天文 物理 材料 化學 地球科學 生態

審校：鄧卓 金庄維 趙維傑 訪冬 譚坤

天文學

Astronomy

Seasonal exposure of carbon dioxide ice on the nucleus of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko

二氧化碳冰在67P /丘留莫夫-格拉西緬科彗星核上的季節性暴露

G. Filacchione, A. Raponi, F. Capaccioni…R. Politi, G. Peter

來源：Science，http://science.sciencemag.org/content/354/6319/1563

（導讀 韓宇） 二氧化碳是彗星核中最豐富的物質之一，但高揮發性使其通常僅存在於地表下。本研究通過紅外光譜在67P / 丘留莫夫-格拉西緬科彗星表面發現二氧化碳含量豐富的「冰層」。研究人員推測二氧化碳冰的短暫暴露可能源於彗星旋轉及其軌道形狀引起的極端季節性變化。

Abstract

Rosetta』s comet 67P/Churyumov-Gerasimenko sheds its dusty mantle to reveal its icy nature

羅賽塔發現67P /丘留莫夫-格拉西緬科彗星表面塵埃覆蓋下的冰

S. Fornasier, S. Mottola, H. U. Keller…C. Tubiana, J.-B. Vincent

來源：Science，http://science.sciencemag.org/content/354/6319/1566

（導讀 趙維娜） 本研究報導了羅賽塔號（Rosetta）飛船追蹤67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星（Churyumov-Gerasimenko）從其大日心距離到近日點及以外的過程中發生的彗星核顏色的季節性和晝夜演化。研究人員發現這些變化由水冰的升華和再凝結驅動，並且非常普遍，導致彗星表面特性發生連續的、輕微的變化。

Abstract

物理學

Physics

Majorana bound state in a coupled quantum-dot hybrid-nanowire system

在耦合的量子點-混合納米線系統中的馬約拉納束縛態

M. T. Deng, S. Vaitiek?nas, E. B. Hansen…P. Krogstrup, C. M. Marcus

來源：Science，http://science.sciencemag.org/content/354/6319/1557

Deng M. T. et al. 2016

（導讀 韓宇） 結合半導體和超導材料的混合納米線是研究馬約拉納束縛態（MBS）的合適體系。本研究在一端具有量子點光譜儀的混合InAs納米線中，觀察到安德列夫束縛態（ABS）在變化的磁場下產生拓撲相而形成MBS。研究結果可以幫助了解ABS/MBS系統中的拓撲超導性。

Abstract

Suppressing relaxation in superconducting qubits by quasiparticle pumping

利用准粒子抽運抑制超導量子位中的弛豫

Simon Gustavsson, Fei Yan, Gianluigi Catelani…Terry P. Orlando, William D. Oliver

來源：Science，http://science.sciencemag.org/content/354/6319/1573

（導讀 鄧卓） 動態的誤差抑制通常用來改善量子系統中的相干性，不過這種手段無法修正能量弛豫等不可逆過程。本研究通過一種互補、隨機機制來對誤差進行修正。研究人員在超導量子位中利用抽運序列，使得非配對電子的密度降低了70%，從而使量子位弛豫時間增大了三倍，相干性更加穩定。

Abstract

Quantum optical circulator controlled by a single chirally coupled atom

通過單個手性耦合原子控制的量子光學環形器

Michael Scheucher, Adèle Hilico, Elisa Will, Jürgen Volz, Arno Rauschenbeutel

來源：Science，http://science.sciencemag.org/content/354/6319/1577

（導讀 鄧卓） 非互易光學元件是光子電路中傳輸信號的關鍵部件。本研究展示了一種由單原子控制的集成式量子光學環形器。器件的工作方向可通過原子內部量子態進行調節，並能在單光子尺度上表現出很強的非線性響應，為大型集成光子電路的信息處理提供了很有潛力的解決方案。

Abstract

Emergence of hierarchical structural complexities in nanoparticles and their assembly

納米粒子及其組裝中出現層級結構複雜性

Chenjie Zeng, Yuxiang Chen, Kristin Kirschbaum, Kelly J. Lambright, Rongchao Jin（金榮超，卡內基梅隆大學）

來源：Science，http://science.sciencemag.org/content/354/6319/1580

（導讀 雷文茜） 本研究證明了金納米粒子的自組裝可達到與生物分子同樣級別的層級性、複雜性和準確性。對該結構在原子、分子和納米級別的X射線衍射研究揭示了其組裝規律和驅動力，以及層級間相互作用和對稱匹配對納米粒子系統複雜結構的貢獻。

Abstract

Evidence for a spinon Fermi surface in a triangular-lattice quantum-spin-liquid candidate

一個三角晶格量子自旋液體候選材料中的自旋子費米面證據

Yao Shen, Yao-Dong Li, Hongliang Wo…Gang Chen（陳剛，復旦） & Jun Zhao（趙俊，復旦）

來源：Nature，http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7634/full/nature20614.html

