“小柯”秀


《科学》

强而脆的锂枝晶

美国莱斯大学的娄军(音)团队研究了强而脆的锂枝晶。近日,相关研究成果发表于《科学》。

锂枝晶在电解质和隔膜中的生长及渗透,一直是高能量密度锂金属电池研制方面的关键难题。鉴于学界普遍认为的锂金属质地柔软,采用具有高机械强度的电解质和隔膜一直被视为是一种极具前景的策略。然而,即使在刚性固态电解质中,锂枝晶形成现象依然存在,这表明其具有截然不同的力学特性。

研究团队采用一种无空气操作方案,测量了单个锂枝晶的力学性能。结果意外发现,与具有延展性的块体锂金属不同,锂枝晶具有高强度和高脆性,其断裂应力超过150兆帕。结合低温透射电子显微镜观察和力学模型分析表明,这种特殊力学行为源于固态电解质界面的约束作用及纳米级强化效应。这些研究发现为锂枝晶穿透和“死锂”形成机制提供了新的理论视角,同时也为锂金属电池的设计策略提供了重要的指导依据。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1126/science.adu9988

《自然-光子学》

连接两台稀释制冷机内超导电路的1公里光子链路

美国耶鲁大学的Hong X.Tang团队报道了一条连接两台稀释制冷机内超导电路的1公里长光子链路。近日,相关研究成果发表于《自然-光子学》。

超导量子处理器是实现实用量子计算算法的主要平台之一。尽管目前已经研发出包含数百个量子比特的超导量子处理器,但其进一步的规模扩展受到稀释制冷机物理尺寸和制冷功率的限制。通过构建量子网络以连接位于不同制冷机中的量子比特,可以突破这一限制,而这需要微波-光波转换器,实现长距离、低损耗信号传输。虽然依据各类设计方案和实验演示已可转化为高效率、低噪声的转换器,但目前尚未在不同制冷机之间建立相干光子链路。

研究团队通过实验演示了两台独立稀释制冷机内的超导电路之间的相干信号传输,该传输过程通过一对频率匹配的氮化铝电光转换器实现,二者中间由一根1公里长的通信光纤连接。两台转换器之间的光频率匹配是通过非对称光子分子设计实现的,与商用电光调制器相比,其整体转换效率提升了80分贝,从而为构建全量子化链路奠定了基础。这项工作为建立基于光子链路互联的可扩展超导量子网络提供了关键设计指导。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41566-026-01866-7

《自然-化学》

非苯类碳纳米带研究获进展

德国马尔堡菲利普斯大学的J.Michael Gottfried团队对表面自由基开环聚合产生超长聚(对苯基),以获得非苯类碳纳米带展开了研究。3月16日,相关研究成果发表于《自然-化学》。

延长未取代聚对苯撑(PPP)等导电聚合物的链长,对于其在高性能有机器件中的应用及加工成高质量功能材料至关重要。尽管表面辅助的乌尔曼偶联已将PPP链长从溶液反应的约32纳米提升至约100纳米,但其逐步增长的反应机制限制了链长的进一步延伸。

研究团队报道了一种在铜表面通过环对苯撑自由基开环聚合合成PPP的研究方法。该过程已被证实为链增长聚合反应,从而使PPP链长显著延长至微米范围(约0.9微米)。所得超长PPP链在洁净表面上发生选择性碳氢键断裂,形成一种直立排列的聚对亚苯炔中间体,该中间体进一步偶联形成长度约40纳米的未取代联苯烯纳米带。这种开环聚合为高质量聚合物及具有精确结构可控性的非苯类碳纳米带的制备提供了一条通用途径。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41557-026-02092-y

《细胞》

线粒体通过PEP梭体控制甘油脂合成

美国霍华德·休斯医学研究所的Shingo Kajimura小组发现线粒体可通过磷酸烯醇丙酮酸(PEP)梭体控制甘油脂合成。相关研究成果3月17日发表于《细胞》。

研究人员发现,SLC25A35(溶质载体家族蛋白25的成员A35)在利用丙酮酸-PEP旁路的脂肪生成细胞中调节线粒体PEP外排和甘油生成。重构和结构研究表明,PEP通过SLC25A35以pH梯度依赖的方式运输。脂肪细胞中SLC25A35的缺失损害了线粒体PEP向甘油-3-磷酸的转化,从而减少了甘油脂的合成。在肥胖小鼠中,肝脏抑制SLC25A35可减轻脂肪变性,改善全身葡萄糖稳态。

这些结果表明,线粒体通过SLC25A35提供PEP促进甘油脂合成,提供了脂肪生成线粒体作为限制甘油脂合成的靶点,这是肝脂肪变性和2型糖尿病发病机制的关键步骤。

线粒体除了提供腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)外,还提供多种代谢物,以满足细胞的特定需要。其中一种代谢物是PEP,它含有比ATP更高能量的磷酸键,具有多种生物功能。然而,线粒体产生的PEP如何传递到细胞质并满足细胞特异性需求仍然未知。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.02.017

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