本周Nature論文推薦：時間晶體，自噬，單原子存儲

封面故事：時間晶體

Peter Crowther

本期封面為時間晶體的藝術想像圖。

與普通晶體一樣，時間晶體的結構高度有序，但普通晶體的周期性來源於空間元素的規律重複，而時間晶體則是一種同一結構在時間上重複的奇異物質態。研究者在幾年前預言了時間晶體的存在，但它直到最近仍未得到實驗證明。現在，兩支團隊為這種難以捉摸的物質形式提供了實驗觀測證據。成員主要來自哈佛大學的一支隊伍以金剛石氮-空位系統為實驗平台，製備出了一種離散時間晶體。在另一篇論文中，成員主要來自馬里蘭大學的另一支研究團隊利用囚禁離子實現了類似的結果。這樣的時間晶體或許能應用於構建穩健的量子內存。

封面專題論文：Observation of a discrete time crystal

封面專題論文：Observation of discrete time-crystalline order in a disordered dipolar many-body system

《自然》新聞特寫：The quest to crystallize time

新聞與觀點：Condensed-matter physics: Marching to a different quantum beat

自噬作用保障細胞健康

老化的造血幹細胞（HSC）無法再生血細胞或更新造血幹細胞，並且會表現出對特定譜系的偏好。但人們此前曾發現，自噬作用能保護HSC不受代謝壓力影響。本文作者表明，失去自噬作用會增加HSC的線粒體累積，還會導致HSC代謝水平升高，干擾其自我更新和再生的能力。這一現象與人們在老化的HSC中觀測到的現象相似，但大約1/3的老化HSC仍然擁有較高的自噬水平和較低的代謝狀態，這有助於它們保持再生能力。

論文：Autophagy maintains the metabolism and function of young and old stem cells

打破顯微術「平方根定律」

基於受激發射損耗（STED）效應的超解析度光學顯微鏡改進方法存在一個問題：它們通常受「平方根定律」的限制，即有關實現解析度改進所需的光子數量的定律。本文作者發現了一種繞過這個惱人定律的方法。與前人一樣，他們將摻雜了鑭系元素的上轉換納米顆粒作為實現高解析度成像的發射種類。這項研究的區別在於，作者改造了這些納米顆粒的激光樣吸收和發射性質，使它們能在低得多的光強度下促成類STED顯微術。

論文：Amplified stimulated emission in upconversion nanoparticles for super-resolution nanoscopy

單原子存儲

小型化經典數據存儲的最終極限是使用單原子磁比特。由於磁弛豫時間較長，不易丟失信息，鈥原子被人們視為一種富有潛力的候選材料。本文作者使用掃描隧道顯微鏡實現了讀寫單個鈥原子的磁性，並發現單個原子的狀態可以保持數小時。作者使用這些原子製造了2位內存，能寫入四種可能的狀態。隨後，他們將鄰近的磁性鐵原子作為感測器，來確認磁性狀態。這項研究表明單原子磁性內存應該是可行的。

論文：Reading and writing single-atom magnets

《自然》新聞特寫：Magnetic hard drives go atomic

新聞與觀點：Nanoscience: Single-atom data storage

mRNA疫苗擊敗寨卡病毒

由於缺乏安全有效的疫苗，抗擊寨卡病毒的公共衛生嘗試受到了阻礙。本文作者開發了一種基於化學穩定的信使RNA（mRNA）的候選疫苗，這種mRNA編碼寨卡病毒的前膜和包膜糖蛋白，被包裝在可在皮內遞送的脂質納米顆粒中。單劑量的疫苗能讓小鼠和恆河猴獲得對寨卡病毒的長期免疫力。這些發現為開發能夠保護人類不受寨卡病毒感染的候選疫苗奠定了基礎。

論文：Zika virus protection by a single low-dose nucleoside-modified mRNA vaccination

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