（導讀 譚坤） 量子自旋液體態是指系統中有很強的自旋關聯，但是到絕對零度都不出現磁有序的一種新的物質態。本文利用中子散射技術在量子自旋液體候選材料YbMgGaO4中首次觀測到了分數化自旋激發，這一結果為該體系中量子自旋液體態的實現提供了強有力的證據。

Abstract

材料科學

Material Science

Self-assembly of tetravalent Goldberg polyhedra from 144 small components

由144個小元件自組裝實現四價Goldberg多面體

Daishi Fujita, Yoshihiro Ueda, Sota Sato, Nobuhiro Mizuno, Takashi Kumasaka & Makoto Fujita

來源：Nature，http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7634/full/nature20771.html

（導讀 雷文茜） 大結構的分子自組裝非常困難，元件數目越多，控制越困難。本研究發現了包括30個鈀離子和60個彎折性配體的自組裝結構，它擁有四價Goldberg多面體的對稱性。這是該結構在首次在分子層面上被發現。在此基礎上，研究進一步預言了包含的48個鈀離子和96個彎折性配體的四價Goldberg多面體的自組裝。

Abstract

化學

Chemistry

Selective oxidative dehydrogenation of propane to propene using boron nitride catalysts

使用氮化硼催化劑選擇性氧化丙烷脫氫為丙烯

J. T. Grant, C. A. Carrero, F. Goeltl…A. Chieregato, I. Hermans

來源：Science，http://science.sciencemag.org/content/354/6319/1570

（導讀 雷文茜） 丙烯是重要的工業產品，目前的主要來源為化石燃料。本研究發現六方氮化硼和氮化硼納米管可以選擇性地催化丙烷的氧化脫氫反應，生成丙烯和乙烯，而較少產生CO和CO2等副產物。研究進一步推測椅式氮化硼邊緣為催化位點。

Abstract

地球科學

Earth Science

Water balance creates a threshold in soil pH at the global scale

水分平衡建立了全球範圍內土壤pH的閾值

E. W. Slessarev, Y. Lin, N. L. Bingham, J. E. Johnson, Y. Dai, J. P. Schimel & O. A. Chadwick

來源：Nature，http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7634/full/nature20139.html

圖片來源：nature

（導讀 趙維娜） 土壤pH是陸地生態系統生產力的控制因素之一，水分平衡的微小變化可能會引發較大酸鹼度變化。本文從全球60,291個土壤pH測量事件中選出隨機樣本（n=20,000），發現當年平均降水量超過年平均水分蒸發量時，土壤pH會迅速從鹼性轉變為酸性，揭示了氣候與土壤pH間的非線性關係。

Abstract

Broadening not strengthening of the Agulhas Current since the early 1990s

自上世紀90年代初拓寬但未加強的阿古拉斯海流

Lisa M. Beal & Shane Elipot

來源：Nature，http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7634/full/nature19853.html

（導讀 趙維娜） 西邊界流向極地輸送熱量，可能會加劇或減輕氣候變暖和極端天氣。我們發現自上世紀90年代初，阿古拉斯海流及其他西邊界流並未加強，反而因為渦流而拓寬。強化風可能會增加邊界水流動能，減少極地熱傳輸，增加沿海與深海物質交換。

Abstract

生態學

Ecology

Mass seasonal bioflows of high-flying insect migrants

高空飛行昆蟲季節性遷徙帶來的質量流

Gao Hu, Ka S. Lim, Nir Horvitz, Suzanne J. Clark, Don R. Reynolds, Nir Sapir, Jason W. Chapman

來源：Science，http://science.sciencemag.org/content/354/6319/1584

（導讀 譚坤） 遷徙動物會通過各種途徑作用於生態系統，而關於遷徙昆蟲質量流還有待研究。本文發現南英國高空每年有達3.5萬億隻（3200噸）的高空（>150m）昆蟲遷徙過境。它們會利用季節性的順風，有些年份的南北遷徙表現出極大的生物量差異，但在10年的周期中達到平衡。

Abstract

Large benefits to marine fisheries of meeting the 1.5°C global warming target

實現全球變暖1.5°C目標將使海洋漁業獲益良多

William W. L. Cheung, Gabriel Reygondeau, Thomas L. Fr?licher

來源：Science，http://science.sciencemag.org/content/354/6319/1591

（導讀 郭思瑤） 研究人員發現氣溫每升高1°C，每年的漁業捕獲量將減少3百萬噸。當變暖程度從高於工業化前3.5° 降到 1.5°C，物種更新將減少至少一半。這將影響主要以海洋為生的發展中國家的生計。因此將《巴黎協定》轉化為具體政策時需加強政策制定者與利益相關者溝通交流。

Abstract