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私人飞机排放飙升、线粒体分工新发现:一周科技要闻11月11日(星期一)消息,国外知名科学网站本周发布的学术研究成果涵盖了多个领域,从私人飞机排放的飙升,到线粒体内部的“劳动分工”,再到新型材料和可再生能源存储的突破,以及海洋毒性增加和数据存储新技术等。 私人飞机排放量激增,环保担忧加剧根据《自然》网站发布的一项研究,私人飞机的使用在过去四年中大幅增长,飞机数量、旅行次数和飞行距离均出现显著上升,导致该行业的二氧化碳排放量不断攀升
私人飞机排放飙升、线粒体分工新发现:一周科技要闻
11月11日(星期一)消息,国外知名科学网站本周发布的学术研究成果涵盖了多个领域,从私人飞机排放的飙升,到线粒体内部的“劳动分工”,再到新型材料和可再生能源存储的突破,以及海洋毒性增加和数据存储新技术等。
私人飞机排放量激增,环保担忧加剧
根据《自然》网站发布的一项研究,私人飞机的使用在过去四年中大幅增长,飞机数量、旅行次数和飞行距离均出现显著上升,导致该行业的二氧化碳排放量不断攀升。
这项由瑞典林奈大学研究团队进行的分析,收集了 2019 年至 2023 年的私人飞机飞行日志,并结合特定机型的燃料消耗数据,计算出私人飞机的排放量。研究结果显示,私人飞机数量在四年内增长了 28.4%,达到近 2.6 万架。总二氧化碳排放量从 1070 万吨增加到 1560 万吨,虽然平均每公里排放量有所下降,但整体排放量的增长趋势令人担忧。
研究人员指出,尽管与其他来源相比,私人航班的排放规模相对较小,但其高速增长的趋势不容忽视。他们强调,1560 万吨的排放量与全球排放量相比微不足道,但问题在于,如果个人可以排放数千吨二氧化碳而不承担任何后果,其他人为什么要减少排放?
线粒体“分工合作”:细胞能量生产和物质合成的新机制
《科学》杂志发表的一项研究揭示了单个细胞内线粒体存在“劳动分工”的新机制,部分线粒体专注于产生能量,而另一些则负责分子制造。这种分工可以帮助细胞更有效地愈合伤口,但也可能被癌细胞利用,加速其生长。
线粒体是细胞内的“能量工厂”,负责产生 ATP——一种为细胞活动提供能量的分子。同时,线粒体也是合成蛋白质和其他必要分子中某些氨基酸的重要来源。
然而,细胞只有有限数量的分子原料,线粒体需要在能量生产和物质合成之间进行权衡。为了合成氨基酸,线粒体必须转移原本用于制造 ATP 的分子,这可能会减少细胞产生的能量。
研究人员在培养液中培养小鼠细胞,迫使细胞仅从线粒体中获取能量,并发现即使在这种情况下,线粒体仍然能够合成氨基酸。进一步研究发现,一种名为 P5CS 的关键线粒体酶会聚集成链,帮助线粒体催化氨基酸合成的关键步骤。在缺乏营养的小鼠细胞中,P5CS 分子只在某些线粒体中聚集,如果阻止这种聚集,线粒体将无法再产生氨基酸。
有趣的是,研究人员发现,P5CS 蛋白质团块也存在于人类胰腺癌细胞的一些线粒体中,这与肿瘤通常生长超出血液供应范围,导致营养缺乏有关。
新材料助力下一代电子产品更快速、更高效、更透明
美国明尼苏达大学的研究人员研发出一种新型材料,有望推动下一代高功率电子产品更快、更透明、更高效的发展。这种人工设计材料能够加速电子移动速度,同时保持可见光和紫外光的透明度,突破了以往的记录。
该研究发表在《科学进展》期刊上,是半导体设计领域的一项重大突破。随着数字技术的不断发展,半导体设计对于全球价值数万亿美元的产业至关重要。从智能手机到医疗设备,几乎所有电子产品都依赖于半导体。
改进“超宽带隙”材料是推动这些技术发展的关键。这些材料即使在极端条件下也能有效导电,能够在高温下实现高性能,使其成为更耐用和坚固的电子产品的必要条件。
明尼苏达大学的研究人员创造了一种新型的透明导电氧化物,其特殊的薄层结构,可以在不牺牲导电性的情况下提高透明度。这一突破为高性能材料的需求提供了有希望的解决方案,为高功率光电器件的创新铺平了道路,这些器件可以在极端环境中运行。
可再生能源存储面临挑战,固态电池研究取得进展
美国橡树岭国家实验室(ORNL)的科学家正在研究一种新型电池的失效机制,寻找可再生能源固态存储的解决方案。他们的目标是实现间歇性产生的风能和太阳能的长期存储,使其能够作为电网的可靠能源得到更广泛的应用。
传统的电池通常使用液体电解质储存和释放能量,但ORNL 的研究人员开发了一种使用固体电解质的电池,这种电池更加耐用、储能能力更强,同时导电性也更高。
固体电解质被认为是电池发展的下一个前沿领域,但科学家必须解决其在高需求条件下的失效等挑战。
ORNL 的研究团队利用美国阿贡国家实验室的“先进光子源”大型同步加速器,观察到离子沉积在固体电解质的孔隙中,最终形成了导致短路的结构。这些信息可以用于改进固体电解质材料,从而支持可再生能源的长期存储。
海洋毒性不断增加,气候变化加剧污染物风险
一项由德国亥姆霍兹基尔海洋研究中心(GEOMAR)领导的研究表明,气候变化正在加剧海洋的毒性,海洋中重金属的含量可能会进一步增加。
研究结果发表在《通讯、地球与环境》期刊上,显示了气候变化对海洋微量元素含量的影响。较高的水温促进了海洋生物对汞等微量元素的利用率和吸收量,而海洋酸化则增加了铜、锌或铁等金属的溶解度和生物利用度。
此外,海洋中氧气含量的下降,尤其是在沿海地区和海底,强化了微量元素的毒性作用。
研究人员呼吁加大对新污染物及尚未充分研究的污染物的研究,制定更好的模式,并调整立法,以改善对海洋污染物影响的控制。
数据存储新技术:塑料中的信息直接访问
随着数据存储需求的增长,许多类型的数据需要长期保存。合成聚合物是传统存储介质的有效替代品,但传统的检索方法限制了单个聚合物链的长度,进而限制了其存储容量。
韩国首尔国立大学的一个研究团队开发了一种新方法,可以克服这一限制,可以直接访问特定数据位,而无需读取整个链。
该团队将大学地址编码为 ASCII,并将其与错误检测码一起翻译为二进制代码,存储在由两种不同单体组成的聚合物链中。化学激活时,这些链在相应位置断裂,获得了不同大小的片段,可以通过测序单独解码。
这项研究为大规模、长期数据存储提供了新的解决方案,并为未来以塑料为介质的数据存储技术开辟了新的可能性。
结束语
本周的科技要闻展示了科学家在各个领域取得的最新进展,从环境保护到材料科学,从能源存储到生物学,这些研究成果将对人类社会发展产生深远的影响。未来,科学家将继续努力探索未知领域,为人类创造更美好的未来。
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