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莫比乌斯碳纳米带首次合成

本研究中合成的莫比乌斯碳纳米带的结构。

构建结构均匀的纳米碳对于纳米技术、电子学、光学和生物医学应用中的功能材料的发展至关重要。据近日发表在《自然·合成》杂志上的论文，日本名古屋大学研究团队已合成了一种带状分子纳米碳，具有扭曲的莫比乌斯带拓扑结构，即莫比乌斯碳纳米带。

分子纳米碳科学是一种自下而上使用合成有机化学制造纳米碳的方法。然而，迄今为止合成的分子纳米碳仅具有简单的结构，例如环状、碗状或带状。为了实现未知的和理论上预测的纳米碳，有必要开发新方法来合成具有更复杂结构的分子纳米碳。

2017年，名古屋大学研究团队历经60年首次化学合成碳纳米带，这是一种超短碳纳米管。之后，莫比乌斯碳纳米带成为科学界梦寐以求的目标。

“与具有正常带状拓扑结构相比，这种扭曲的莫比乌斯碳纳米带应会表现出完全不同的特性和分子运动。然而，创造这种扭曲的结构说起来容易做起来难。”研究团队负责人伊丹健一郎说，从之前的碳纳米带合成中得知，应变能是合成过程中最大的障碍。此外，带状结构内的额外扭曲使最终目标分子的应变能更高。

通过对莫比乌斯碳纳米带的带状和扭曲分子结构产生的巨大应变进行理论分析，研究团队确定了合理的合成路线，最终通过14个化学反应步骤合成了莫比乌斯碳纳米带，包括新开发的官能化反应、Z-选择性维蒂希反应序列和应变诱导镍介导的同源偶联反应。光谱分析和分子动力学模拟表明，在溶液中，莫比乌斯带的扭曲部分在溶液中围绕莫比乌斯碳纳米带分子快速移动。利用手性分离和圆二色光谱，从实验上证实了莫比乌斯结构的拓扑手性。

研究人员表示，新形式的碳和纳米碳不断地为新的科技打开大门，并导致了往往不可预知的非凡的特性、功能和应用的发现。这项工作为开发具有复杂拓扑结构的纳米碳材料及使用莫比乌斯拓扑学的创新材料科学的诞生铺平了道路。

（来源：科技日报）

世卫预测全球可能出现更多猴痘病例

世界卫生组织数据显示，截至21日，12个非猴痘流行国家已报告92例猴痘确诊病例和28例疑似病例。世卫组织预测，全球猴痘病例可能进一步增加。

猴痘主要在西非和中非地区流行，非洲大陆之外的首次猴痘疫情于2003年出现在美国。2018年以来，以色列、英国、新加坡等国在来自尼日利亚的旅客中发现猴痘病毒感染者。

世卫组织指出：“现有信息显示，与有症状的病例发生密切身体接触的人群中正在发生人际传播。”世卫方面认为，欧洲多国近期出现的猴痘病例属于“非典型”，仅极少数病例有过猴痘风险地区旅行史，且不少感染者经性病诊所检查确诊。世卫官员戴维·海曼告诉路透社记者，猴痘病毒眼下“似乎正以性传播方式蔓延，这扩大了它在全球的传染”。

海曼说，一个由专家组成的国际委员会已经召开视频会议，讨论如何应对猴痘疫情，包括是否有无症状感染者、哪些人群感染风险高以及猴痘病毒的不同传播途径等。

一般来说，猴痘病毒的人际传播并不常见。人际传播途径包括密切接触感染者的呼吸道分泌物、皮肤损伤部位或被污染物品等，通常需要更长时间面对面才能发生呼吸道飞沫传播。此外，猴痘病毒可能经由胎盘或生产期间的密切接触发生母婴传播。

按海曼的说法，猴痘病毒已经在非流行国家扩散的说法“从生物学上说得通”，但由于新冠疫情采取的封控、保持社交距离、旅行限制等措施，猴痘疫情没有大规模暴发。

人感染猴痘的初期症状包括发烧、头痛、肌肉酸痛、背痛、淋巴结肿大等，之后可发展为面部和身体大范围皮疹。多数感染者会在几周内康复，但也有感染者病情严重甚至死亡。世卫组织数据显示，天花疫苗对猴痘病毒的有效率达到85%。“我们有能用的疫苗，但最重要的信息是，你可以保护自己。”海曼说。

（来源：新华社）

高速运动的等离子体湍流首次发现

图左：在等离子体中形成屏障以确认内部热量。图右：通过打破屏障，发现湍流比热量移动得更快，因为热量从等离子体内部逸出。

为了使核聚变发生，需要将超过1亿摄氏度的等离子体稳定地限制在磁场中，并长时间保持。日本国立聚变科学研究所与美国威斯康星大学合作研究团队，首次在世界上发现了大型螺旋装置中等离子体在热量逸出时，湍流的运动速度比热量快。这种湍流的特征使预测等离子体温度的变化成为可能，对其观测或将导致未来开发一种实时控制等离子体温度的方法。研究结果发表在近日的《自然·科学报告》杂志上。

在受磁场约束的高温等离子体中会产生“湍流”，这是一种具有不同大小的涡旋的流动。这种湍流导致等离子体受到干扰，来自受限等离子体的热量向外流动，导致等离子体温度下降。为了解决这个问题，有必要了解等离子体中的热和湍流特性。然而，等离子体中的湍流十分复杂，研究人员尚未完全了解。特别是产生的湍流如何在等离子体中运动还未明确，因为需要能够以高灵敏度和极高时空分辨率测量微小时间演变的仪器。

