摘要：为了更好的将输电线路用于LHC，研究人员利用电流转换器将超导线路与磁体连接，能够传输高达100,000安培的电流，并通过“高温”超导材料ReBCO（稀土钡铜氧化物）来连接供应磁体电流的引线。根据Physical ReviewLetters杂志上的一项研究表明，法国和日本的研究人员发现了一种基于铀的材料中存在一种理论上的非常规超导性。

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研究人员开发出一种新的生产和提取异丁醇的方法

随着气候变化的日益严重，以及我们对化石燃料和石油生产国的依赖，人们对使用异丁醇代替乙醇作为汽油添加剂越来越感兴趣。但是，用生物技术生产异丁醇很困难，且成本高。近日，伍斯特理工学院(WPI)研究人员开发出了一种新的生产和提取异丁醇的方法。这项研究发表在NatureCommunications上。

研究小组让细菌在以超临界二氧化碳为溶剂的抗菌液里生长，并向抗菌液中添加产生异丁醇的基因，再将细菌分离出来，从而生产出异丁醇。结果表明，与传统制造工艺相比，生物燃料的生产能耗可减少5倍，成本更低、效率更高、更环保。

研究人员拿着一种异丁醇样品（来源：伍斯特理工学院）

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02

新型输电线路诞生，能够输送高达10万安培的电流

用于欧洲核子研究中心（CERN）的下一代粒子加速器（大型强子对撞机（LHC））的新型输送电路，是第一条能够在相对较小直径的管道内输送大量电流的超导输电线路，它长达60米，可输送40000安培的电流，是相同尺寸的普通铜线电缆所输送电流的20倍。该输电线路的电缆由二硼化镁（MgB2）超导材料制成，无电阻，不产生任何损耗。但电缆必须在25K（-248℃）的低温下才能工作，因此研究人员使用低温恒温器作隔热管，氦气作冷却剂。为了更好的将输电线路用于LHC，研究人员利用电流转换器将超导线路与磁体连接，能够传输高达100,000安培的电流，并通过“高温”超导材料ReBCO（稀土钡铜氧化物）来连接供应磁体电流的引线。

该成果极具创新性，使得外界各公司考虑能否用这种新型输电线路代替传统来输送电力。

用于连接LHC演示系统的实验台（来源：CERN）

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研究揭示了厌氧氨氧化细菌产生能量的秘密

厌氧氨氧化（简称anammox）是生物地球化学氮循环中的一个主要过程，其中亚硝酸盐和铵通过高度反应的中间体肼转化为N2和水。先前科研人员尚不清楚anammox细菌是如何将有毒肼转化为N2并收集在此过程中释放的极低势能的电子（-750 mV）。马克斯普朗克医学研究所的研究人员与其合作伙伴通过对细菌中的肼脱氢酶（简称HDH）的晶体结构和低温电子显微镜进行结构研究，发现HDH是一种1.7 MDa多蛋白复合物，含有跨越整个复合物的192个血红素基团的扩展电子转移网络。这种独特的分子排列方式表明蛋白质储存和释放是从肼转化而来。这是anammox过程十分重要的最后一步。这一科研成果于今年4月份被发表在了“Science Advances”杂志上。

氮循环（左图）；厌氧氨氧化细菌促进亚硝酸盐转化为氮气的过程（右图）（来源：MPI for Medical Research）

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研究人员揭开了30年来铀基材料作为超导体的神秘面纱

根据Physical ReviewLetters杂志上的一项研究表明，法国和日本的研究人员发现了一种基于铀的材料中存在一种理论上的非常规超导性。并且通过使用非常高的压力和磁场，证明了铀基材料UBe13的三重超导性。三重超导是电子以平行自旋状态成对存在的现象。研究人员说：“尽管上个世纪在各种金属体系中发现了许多超导体，但迄今为止，关于三重态超导性的明确例子还很少。而该研究中的低温压力实验为UBe13中的自旋三重态超导性提供了强有力的证据”。UBe13是最早发现的“重费米子”超导体之一。重费米子金属化合物中的电子量是普通金属中电子的1000倍。研究团队测量了UBe13在极低温度下不同高压下的超导性，并成功的应用理论模型进行了解释。其非常规超导基态也进一步解释了高磁场下铀基材料的三重超导性。除了证明三重态的超导性，研究人员还指出UBe13的表面激发也可能适合物理学家观察理论Majorana费米子，一种可能在未来给量子计算带来革命性的变化的复合粒子。

在金刚石细胞中建立UBe13的交流磁化率和电阻率（来源：Yusei Shimizu）

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05

科学家开发出自由悬浮的超薄有机半导体薄膜

迄今为止有机半导体一直都是设计在支撑基材上的，但基材的存在不可避免地会对电荷载流子迁移率等产生影响，因此可能会影响和扭曲材料固有的自然过程。慕尼黑大学(LMU)的科学家开发了一种制造自由悬浮超薄有机半导体薄膜的方法，相关文章已发表至Advanced Materials。该薄膜仅有两到三层材料，纳米级厚度并且没有支撑基底，虽然仅有范德华力，但仍具有很高的晶体质量，出色的稳定性和电性能。通过依赖于温度的电荷传输测量，证实这种薄膜是电子去耦的。不过该团队是第一个成功制备这种薄膜的团队，更为之后详细研究薄膜中的电荷传输奠定了基础。

无基底自由悬浮的超薄有机半导体薄膜（来源：LMU）

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06

研究人员通过中子成像技术追踪电池电极中的锂离子运动

到2023年，锂离子电池的全球市场价值有望达到470亿美元，但由于诸如充放电周期长、预期使用寿命等因素持续限制了锂离子电池在电动汽车等重型应用中的使用。近日，美国弗吉尼亚大学的研究人员们在橡树岭国家实验室（ORNL）采用中子成像技术，选用两种电极活性材料“钛酸锂和锂钴氧化物”的薄烧结与厚烧结样本，探查了锂离子电池并深入理解了电池材料和结构的电化学特性。锂对于中子来说具有很大的吸收系数并且中子的穿透性高，所以科研人员能跨越包含电极和电解质的整个活性区域来追踪锂。科研人员研究了锂在电池中的运动方式，通过提升电极的锂运动有望设计出以更快速度充放电的锂电池。他们的这一研究成果近期发表在了Power Sources期刊上。

（图片来源：ORNL /Genevieve Martin ）

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有机阴极诞生，助力高性能固态钠离子电池

休斯顿大学的研究人员开发了一种PTO材料做成的有机阴极，可显著提高电池的稳定性和能量密度。该有机阴极使得在循环期间形成的电解质和阴极之间的电阻界面是可逆的，这可延长电池的循环寿命，并且有机阴极的柔韧性使其能够与固体电解质的界面处保持紧密接触，即使在循环期间阴极膨胀和收缩时也是如此。界面可逆性的关键是使固态电池能够在不牺牲循环寿命的情况下达到更高的能量密度。固态钠离子电池有望以更低的成本提高安全性，来替代可以储存高能量的具有液体电解质的锂离子电池。该论文发表在Joule杂志上。

（图片来源：CC0 Public Domain）

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