“小柯”秀

《物理评论A》

研究揭示量子内能局部定义约束

巴西圣保罗大学Frederico Brio团队研究了量子内能局部定义的约束情况。相关研究成果10月13日发表于《物理评论A》。

研究探讨了开放量子系统内能的通用定义，并对其可能的性质进行了约束。研究人员认为，要将这样的定义视为有条件的，只能使用局部资源，即开放系统的约化密度算子ρ及其时间导数来确定。最简单的结构是一个泛函U(ρ,ρ)。然而，研究人员通过两个量子比特处于纯联合状态发现，如果要普遍恢复全局公认的内能，函数关系就不能那么简单。在没有进一步的假设或近似方案的情况下，该研究探讨了一个说明性的反例，并讨论了一般约束的可能性。

量子热力学的最新研究进展主要集中在更基本的系统上，接近单个量子比特极限的环境开始起作用，这些环境具有关联性、强耦合和远离平衡特性。在这种情况下，显然需要重新审视基本物理量，以确保对量子系统的准确描述和理解。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1103/PhysRevA.108.042209

科学家提出啁啾分数受激理论

美国史蒂文斯理工学院Svetlana Malinovskaya团队等提出啁啾分数受激拉曼绝热通道理论。相关研究成果10月13日发表于《物理评论A》。

在这项研究中，研究人员提出一种使用频率啁啾脉冲（CFSTIRAP），建立了分数受激拉曼绝热通道理论（FSTIRAP）。他们分析了CFSTIRAP在双光子失谐情况下生成相干叠加态的能力，这种方法能够最大程度提高初始态和目标态之间的相干性。研究人员证明了脉冲啁啾可以使FSTIRAP在所需的双光子共振条件下实现绝热通过。

通过选择合适的啁啾率|α|=|δ|/(tp-ts)，他们发现在双光子失谐和啁啾率的广泛范围内，可以在两种最终状态之间实现绝热通道达到预定状态。这一方案将扩大量子控制方法的应用范围，并有助于进一步改进量子成像、传感和计量技术。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1103/PhysRevA.108.043710

《自然》

全烷基化硅烷的卤代脱烷基反应

德国柏林工业大学Martin Oestreich团队介绍了一种芳基离子催化的全烷基化硅烷的卤代脱烷基反应。相关论文成果10月11日发表于《自然》。

研究团队介绍了一种芳基离子催化的卤化脱烷基反应，能将Me4Si和相关的季硅烷有效转化为各种功能化衍生物。

该反应以烷基卤化物和芳烃溶剂为主体：烷基卤化物是卤源，最终与芳烃发生付-克烷基化反应，使催化剂再生。

这种自上而下的卤代脱烷基方法具有独特优势，例如有助于含硅药物前体的合成过程。此外，与烷基链相连的较为惰性的Me3Si基团的化学选择性氯去甲基化，以及随后的氧化降解，被证明是进入Tamao - Fleming醇合成的一个入口。

有机硅不存在于自然界，但现代化学很难想象没有硅与碳结合的情况。虽然从“直接工艺”中产生的含硅商品化学品成分看起来很简单，但选择性制备芳基取代和烷基取代功能化的硅化合物并非易事。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06646-9

全球宏基因组学揭示功能性暗物质

希腊基础生物医学研究所副教授Georgios Pavlopoulos等通过全球宏基因组学揭示了功能性暗物质。相关研究成果10月11日发表于《自然》。

研究人员开发了一种计算方法，从宏基因组的序列空间生成无参考蛋白家族。他们分析了26931个宏基因组，鉴定出11.7亿个长度超过35个氨基酸的蛋白质序列，与来自102491个参考基因组或Pfam数据库的任何序列没有相似性。

使用大规模并行图基聚类技术，研究人员将这些蛋白质分组到106198个超过100个成员的新序列中，这比利用相同方法从参考基因组聚类得到的蛋白质家族数量翻了一番。

研究人员根据它们的分类、栖息地、地理和基因邻近分布对其进行了注释，在序列多样性充足的情况下预测了蛋白质的三维模型，并揭示了新的结构。

总的来说，这些结果揭示了一个极其多样化的功能空间，并突出了进一步探索微生物功能暗物质的重要性。

宏基因组编码了多种多样的蛋白质，反映出多种功能和活性。对这一巨大序列空间的探索来自对参考微生物基因组和这些基因组的蛋白质家族的比较分析。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06583-7

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