Top Journal一周论文导读 | 天文 物理 材料 化学 地球科学 生态（2篇华人成果）

审校：邓卓 金庄维 赵维杰 访冬 谭坤

天文学

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-格拉西缅科彗星核上的季节性暴露

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

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

（导读 韩宇）  二氧化碳是彗星核中最丰富的物质之一，但高挥发性使其通常仅存在于地表下。本研究通过红外光谱在67P / 丘留莫夫-格拉西缅科彗星表面发现二氧化碳含量丰富的“冰层”。研究人员推测二氧化碳冰的短暂暴露可能源于彗星旋转及其轨道形状引起的极端季节性变化。

 Abstract 

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

罗赛塔发现67P /丘留莫夫-格拉西缅科彗星表面尘埃覆盖下的冰

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

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

（导读 赵维娜）  本研究报导了罗赛塔号（Rosetta）飞船追踪67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星（Churyumov-Gerasimenko）从其大日心距离到近日点及以外的过程中发生的彗星核颜色的季节性和昼夜演化。研究人员发现这些变化由水冰的升华和再凝结驱动，并且非常普遍，导致彗星表面特性发生连续的、轻微的变化。

 Abstract 

物理学

Physics

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

在耦合的量子点-混合纳米线系统中的马约拉纳束缚态

M. T. Deng, S. Vaitiekėnas, E. B. Hansen…P. Krogstrup, C. M. Marcus

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

Deng M. T. et al. 2016

（导读 韩宇）  结合半导体和超导材料的混合纳米线是研究马约拉纳束缚态（MBS）的合适体系。本研究在一端具有量子点光谱仪的混合InAs纳米线中，观察到安德列夫束缚态（ABS）在变化的磁场下产生拓扑相而形成MBS。研究结果可以帮助了解ABS/MBS系统中的拓扑超导性。

 Abstract 

Suppressing relaxation in superconducting qubits by quasiparticle pumping

利用准粒子抽运抑制超导量子位中的弛豫

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

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

（导读 邓卓）  动态的误差抑制通常用来改善量子系统中的相干性，不过这种手段无法修正能量弛豫等不可逆过程。本研究通过一种互补、随机机制来对误差进行修正。研究人员在超导量子位中利用抽运序列，使得非配对电子的密度降低了70%，从而使量子位弛豫时间增大了三倍，相干性更加稳定。

 Abstract 

Quantum optical circulator controlled by a single chirally coupled atom

通过单个手性耦合原子控制的量子光学环形器

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

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

（导读 邓卓）  非互易光学元件是光子电路中传输信号的关键部件。本研究展示了一种由单原子控制的集成式量子光学环形器。器件的工作方向可通过原子内部量子态进行调节，并能在单光子尺度上表现出很强的非线性响应，为大型集成光子电路的信息处理提供了很有潜力的解决方案。

 Abstract 

Emergence of hierarchical structural complexities in nanoparticles and their assembly

纳米粒子及其组装中出现层级结构复杂性

Chenjie Zeng, Yuxiang Chen, Kristin Kirschbaum, Kelly J. Lambright, Rongchao Jin（金荣超，卡内基梅隆大学）

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

（导读 雷文茜）  本研究证明了金纳米粒子的自组装可达到与生物分子同样级别的层级性、复杂性和准确性。对该结构在原子、分子和纳米级别的X射线衍射研究揭示了其组装规律和驱动力，以及层级间相互作用和对称匹配对纳米粒子系统复杂结构的贡献。

 Abstract 

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

一个三角晶格量子自旋液体候选材料中的自旋子费米面证据

Yao Shen, Yao-Dong Li, Hongliang Wo…Gang Chen（陈刚，复旦） & Jun Zhao（赵俊，复旦）

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

（导读 谭坤）  量子自旋液体态是指系统中有很强的自旋关联，但是到绝对零度都不出现磁有序的一种新的物质态。本文利用中子散射技术在量子自旋液体候选材料YbMgGaO4中首次观测到了分数化自旋激发，这一结果为该体系中量子自旋液体态的实现提供了强有力的证据。

 Abstract 

材料科学

Material Science

Self-assembly of tetravalent Goldberg polyhedra from 144 small components

由144个小元件自组装实现四价Goldberg多面体

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

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

（导读 雷文茜）  大结构的分子自组装非常困难，元件数目越多，控制越困难。本研究发现了包括30个钯离子和60个弯折性配体的自组装结构，它拥有四价Goldberg多面体的对称性。这是该结构在首次在分子层面上被发现。在此基础上，研究进一步预言了包含的48个钯离子和96个弯折性配体的四价Goldberg多面体的自组装。

 Abstract 

化学

Chemistry

Selective oxidative dehydrogenation of propane to propene using boron nitride catalysts

使用氮化硼催化剂选择性氧化丙烷脱氢为丙烯

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

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

（导读 雷文茜）  丙烯是重要的工业产品，目前的主要来源为化石燃料。本研究发现六方氮化硼和氮化硼纳米管可以选择性地催化丙烷的氧化脱氢反应，生成丙烯和乙烯，而较少产生CO和CO2等副产物。研究进一步推测椅式氮化硼边缘为催化位点。

 Abstract 

地球科学

Earth Science

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

水分平衡建立了全球范围内土壤pH的阈值

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

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

图片来源：nature

（导读 赵维娜）  土壤pH是陆地生态系统生产力的控制因素之一，水分平衡的微小变化可能会引发较大酸碱度变化。本文从全球60,291个土壤pH测量事件中选出随机样本（n=20,000），发现当年平均降水量超过年平均水分蒸发量时，土壤pH会迅速从碱性转变为酸性，揭示了气候与土壤pH间的非线性关系。

 Abstract 

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

自上世纪90年代初拓宽但未加强的阿古拉斯海流

Lisa M. Beal & Shane Elipot

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

（导读 赵维娜）  西边界流向极地输送热量，可能会加剧或减轻气候变暖和极端天气。我们发现自上世纪90年代初，阿古拉斯海流及其他西边界流并未加强，反而因为涡流而拓宽。强化风可能会增加边界水流动能，减少极地热传输，增加沿海与深海物质交换。

 Abstract 

生态学

Ecology

Mass seasonal bioflows of high-flying insect migrants

高空飞行昆虫季节性迁徙带来的质量流

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

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

（导读 谭坤）  迁徙动物会通过各种途径作用于生态系统，而关于迁徙昆虫质量流还有待研究。本文发现南英国高空每年有达3.5万亿只（3200吨）的高空（>150m）昆虫迁徙过境。它们会利用季节性的顺风，有些年份的南北迁徙表现出极大的生物量差异，但在10年的周期中达到平衡。

 Abstract 

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

实现全球变暖1.5°C目标将使海洋渔业获益良多

William W. L. Cheung, Gabriel Reygondeau, Thomas L. Frölicher

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

图片来源：http://image.baidu.com/

（导读 郭思瑶）  研究人员发现气温每升高1°C，每年的渔业捕获量将减少3百万吨。当变暖程度从高于工业化前3.5° 降到 1.5°C，物种更新将减少至少一半。这将影响主要以海洋为生的发展中国家的生计。因此将《巴黎协定》转化为具体政策时需加强政策制定者与利益相关者沟通交流。

 Abstract 

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