粒子异性相吸，同性相斥？不一定，表现视溶剂而异

粒子异性相吸，同性相斥？不一定，表现视溶剂而异一项新的研究推翻了物理学的一项基本原理，证明了带类似电荷的粒子在溶液中可以相互吸引，正负电荷之间的效果因溶剂而异。这一发现对包括自组装和结晶在内的各种科学过程具有重大意义。这项研究揭示了界面上的溶剂结构在决定粒子间相互作用方面的重要性，挑战了人们长期以来的观念，表明有必要重新评估我们对电磁力的理解。资料来源：张康除了推翻长期以来的观点外，这些结果还对涉及不同长度尺度的粒子间和分子间相互作用的一系列过程，包括自组装、结晶和相分离，产生了直接影响。牛津大学化学系的研究小组发现，带负电荷的粒子在大的分离范围内相互吸引，而带正电荷的粒子则相互排斥，而酒精等溶剂的情况则相反。这些发现令人惊讶，因为它们似乎与电磁学的核心原理相矛盾，即同号电荷之间的作用力在所有距离上都是相斥的。现在，研究小组利用明视场显微镜追踪了悬浮在水中的带负电的二氧化硅微粒，发现这些微粒相互吸引，形成了六边形排列的团簇。然而，带正电荷的胺化二氧化硅微粒在水中没有形成团簇。研究小组利用一种考虑到界面溶剂结构的粒子间相互作用理论，确定了对于水中带负电荷的粒子来说，在较大的分隔距离上，有一种吸引力超过了静电排斥力，从而导致粒子团的形成。而对于水中带正电荷的粒子，这种由溶剂驱动的相互作用始终是排斥性的，因此不会形成集群。研究发现，这种效应与pH值有关：研究小组能够通过改变pH值来控制带负电的粒子是否形成团簇。无论酸碱度如何，带正电的粒子都不会形成团簇。自然而然地，研究小组想知道是否可以调换对带电粒子的影响，使带正电的粒子形成簇，而带负电的粒子不形成簇。通过将溶剂改为乙醇等与水具有不同界面行为的醇类，他们正是观察到了这一点：带正电荷的胺化二氧化硅颗粒形成了六角形簇，而带负电荷的二氧化硅则没有。研究人员认为，这项研究意味着对认识的根本性重新调整，将影响我们对制药和精细化工产品的稳定性或人类疾病中与分子聚集相关的病理功能失常等不同过程的思考方式。新发现还证明，我们有能力探测溶剂引起的界面电势的特性，例如其符号和大小，而这在以前被认为是不可测量的。领导这项研究的MadhaviKrishnan教授（牛津大学化学系）说："我真的为我的两名研究生以及本科生感到非常自豪，他们齐心协力，推动了这一基础性发现。"该研究的第一作者王思达（牛津大学化学系）说："即使已经看过无数遍，我仍然觉得看到这些粒子相吸很吸引人。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1423081.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1423081.htm

爱因斯坦再次正确：反物质像普通物质一样由于重力而“下落”

爱因斯坦再次正确：反物质像普通物质一样由于重力而“下落”根据《自然》杂志上发表的一篇新论文，欧洲核子研究组织的物理学家已经证明，反物质会像普通物质一样，由于重力而向下下落。这并不是一个特别令人惊讶的结果——如果发现反物质被引力排斥并向上“下落”，那将是一个重大新闻——但它确实告诉了我们更多关于反物质的信息，并使物理学家距离解决最重要的问题之一又近了一步。围绕着我们宇宙最早的时刻的难以捉摸的奥秘。顾名思义，反物质与普通物质完全相反，因为它是由反粒子而不是普通粒子组成的。这些反粒子的质量与其常规对应物相同。但就像照镜子左右颠倒一样，反粒子的电荷也颠倒了。因此，反电子将具有正电荷而不是负电荷，而反质子将具有负电荷而不是正电荷。当反物质遇到物质时，两种粒子都会湮灭，它们的总质量转化为纯能量。来源：投稿：@ZaiHuaBot频道：@TestFlightCN

