《自然》2020年8月13日，第584卷7820期
宇宙早期寒冷動態盤狀星系
連結：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2572-6
摘要：
描述早期宇宙的極端天體物理過程和條件，預計會導致與今天觀測到的星系動態不同的年輕星系。作者報告了宇宙14億歲時，在一個紅移z = 4.2的星系中，存在一個寒冷的動態旋轉星盤，形成恆星機率很高。
星系SPT-S J041839-4751.9被位於z = 0.263的前景星系強烈的引力透鏡化，這是一個典型的星塵爆發，具有全球恆星形成和塵埃性質，與目前的數值模擬和觀測相符。
空間解析度約為60秒差的干涉成像顯示旋轉與隨機運動的比率為9.7±0.4，這比任何星系演化模型在這個時代所預測的至少要大四倍，但與本地宇宙中螺旋星系的比例相似。
作者推匯出一個具有附近大型螺旋星系典型形狀的旋轉曲線，這表明至少有一些年輕的星系是動態地類似於在局域宇宙中觀察到的那些星系，並且只有微弱的受極端物理過程的影響。
科學家制定出糾錯的“薛定諤貓”
連結：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2587-z
摘要：
不同宏觀經典態的量子疊加，即所謂的薛定諤貓態，是量子計量、量子通訊和量子計算的一種資源。
作者透過實驗證明了超導微波諧振腔中基於克爾非線性和單模壓縮相互作用的薛定諤貓態產生和穩定方法。與單光子焦態編碼相比，穩定的、錯誤保護的量子位元的橫向弛豫時間增加了一個數量級。
作者在時間尺度上執行所有的單量子位門操作，其速度比最短相干時間快60倍以上，並在穩定狀態下演示了受保護的量子位的單次讀出。
研究結果顯示了結合快速量子控制和對誤差的魯棒性，這是內在的穩定宏觀狀態，以及這些狀態作為資源在量子資訊處理的潛力。
多層菱形石墨中的電子相分離
作者：Yanmeng Shi, Shuigang Xu, Yaping Yang, Sergey Slizovskiy, Sergey V. Morozov, Seok-Kyun Son, Servet Ozdemir, Ciaran Mullan, Julien Barrier, Jun Yin, Alexey I. Berdyugin, Benjamin A. Piot, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe, Vladimir I. Fal’ko, Kostya S. Novoselov, A. K. Geim & Artem Mishchenko
連結：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2568-2
摘要：
在石墨的兩種穩定形式中，六角形和菱面形更為常見，並得到了廣泛的研究。作者研究表明，在菱面體石墨中的電子態是缺口的，並且在低溫下，電子輸運主要由表面態決定。
由於其拓撲性質，菱形石墨的表面態具有足夠高的質量來觀察量子霍爾效應，其中菱形石墨在無氣半金屬相和具有巨大貝里曲率的間隙量子自旋霍爾相之間表現出相變。作者發現，透過施加垂直電場打破錶面態的反對稱性，也可以在表面態中開啟一個能隙。
此外，在厚度小於4奈米的菱形石墨中，即使沒有外部電場，也會出現一個間隙。這種自發的間隙開啟顯示出明顯的滯後和電子相分離的其他特徵，作者將其歸因於強相關電子錶面態的出現。
科學家研製出“後石墨烯”材料
作者：Jinhai Mao, Slaviša P. Milovanović, Miša Anđelković, Xinyuan Lai, Yang Cao, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Lucian Covaci, Francois M. Peeters, Andre K. Geim, Yuhang Jiang & Eva Y. Andrei
連結：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2567-3
摘要：
二維原子晶體可從根本上改變其性質，以響應外部影響，如基片取向或應變，形成具有新電子結構的材料。
作者提出了一種不涉及微調的建立平波段的替代方法。利用掃描隧道顯微鏡和光譜，結合數值模擬研究表明，單層石墨烯放置在一個自動平的底物可以被迫進行屈曲轉變，從而產生週期性調製的偽磁場，進而產生具有扁平電子帶的“後石墨烯”材料。
作者在使用靜電摻雜將費米能級引入到這些平帶中時，觀察到態密度中類似偽玻土的損耗，這標誌著相關態的出現。二維晶體的這種屈曲為建立其他超晶格系統提供了一種策略，特別是為探索平帶特徵的相互作用現象。
研究揭示環流變化導致的海洋變暖
連結：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2573-5
摘要：
人為造成的全球表面變暖與累積的碳排放成正比，這種關係部分是由海洋對熱量和碳的吸收和儲存決定的。作者建立了海洋對人為排放的熱量和碳吸收之間的線性關係。
這種關係主要是由地球系統的內在引數決定的，即海洋碳緩衝能力、二氧化碳的輻射強迫和海洋碳存量。作者利用這種關係揭示了第五次耦合模型相互比較專案（CMIP5）的觀測結果和全球地球系統模型中二氧化碳對海洋變暖模式的影響。
研究表明，海洋變暖的歷史模式是由海洋熱量再分配形成的，而CMIP5模型對這一模式的模擬效果較差。
