量子比特非常脆弱，極易受外界影響發生變化，導致結果不穩定。
量子糾錯技術通過將多個易出錯的物理量子比特組合爲可靠的邏輯量子比特，執行計算。之前的研究發現，糾錯操作反而使計算變得更差，或者僅發現錯誤卻未真正修復。
微軟和量子計算公司Quantinuum的研究人員最近在量子世界大會（Quantum World Congress）上報告稱，他們對8個邏輯量子比特進行了反覆運算和糾錯，並在預印本平臺arXiv.org上發表了相關研究。修正後的計算錯誤率僅爲物理量子比特計算錯誤率的十分之一。
微軟的計算機科學家表示，量子糾錯的有效性表明我們正走在實現可靠量子計算的正確道路上。
《每日科學》網站（www.sciencedaily.com）
1、創新研究揭示從二氧化碳中生產乙醇的新方法
在《能源與環境科學》（Energy & Environmental Science）期刊上發表的一項前沿研究中，德國弗裡茨·哈伯研究所的研究人員展示了一種將溫室氣體二氧化碳（CO2）轉化爲可持續燃料乙醇的新方法。這一重大進展爲提供更環保、更經濟的化石燃料替代品鋪平了道路。
文章介紹了該團隊如何成功使用銅和氧化鋅的組合，催化二氧化碳還原爲乙醇。
傳統上，該工藝依賴銅基催化劑運行，且反應條件固定，無法保證對乙醇的最佳選擇性。
過去，電化學還原二氧化碳（CO2RR）過程中，催化劑中的銅原子會隨着時間的推移在液體介質中氧化溶解，導致催化劑的有效性下降。
最新研究表明，通過在銅納米立方上覆蓋一層氧化鋅，可以設計出更耐用的電催化劑，鋅會先發生氧化，從而保留銅的完整性和效率。
這種創新方法不僅延長了催化劑的使用壽命，還優化了乙醇產量。
這一發現支持了金屬氧化態在催化過程中關鍵作用的假設，提出了一種提高二氧化碳還原爲乙醇選擇性和效率的新途徑。
2、科學家稱沙漠地區最大威脅來自於洪水
美國南加州大學和法國巴黎城市大學的研究人員聯合進行的一項新研究發現，荒漠化導致沿海地區土壤侵蝕加劇，正在放大中東和北非港口城市的洪水風險。研究人員將目光集中在2023年利比亞德爾納市發生的毀滅性洪水上，這場洪水造成了11300多人遇難，展示了土壤侵蝕加劇如何在沙漠地區引發災難性洪水。
這項研究發表在《自然通訊》（Nature Communications）上。研究者指出，由於氣候變化帶來極端天氣頻率的增加，乾旱地區的脆弱性正變得愈發顯著，迫切需要通過先進的地球觀測項目來監測和分析這些地區的變化。
在過去十年，北非的撒哈拉沙漠，這片比美國大陸還大的區域，面臨着日益複雜的環境威脅：日益加劇的乾旱被強烈的沿海暴雨打破。其根源在於全球變暖引發東地中海海水溫度上升，暴雨頻率增加，加之沙漠化日益擴展，極端氣候加劇了土壤侵蝕，產生了難以控制的致命泥石流。該地區老化的水壩系統難以應對這些災害。
雖然有些學者認爲乾旱是撒哈拉沙漠的最大威脅，但研究人員警告，這並不完全正確，他們的最新研究提供了相反的證據。
3、全球研究表明，大多數城市比周圍農村地區降雨量更多
城市化對氣溫的影響已爲人所知，城市通常比周邊農村地區要熱得多，這被稱爲城市熱島效應。然而，少有人知道的是，城市化還會影響降水，導致城市降雨異常增多。
在《美國國家科學院院刊》（PNAS）發表的一項新研究中，美國得克薩斯大學奧斯汀分校（UT）的研究人員在全球1056個城市中找到了降水異常的證據，發現超過60%的城市比周圍農村地區降水量更多。在某些情況下，這種差異相當顯著。例如，研究人員發現，休斯敦的年降雨量平均比周圍農村地區多近12.7釐米。
這可能帶來廣泛影響，尤其是在人口密集的城市地區，加劇了山洪暴發的風險。
城市降雨異常早已被科學家所知，但從未有過全球範圍的詳細研究。在這項研究中，研究人員利用衛星和雷達系統的降水數據集，分析了2001年至2020年間全球1056個城市的日降水異常情況。
研究表明，60%以上的全球城市比周圍農村地區的降雨量更多。研究人員還比較了不同氣候帶下的情況，發現氣候越炎熱、溼潤的城市，其降雨異常現象更爲明顯，與涼爽乾燥地區城市的差異更大。
城市降雨量增多的原因有多個，其中一個關鍵因素是高層建築的存在，它們阻擋或減緩了風速，導致空氣在城市中心聚集，從而影響降雨模式。
《賽特科技日報》網站（https://scitechdaily.com）
反鐵磁體有望引領數據存儲革命：存儲速度和能源效率超出傳統材料1000倍
現代數據處理技術正面臨一大挑戰：數據存儲速度慢且耗能巨大。據預測，數據存儲中心的能源消耗將很快接近全球能源總消耗的10%。這種增長部分由於當前使用的鐵磁材料的固有侷限性。因此，尋找速度更快、能耗更低的替代材料成爲科學界關注的重點。
反鐵磁體被認爲是最具潛力的替代材料之一。它不僅更堅固，讀寫速度比傳統鐵磁性材料快1000倍，同時種類也更爲豐富。科學家們在《自然通訊》（Nature Communications）雜誌上報告稱，一個國際研究小組在理解和控制這些量子材料方面取得了重要突破。
在自旋電子應用中，自旋與材料晶格之間的相互作用至關重要。它們通過自旋——即電子的磁矩——在磁比特中寫入信息。在鐵磁材料中，自旋之間的相互作用強烈，產生了一種被稱爲自旋波的漣漪效應，可以在材料中傳播。自旋波有趣的地方在於，它能夠不依賴電子流動傳遞信息，從而減少了熱量的產生。就像光子是光的量子化粒子一樣，自旋波有自己的準粒子，稱爲磁振子。而當物質晶格中的原子均勻振動時，這種運動被描述爲聲子的準粒子。
研究團隊重點研究了反鐵磁材料二氟化鈷（CoF2），其中磁振子與聲子共存。在這種材料中，鄰近自旋呈反平行排列，使得自旋動力學比傳統鐵磁材料快1000倍，這意味着數據寫入速度更快、能耗更低。
另外，所謂的費米共振（Fermi resonance）發生在原子和分子層次，由熱能吸收引發的兩種振動模式相互作用，其中一種頻率是另一種的兩倍。費米共振的概念最早於近一個世紀前在二氧化碳中被提出，後來被應用到磁振子或聲子系統中。而在此次研究中，科學家首次實現了自旋和晶格之間的強耦合，開啓了反鐵磁有序材料子系統之間的能量傳遞通道。
研究人員在費米共振條件下揭示了一種新的能量傳遞機制，這一發現可能有助於未來通過控制反鐵磁系統來實現更快、更高效的存儲技術。
該研究爲反鐵磁體動力學的控制提供了一種創新思路，有望促成基於這種材料的新型數據存儲技術。在後續研究中，研究小組的目標是探索費米共振條件是否可擴展到其他新型量子材料，從而推動材料科學和技術的進一步發展。（劉春）