科学家对质子的康普顿散射进行新的测量

科学家对质子的康普顿散射进行新的测量质子是一种位于原子核中的带有正电荷的核粒子。它是一个由夸克和胶子的基本构件组成的复合粒子。这些组成部分及其相互作用决定了质子的结构，包括其电荷和电流。当暴露在外部电场和磁场中时，这种结构会发生变形，这种现象被称为极化率。电磁极化率是对电磁场引起的变形的刚性的测量。通过测量电磁偏振率，研究人员可以了解到质子的内部结构。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1329173.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1329173.htm

科学家研发出用于去除水中雌激素的"毛状"磁性铁锈颗粒

科学家研发出用于去除水中雌激素的"毛状"磁性铁锈颗粒这些分子像毛发一样从球体表面伸出。通过在这些毛发的末端结合不同的化合物，可以使它们吸附不同类型的水性污染物。氧化铁颗粒本身具有超顺磁性，这意味着它们会被磁铁吸引，但不会相互吸引。这种特性使它们不会凝结在一起--因此它们可以被彻底混入被污染的水中--同时也使得随后只需用磁铁在液体中旋转，就能将它们从水中清除。当智能铁锈纳米粒子从水中被取出时，它们会带走吸附的污染物。甚至还可以随后将污染物从颗粒中释放出来，这样前者就可以安全地处理掉，而后者则可以重新利用。在以前的实验室测试中，智能铁锈曾被用来去除水样中的原油、微塑料颗粒和除草剂草甘膦。最近，埃尔兰根-纽伦堡的研究生卢卡斯-穆勒（LukasMüller）想知道，这项技术是否也能用于去除天然和合成雌激素。由于雌激素分子由带有轻微负电荷的大型类固醇体组成，他在智能铁锈颗粒上涂上了两种分子。其中一种带有特别长的"毛发"，而另一种则带正电荷。当这些分子在氧化铁球表面结合时，就会形成许多捕获雌激素的口袋。在对添加了雌二醇（最强效的雌激素）的水进行测试时，这种新型智能铁锈成功地从水中清除了这种激素。现在，进一步的研究将探索这项技术在实际条件下的效果如何，以及这种微粒可以重复使用多少次。由MarcusHalik博士领导的这项研究的全部结果将于本周在美国化学学会秋季会议上公布。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377531.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1377531.htm

中微子-光子相互作用：科学家揭开粒子物理学的神秘面纱

中微子-光子相互作用：科学家揭开粒子物理学的神秘面纱石川说："我们的研究成果对于理解一些最基本的物质粒子的量子力学相互作用非常重要。它们还可能有助于揭示太阳和其他恒星中目前鲜为人知的现象的细节"。中微子是最神秘的基本物质粒子之一。由于中微子几乎不与其他粒子发生任何相互作用，因此极难对其进行研究。它们呈电中性，几乎没有质量。然而，它们的数量却非常丰富，大量的中微子不断从太阳中流出，穿过地球，甚至穿过我们自己，却几乎没有任何影响。了解更多有关中微子的信息，对于检验和完善我们目前对粒子物理学（即标准模型）的理解非常重要。日全食，日冕清晰可见。"在正常的'经典'条件下，中微子不会与光子发生相互作用，"石川解释说，"然而，我们已经揭示了中微子和光子如何能够在极大规模的均匀磁场中发生相互作用--大到103千米--这种磁场出现在恒星周围被称为等离子体的物质形态中。等离子体是一种电离气体，这意味着它的所有原子都获得了或多或少的电子，使它们成为带负电或正电的离子，而不是地球上日常条件下可能出现的中性原子。"弱电霍尔效应及其影响研究人员所描述的相互作用涉及到一种名为"电弱霍尔效应"的理论现象。这是电与磁在极端条件下的相互作用，自然界的两种基本力--电磁力和弱作用力--在此融合为弱电。这是一个理论概念，预计只适用于早期宇宙的极高能条件或粒子加速器的碰撞中。研究得出了这种意想不到的中微子-光子相互作用的数学描述，即拉格朗日。它描述了有关该系统能量状态的所有已知信息。石川健三，该研究的第一作者和通讯作者。图片来源：SohailKeeganPinto石川说："除了有助于我们理解基础物理学之外，我们的研究还可能有助于解释日冕加热之谜。这是一个由来已久的谜团，它涉及太阳最外层大气--日冕--的温度远高于太阳表面温度的机制。我们的工作表明，中微子和光子之间的相互作用释放出能量，使日冕升温"。石川在总结发言中表达了他们团队的愿望："我们现在希望继续我们的工作，寻找更深入的见解，特别是在这些极端条件下中微子和光子之间的能量转移"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383901.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1383901.htm

