《细胞》
科学家完成外围受限化学发生系统的结构导向设计
美国北卡罗来纳大学的研究人员完成了外围受限化学发生系统的结构导向设计。相关研究结果近日发表于《细胞》。
设计受体仅由设计药物激活（DREADD），是用于远程控制细胞信号传导、神经活动、行为和生理过程的化学遗传工具。
通过结构引导的方法，研究人员提供了一种外围限制的Gi-DREADD，即羟基羧酸受体DREADD（HCAD），其天然受体在大脑中的表达极少，且化学激活剂无法穿过血脑屏障。这一成果是通过联合诱变、大规模按需合成库的类比、通过冷冻电镜确定设计的DREADD受体结构，并验证HCAD功能实现的。
HCAD在背根神经节神经元中的表达与激活，能够抑制动作电位放电，减少急性和组织损伤引起的炎症性疼痛。HCAD化学遗传系统扩展了研究诸多外围系统的可能性，同时对中枢神经系统的不良影响极小。
用于生成HCAD的结构引导方法，还具有加速开发新兴化学遗传工具的潜力，有望推动基础和转化科学的发展。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.11.001
《国家科学院院刊》
石墨烯条纹状堆叠区域开辟量子器件制造新路径
美国纽约大学的Elisa Riedo和Martin Rejhon研究团队对未扭转三层外延石墨烯中自发涌现的应变电子学效应与条纹状堆叠区域进行了研究。12月4日，相关研究成果发表于美国《国家科学院院刊》。
在这项研究中，导电原子力显微镜在未扭转的、生长于碳化硅上的外延石墨烯中，发现了具有不同电导率的条纹状区域。这表明存在ABA和ABC堆叠区域，因为它与在扭转剥离石墨烯中观察到的ABA/ABC区域的电导率差异吻合，并且这一差异通过密度泛函理论得到了计算验证。
堆叠区域的大小和几何形状取决于应变、孤子交叉及三层区域形状之间的相互作用。有趣的是，研究人员展示了三层区域的生长过程，其中ABA/ABC堆叠区域自发组成稳定且宽度为几十纳米的条纹。
这种可控制生长的孤立且条纹状的ABA/ABC区域，为在这些区域上制造量子器件开辟了道路。这些关于在碳化硅上自组装形成ABA/ABC外延石墨烯条纹的发现，无须石墨烯剥离、对齐和扭转等耗时且难以规模化的过程，为石墨烯在电子器件中的不同潜在应用提供了可能。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1073/pnas.2408496121
多重气候灾害改变阿拉斯加北极沿海地区
美国伍兹霍尔海洋研究所的Creel Roger团队研究发现，永久冻土融化沉降、海平面上升和侵蚀正在改变阿拉斯加北极沿海地区。相关研究结果近日发表于美国《国家科学院院刊》。
随着海平面上升、永久冻土融化、风暴加剧和海冰变薄，北极海岸线容易受到气候变化的影响。1975年的航空和卫星观测表明，海岸侵蚀已使北极受到日益严重的危害。然而，其他危害，如海平面上升和永久冻土融化沉降对永久冻土海岸线的累积影响，目前受到的关注较少，这使得对这些过程影响的评估无法与海岸侵蚀相比较和相结合。
阿拉斯加的北极海岸平原（ACP）是进行此类评估的理想地点。研究人员以ACP为重点，将5米地形、卫星衍生的沿海湖泊深度估算、永久冻土融化导致地面沉降的经验评估，与政府间气候变化专门委员会AR6报告对中、高排放情景下海岸侵蚀和海平面上升的预测结合起来。
研究发现，到2100年，侵蚀和洪水将共同改变ACP，引发比单独海岸侵蚀多6至8倍的土地损失，并干扰8至11倍的有机碳。如果不采取缓解措施，到2100年，沿海变化可能会破坏目前ACP沿海村庄40%至65%的基础设施，以及10%至20%的油田基础设施。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1073/pnas.2409411121
《物理评论A》
纳米粒子间非厄米光学束缚量子理论问世
德国杜伊斯堡-埃森大学、乌尔姆大学的研究人员，提出了纳米粒子间非厄米光学束缚的量子理论。相关研究近日发表于《物理评论A》。
鉴于近期已有实验成功将纳米粒子冷却至量子态，研究人员发展了关于小介电物体通过散射光镊光子产生的力，以及力矩相互作用的量子理论。
这种相互作用本质上具有非厄米性，并伴随相关的量子噪声。研究人员给出了相应的马尔可夫量子主方程，并展示了如何实现非互易和单向耦合。这项研究工作为探索和利用非互易耦合纳米粒子阵列中丰富的量子物理现象提供了理论工具。
最新实验表明，由于光学束缚效应，悬浮纳米粒子之间实现了高度可调的非互易耦合。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.110.063507
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