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《物理评论A》

自旋系统中动态隧穿的核磁共振研究

近日，印度科学教育与研究所V. R. Krithika研究团队对自旋系统中动态隧穿的核磁共振（NMR）架构进行研究。相关研究成果9月8日发表于《物理评论A》。

研究报道了利用NMR架构实现自旋系统中动态隧穿的实验。研究人员利用2和3量子比特核磁共振寄存器研究了自旋-1和自旋-3/2系统的量子反冲顶点中的动态隧道效应，通过提取角动量算符分量的时变期望值，系统研究了不同初始状态下的尺寸相关隧穿行为。此外，通过监测失相噪声对隧穿振荡的不利影响，研究人员认为量子相干在实现动态隧穿中的重要性。

据悉，在通常的量子隧穿过程中，低能量子粒子能够穿过高势能的物理势垒，摆脱经典禁区的限制，最终逃逸到另一个区域。与此类似，相空间中封闭规则区域内的经典粒子也被动态束缚，但无法逃逸到其他区域。在这里，物理势垒被分隔相空间不同区域的动态势垒所替代。然而，在量子状态下，系统可以克服这些动态势垒并从中逃逸，从而产生动态隧穿。在混沌哈密顿系统中，动态隧穿是指态之间的量子隧穿，其经典极限对应于由混沌区隔开的对称相关规则区域，并且混沌区之间禁止任何经典输运。

相关论文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevA.108.032207

《自然-化学》

有精确图案的纳米纤维问世

美国华盛顿大学西雅图分校David Baker团队的最新研究使用可拓展蛋白多重复合物，制成了有精确图案的纳米纤维。相关论文9月4日发表于《自然-化学》。

研究者描述了一个系统的方法来产生模块化和刚性的重复蛋白低聚物，具有一致的C2到C8和超螺旋对称轴，可以很容易地通过重复传播扩展。从这些砌块出发，研究者证明了广泛的未结合纤维可以通过引入使单体错开的亲水性表面补丁进行系统设计，而这些纤维的几何构型可以通过改变单体中重复单元的数量以及亲水补丁的位置来精确调控。

据介绍，具有重合环状结构和超螺旋对称轴的分子体系在材料设计中具有相当大的优势，因为它们可以通过改变组成单体的长度而轻易延长或缩短。在蛋白质中，α-螺旋缠绕的线圈具有这种对称的、可扩展的结构，但受到螺旋原形体相对固定的几何形状和灵活性的限制。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41557-023-01314-x

《美国化学会志》

CO2电还原氧化铜中原子分散锡的亚稳态

香港城市大学研究团队报道了Operando-Mssbauer光谱跟踪选择性CO₂电还原氧化铜中原子分散锡的亚稳态。相关研究成果9月8日发表于《美国化学会志》。

亚稳态是最具活性的催化剂状态，它决定了整个催化性能和催化行为的规则。然而，由于反应过程中催化位点的不断演变，催化剂亚稳态的识别和稳定仍然具有很大的挑战性。

研究人员进行了操作¹¹⁹Sn-Mssbauer测量和理论模拟，以跟踪和确定氧化铜（Sn₁-CuO）中单原子Sn的亚稳态，用于CO₂高选择性电还原为CO。Operando-Mssbauer光谱清楚地确定了CuO基体中原子分散的Sn⁴⁺位点的动态演变，使Sn⁴⁺O₄Cu²⁺能够在CO₂RR条件下原位转化为亚稳态Sn⁴⁺O₃Cu⁺。结合准原位X射线光电子能谱、操作拉曼光谱和衰减全反射表面增强红外吸收光谱，证明了*CO在Sn⁴⁺O₃稳定的相邻Cu⁺位点上的促进解吸。

该工作为单Sn原子在原位调节Cu基催化剂电子结构中的作用提供了基本见解，这可能为开发用于CO₂高选择性电还原的高效催化剂铺平道路。

相关论文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.3c06738

《自然-遗传学》

血液中镶嵌染色体改变的突变率和适应性后果

英国剑桥大学Caroline J. Watson和Jamie R. Blundell揭示了血液中镶嵌染色体改变的突变率和适应性后果。相关研究成果9月11日在线发表于《自然-遗传学》。

利用英国生物库（UK Biobank）约50万名参与者血液中的镶嵌染色体改变（mCA）克隆大小估计值，研究人员估算了获得性杂合增益、丢失和拷贝中性丢失事件的突变率和适应性后果。大多数杂合性突变具有中度到高度的健康影响，但发生率较低，不到同等适合的单核苷酸变异少1/10以上。值得注意的例外是X和Y的镶嵌缺失，研究人员估计其突变率比常染色体mCA高出大约1000倍。

虽然大多数mCA随年龄增长而增加的方式与恒定增长率一致，但有些mCA表现出不同的行为，这表明它们的适应性可能取决于遗传变异、外在因素或适应性效应的分布。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41588-023-01490-z