等离子体中会形成一道“屏障”，阻止热量从中心向外传输。该屏障在等离子体中产生强烈的压力梯度，并产生湍流。日本研究小组已经开发出一种通过设计磁场结构来打破这一障碍的方法。这种方法更方便研究障碍被打破时剧烈流动的热量和湍流，并详细研究它们之间的关系。然后，研究人员使用不同波长的电磁波，以世界上最高精度测量了电子的温度变化、热量和湍流的变化。此前，人们知道热量和湍流几乎同时以每小时5000公里的速度移动，大约相当于飞机的速度，但这次实验首次在世界上发现湍流以每小时40000公里的速度先于热量移动，已接近火箭的速度。

日本国立聚变科学研究所助理教授剑持尚辉说，这项研究极大地提高了我们对聚变等离子体中湍流的理解。湍流的新特征，即它在等离子体中的移动速度远远快于热，表明我们可通过观察预测湍流来预测等离子体的温度变化。未来，我们希望在此基础上开发出实时控制等离子体温度的方法。

（来源：科技日报）

距地400万公里，飞行速度21公里/秒，迄今最具破坏力小行星将掠过地球

小行星7335（1989 JA）将于2022年5月27日与地球“擦肩而过”。

据美国趣味科学网站22日报道，美国国家航空航天局（NASA）近地天体研究中心称，一颗名为7335（1989 JA）的小行星将于5月27日与地球“擦肩而过”。它将是今年接近地球的小行星中最大也是最具潜在破坏力的一颗。

研究人员估计，与地球最接近时，其与地球之间的距离为400万公里，相当于地球与月球平均距离的近10倍，飞行速度约为21公里/秒，比高速飞行的子弹快20倍。在2055年6月23日之前，这块岩石不会再次近距离飞越地球。

鉴于这颗太空岩石“块头”很大——直径约为1.8公里，以及与地球之间的距离较近，NASA将其归类为“潜在威胁”，这意味着如果其轨道发生变化，撞上地球的话，可能会给地球造成巨大破坏。

这颗小行星是NASA每年追踪的29000多个近地天体之一。NASA称，近地天体指距离地球轨道4800万公里以内的天体，这些天体大部分都非常小，7335（1989 JA）的“块头”大过NASA跟踪的99%的近地天体。

另外，7335（1989 JA）也属于“阿波罗级”小行星（周期性穿过地球轨道的围绕太阳运行的小行星），目前天文学家已知约有15000颗这样的小行星。

NASA目前正在密切监测这类近地天体，并于最近启动了一项任务，以测试具有潜在危险的小行星是否有一天会偏离轨道与地球相撞。2021年11月，NASA发射了名为“双小行星重定向测试”的航天器，该航天器将于2022年秋季迎面撞向160米宽的名为Dimorphos的小行星。据悉，此次碰撞不会摧毁小行星，但可能会略微改变其飞行轨道。

（来源：科技日报）

“下一代奇迹材料”石墨炔首创成功

一层石墨炔的晶体结构。图片来源：《自然·合成》

据最新一期《自然·合成》报道，美国科罗拉多大学研究人员开展的一项研究，已成功合成出科学家们数十年来孜孜以求的一种新型碳——石墨炔。该成果填补了碳材料科学长期存在的空白，或为电子、光学和半导体材料研究开辟全新的途径。

长期以来，科学家们不断探索构建新的碳同素异形体，石墨炔正是研究的焦点之一，因为它与另一种受到工业界高度青睐的碳“神奇材料”石墨烯相似。石墨烯研究已经在2010年获得了诺贝尔物理学奖。然而在石墨炔领域，尽管经过数十年的理论研究和实践，科学家只创建出几个石墨炔片段。

根据sp2、sp3和sp杂化碳（或碳原子与其他元素结合的不同方式）及其相应键的利用方式，可采用不同的方式构建碳同素异形体。最著名的碳同素异形体是常用于铅笔和电池等工具的石墨以及金刚石，它们分别由sp2碳和sp3碳制成。

科学家们利用传统化学方法成功地创造了各种同素异形体，包括富勒烯（其发现于1996年获得诺贝尔化学奖）和石墨烯。然而，这些方法不允许不同类型的碳以任何大容量一起合成，这使得推测具有独特电子传导、机械和光学特性的石墨炔材料，停留在理论阶段。

科罗拉多大学博尔德分校化学系教授张伟团队使用炔烃复分解过程以及热力学和动力学控制，成功地创造出以前从未实现的成果：一种可与石墨烯的导电性相媲美但可控的材料。炔烃复分解是一种有机反应，需要重新分配或切割、重整炔烃化学键（一种具有至少一种碳—碳三重共价键的碳氢化合物）。

张伟表示，石墨烯和石墨炔之间有很大的区别，而石墨炔有望成为“下一代奇迹材料”。

虽然材料已经成功创建，但研究团队希望进一步研究它的特定细节，包括如何大规模创建材料以及如何对其进行操作。张伟说，研究团队正在尝试从多个维度探索这种新型材料，包括实验和理论，从原子级到真正的设备，这些努力将有助于弄清楚该材料的电子传导和光学特性如何用于锂离子电池等工业应用。

（来源：科技日报）