然而，作者發現，預測的儲熱模式主要是由工業革命前的海洋環流（以及未解決的海洋過程中的微小變化）決定的——也就是說，是由海洋吸收大氣多餘熱量而增加熱量的模式決定的，而不是由環流變化導致的海洋變暖。
與熱量再分配相比，氣候模型在模擬前工業迴圈的海洋熱量儲存方面顯示出了更多的技巧，這表明隨著氣候變暖，海洋的變暖模式可能變得更可預測。
熱帶雨林升溫實驗中的土壤碳損失
連結：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2566-4
摘要：
熱帶土壤含有全球土壤中儲存的1/3的碳，因此，預計本世紀熱帶地區變暖導致的土壤有機質不穩定可能會透過向大氣釋放額外的二氧化碳（CO2）而加速氣候變化。
作者展示了對巴拿馬巴羅科羅拉多島的熱帶雨林低地土壤的原位實驗升溫，導致土壤CO2排放量的意外大幅增加。與環境溫度下的土壤相比，整個土壤剖面連續兩年變暖4℃，增加了55%的CO2排放。
額外的CO2來自於異養源而不是自養源，相當於每年每公頃土壤有機質分解損失8.2±4.2噸（一個標準誤差）碳。在這段時間裡，作者沒有檢測到呼吸速率的適應，沒有熱補償或酶活性溫度敏感性的變化，也沒有微生物碳利用效率的變化。
研究結果表明，熱帶森林的土壤碳對氣候變暖高度敏感，可能對氣候變化產生實質性的積極反饋。
《科學》2020年8月14日，第369卷，6505期
臨界應力溫度依賴性幾乎恆定的鐵基超彈性合金
連結：https://science.sciencemag.org/content/369/6505/855
摘要：
形狀記憶合金由於在變形後能夠恢復原狀使其適用於大量特殊應用。當超過臨界應力時，形狀記憶合金出現超彈性行為，且隨著溫度的升高而增大。溫度依賴性是限制形狀記憶合金應用的一個共性特徵。
研究組發現了可以最佳化臨界應力的鐵基超彈性合金體系。透過改變鉻含量，該鐵-錳-鋁-鉻-鎳合金的超彈性行為與溫度的關係可以從正相關變到負相關。這種現象包括臨界應力與溫度變化無關。
這種行為對於一系列在外層空間和其他涉及大溫度波動的應用是非常理想的。
高Tc超導體潔淨CuO2片保護的小費米口袋的觀測
連結：https://science.sciencemag.org/content/369/6505/833
摘要：
在具有高臨界轉變溫度（Tc）的銅酸鹽超導體中，有研究預測輕空穴摻雜到反鐵磁Mott絕緣體母體化合物中會導致小費米口袋的形成。然而，這些口袋並未被觀測到。
研究組分析了五層Ba2Ca4Cu5O10(F,O)2的電子結構，其具有極低無序內氧化銅（CuO2）平面，並透過角分辨光電子能譜和量子振盪測量在布里淵區（π/2，π/2）中心觀測到小費米口袋。d波超導能隙沿口袋開啟，揭示了在同一CuO2片中超導電性與反鐵磁有序性的共存。
這些資料進一步表明，超導電性的發生不需要來自（π，0）附近與其他競爭性激發共享的反波峰區域的貢獻。
積極修復加快了人類改造熱帶森林的碳恢復
連結：https://science.sciencemag.org/content/369/6505/838
摘要：
一半以上的熱帶森林由於人類活動而退化，迫使其轉變為農業人工林，並面臨著大量生物多樣性和碳損失的風險。修復森林可加速地面碳儲量（ACD）的恢復，但該策略受到成本和效果不確定性的制約。
研究組對自然再生和積極修復被砍伐的熱帶森林之間的ACD恢復率進行了長期比較。積極修復將十年ACD從每年每公頃2.9噸增至4.4噸，恢復率提高了50%以上。令人振奮的效果，再加上全球修復成本的模式價值，當前碳價已不足以支付修復成本。
然而，履行2016年巴黎氣候協議所需的碳價（每噸二氧化碳當量40至80美元）將為熱帶森林修復提供一定的經濟依據。
電催化還原協同質子-電子轉移的分子介質
連結：https://science.sciencemag.org/content/369/6505/850
摘要：
透過還原協同質子-電子轉移（CPET）來啟用不飽和底物的電催化方法必須克服競爭性的、通常在動力學上占主導地位的析氫。
研究組介紹了一種透過整合布朗斯臺德酸和一種氧化還原介質的合成來設計電化學觸發還原CPET的分子介質。二茂鈷陽離子氧化還原介質的陰極還原大大削弱了與環戊二烯基環相連的布朗斯臺德酸性苯胺的均裂氮-氫鍵強度。
該結果表明電化學生成的分子介質可透過速率控制CPET將模型底物苯乙酮轉化為相應的中性α-自由基。
透過混合氧化法發散合成複雜二萜類化合物
連結：https://science.sciencemag.org/content/369/6505/799
摘要：
多環二萜有許多重要的生物學活性，但由於其結構複雜性，從頭合成這些分子極具挑戰性。由於缺乏用於支架修飾的化學工具，半合成途徑也受到限制。
研究組以異甜菊醇為原料，經過10步或更少的步驟，合成了九種具有豐富氧合模式和骨架多樣性的天然產物。
20萬年前南非邊境洞穴的火和草床建築
連結：https://science.sciencemag.org/content/369/6505/863
摘要：
由於儲存不善，早期植物的使用在考古記錄中很少提及。
研究組報告了至少20萬年前居住在邊境洞穴中的人們使用草床來創造舒適的睡覺和工作環境。
一捆捆屬於闊葉黍亞科的草被放在洞穴後面的灰燼層上，這些灰是為了環境驅蟲而燃燒的植物殘留。這表明在考古學有跡可循的約10萬年前，人們已經有了更復雜的行為。