主要观点总结
这篇文章涵盖了关于天文学、物理学、化学、地球科学和深度学习在南极冰架流动规律的应用等领域的科学研究成果。包括银河系内星际尘埃消光曲线的三维地图、手性超分子半导体薄膜的圆偏振电致发光、压电性在半赫斯勒窄带隙半导体中的观察、硝基芳烃的激发态构型实现芳烃优先于烯烃进行氧化裂解、地质资源生产受区域水资源可用性的制约和深度学习南极冰架的流动规律等
关键观点总结
关键观点1: 银河系内星际尘埃消光曲线的三维地图
通过测量恒星的光消光曲线，绘制了银河系内三维消光曲线参数图，为天文观测提供了改良的消光校正工具，发现消光与尘埃颗粒的生长有关。
关键观点2: 手性超分子半导体薄膜的圆偏振电致发光
报道了手性有序超分子组装中的绿色圆偏振发光，在三氮杂芴（TAT）系统中观察到不对称性达24%的现象。通过将角动量与价带和导带耦合，产生观察到的圆偏振电致发光。
关键观点3: 压电性在半赫斯勒窄带隙半导体中的观察
报道了在半赫斯勒（HH）窄带隙半导体TiNiSn、ZrNiSn和TiCoSb中观察到的压电效应。这些材料在高温应用中具有潜力。
关键观点4: 硝基芳烃的激发态构型实现芳烃优先于烯烃进行氧化裂解
通过使用光激发硝基芳烃，实现了在烯烃存在的情况下，氧化裂解转向芳烃的化学反应。
关键观点5: 地质资源生产受区域水资源可用性的制约
揭示了区域水资源可用性对地质资源生产的制约，发现资源开采已大大超过区域水资源限制。
关键观点6: 深度学习南极冰架的流动规律
结合遥感数据和物理知识的深度学习，分析了南极冰架的流动规律，发现冰的流动遵循特定的流变规律，这一发现对于预测南极冰盖未来的质量损失至关重要。
正文
编译 | 未玖
Science
, 14 MAR 2025, VOL 387, ISSUE 6739
《科学》
2025年3月14日，第387卷，6739期
Three-dimensional maps of the interstellar dust extinction curve within the Milky Way galaxy
银河系内星际尘埃消光曲线的三维图
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作者：XIANGYU ZHANG AND GREGORY M. GREEN
▲ 链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado9787
▲ 摘要：
星际尘埃颗粒通过吸收和散射导致背景天文光源的光消光。消光曲线的光谱形状取决于尘埃的组成。
研究组用低分辨率光谱测量了1.3亿颗恒星的消光曲线。通过反演这些数据，绘制了银河系内三维和麦哲伦星云内二维的消光曲线参数R(V)。这些地图为天文观测提供了改良的消光校正工具。
研究组发现R(V)随消光而变化，与低消光区尘埃颗粒的吸积生长和高消光区尘埃颗粒的凝聚生长相一致。恒星形成区域的R(V)值较高，表明这些区域要么优先破坏小尘埃颗粒，要么额外供应大尘埃颗粒。
▲ Abstract：
Interstellar dust grains cause extinction (absorption and scattering) of light from background astronomical sources. The spectral shape of the extinction curve depends on the dust composition. We used low-resolution optical spectra to measure the extinction curve of 130 million stars. By inverting these data, we mapped the extinction curve parameter R(V) within the Milky Way in three dimensions and within the Magellanic Clouds in two dimensions. These maps provide improved extinction corrections for astronomical observations. We find that R(V) varies with extinction, consistent with dust grains growing by accretion in low-extinction regions and by coagulation in higher-extinction regions. Star-forming regions have high R(V) values, indicating either preferential destruction of small dust grains or additional supply of large dust grains in those regions.
Circularly polarized electroluminescence from chiral supramolecular semiconductor thin films
手性超分子半导体薄膜的圆偏振电致发光
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作者：RITUPARNO CHOWDHURY, MARCO D. PREUSS, HWAN-HEE CHO, JOSHUA J. P. THOMPSON, SAMARPITA SEN, TOMI K. BAIKIE, ET AL.
▲ 链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt3011
▲ 摘要：
当前有机发光二极管（OLED）技术使用了分子主体中的发光分子。
研究组报道了手性有序超分子组装中的绿色圆偏振发光（CPL），在三氮杂蒽（TAT）系统中具有24%的不对称性。他们发现TAT组装成螺距为六个分子的螺旋结构，通过将角动量与价带和导带耦合，产生了所观察到的CPL。
在结构不匹配的“主体”材料中，TAT作为“客体”的共升华可实现薄膜的制造，其中掺杂剂和主体通过热触发纳米相分离来原位实现手性结晶，同时保持薄膜的完整性。这种OLED的外量子效率高达16%，电致发光不对称性≥10%。手性超结构的真空沉积为探索手性驱动的光学现象和输运现象提供了新的机会。
▲ Abstract：
Current organic light-emitting diode (OLED) technology uses light-emitting molecules in a molecular host. We report green circularly polarized luminescence (CPL) in a chirally ordered supramolecular assembly, with 24% dissymmetry in a triazatruxene (TAT) system. We found that TAT assembled into helices with a pitch of six molecules, associating angular momentum to the valence and conduction bands and obtaining the observed CPL. Cosublimation of TAT as the “guest” in a structurally mismatched “host” enabled fabrication of thin films in which chiral crystallization was achieved in situ by thermally triggered nanophase segregation of dopant and host while preserving film integrity. The OLEDs showed external quantum efficiencies of up to 16% and electroluminescence dissymmetries ≥10%. Vacuum deposition of chiral superstructures opens new opportunities to explore chiral-driven optical and transport phenomena.
Piezoelectricity in half-Heusler narrow-bandgap semiconductors
半赫斯勒窄带隙半导体中的压电性
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作者：YI HUANG, FU LV, SHEN HAN, MENGZHAO CHEN, YUECHU WANG, QIANHUI LOU, ET AL.
▲ 链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads9584
▲ 摘要：
压电性主要在非中心对称绝缘体或宽带隙半导体中观察到。
研究组报道了半赫斯勒（HH）窄带隙半导体TiNiSn、ZrNiSn和TiCoSb中观察到的压电（PE）效应。这些材料的剪切PE应变系数在ZrNiSn和TiCoSb中分别达到约38和33 pC/N，这是非中心对称非极性材料中的较高值。
研究组展示了一种基于TiCoSb的PE传感器，其具有很大的电压响应，能够为电容器充电。HHs中的PE效应在高达1173 K的温度下保持热稳定性，凸显了其在高温应用中的潜力。该观察结果表明，这些HH窄带隙半导体有望应用于先进多功能技术领域。
▲ Abstract：
Piezoelectricity is primarily observed in noncentrosymmetric insulators or wide bandgap semiconductors. We report the observation of the piezoelectric (PE) effect in half-Heusler (HH) narrow-bandgap semiconductors TiNiSn, ZrNiSn, and TiCoSb. These materials exhibit shear PE strain coefficients that reach ~38 and 33 picocoulombs per newton in ZrNiSn and TiCoSb, respectively, which are high values for noncentrosymmetric nonpolar materials. We demonstrated a TiCoSb-based PE sensor with a large voltage response and capable of charging a capacitor. The PE effect in HHs remains thermally stable up to 1173 kelvin, underscoring their potential for high-temperature applications. Our observations suggest that these HH narrow-bandgap semiconductors may find promising applications for advanced multifunctional technologies.