开启热电技术的未来 - 科学家发现拥有超大塞贝克系数的材料

开启热电技术的未来-科学家发现拥有超大塞贝克系数的材料维也纳工业大学的研究人员发现，镍金合金是一种出色的热电材料，在将热量转化为电能方面具有无与伦比的效率。这一发现挑战了人们对热电金属的传统看法，为其在各种技术中的应用开辟了新的可能性。镍金合金热电效应示意图。资料来源：FabianGarmroudi利用热电发电并不是什么新鲜事。自20世纪中叶以来，它们一直被用于太空探索中产生电能，但热电也被用于日常应用，如便携式冰箱。此外，它们还可用于工业环境，将废热转化为绿色电力，这只是其中一种潜在的应用。热电效应基于带电粒子的运动，这些粒子从材料较热的一面迁移到较冷的一面。这就产生了一个电压，即所谓的热电电压，它抵消了电荷载流子的热激发运动。塞贝克系数以德国物理学家托马斯-约翰-塞贝克（ThomasJohannSeebeck）的名字命名，是衡量材料热电性能的重要参数。这里的重要条件是正负电荷之间不平衡，因为它们会相互补偿。MichaelParzer、FabianGarmroudi和AndrejPustogow（左起），背景是显示所有固体元素电子结构的周期表。图片来源：维也纳工业大学该研究的第一作者FabianGarmroudi解释说："虽然塞贝克早在200多年前就发现了普通金属的热电效应，但如今金属几乎不被视为热电材料，因为它们的塞贝克系数通常很低。一方面，铜、银或金等金属具有极高的导电性；另一方面，在大多数情况下，它们的塞贝克系数非常小。"性能卓越的镍金合金现在，维也纳工业大学固体物理研究所的物理学家们成功地找到了具有高导电性和超大塞贝克系数的金属合金。磁性金属镍与贵金属金混合后，其电子特性发生了根本变化。当加入约10%的镍后，金的淡黄色立即消失，热电性能迅速提高。塞贝克效应增强的物理根源在于电子随能量变化的散射行为，这种效应与半导体热电效应有着本质区别。描述所有固体元素电子结构的元素周期表。资料来源：FabianGarmroudi、MichaelParzer、AndrejPustogow由于镍原子的特殊电子特性，正电荷的散射比负电荷更强，从而产生了所需的不平衡，并因此产生了很高的热电电压。"想象一下两位选手之间的赛跑，其中一人在自由跑道上奔跑，而另一人则必须通过重重障碍。当然，在自由跑道上的那个人比对手跑得更快，而对手则不得不放慢速度，更频繁地改变方向。"该研究的资深作者安德烈-普斯托戈夫（AndrejPustogow）这样比较金属热电中的电子流。在本文研究的合金中，正电荷被镍电子强烈分散，而负电荷几乎不受干扰地移动。镍金合金具有极高的导电性，同时又具有很高的塞贝克系数，因此其热电功率因数值创下了历史新高，远远超过了传统半导体的热电功率因数值。FabianGarmroudi解释说："在相同的几何形状和固定的温度梯度下，产生的电能比任何其他已知材料都要高出许多倍。此外，高功率密度可能会在未来大规模应用于日常领域。以目前的性能为例，智能手表已经可以利用佩戴者的体温自动充电。"镍金合金仅仅是个开始"尽管黄金是一种昂贵的元素，但我们的工作代表了一种概念验证。我们能够证明，不仅半导体，金属也能表现出良好的热电特性，从而使其适用于各种应用。"该研究的主要作者之一MichaelParzer解释说："与半导体相比，金属合金具有各种优势，尤其是在热电发电机的制造过程中。"研究人员能够通过实验证明镍金合金是非常好的热电材料并非偶然。MichaelParzer说："甚至在开始实验工作之前，我们就通过理论模型计算出了哪种合金最合适。目前，该研究小组还在研究不需要昂贵的金元素的其他有前途的候选材料。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1397533.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1397533.htm