Naturaleza" (Número 20220428) La guía impresa de esta semana
Compilado | Li Yan
"Nature", 28 de abril de 2022, volumen 604, número 7907
"Nature", abril de 2022, 28 de enero, volumen 604 , Número 7907
Astronomía
La inestabilidad del sistema solar primitivo fue causada por la dispersión del disco gaseoso
La inestabilidad del sistema solar primitivo El sexo es iniciado por la dispersión de un disco gaseoso Enlace:
/articles/s41586-022-04535-1
Resumen:
Aquí utilizamos simulaciones cinéticas para demostrar que la inestabilidad de los planetas gigantes puede deberse a la disipación de discos de gas. A medida que el disco de gas se evapora de adentro hacia afuera, su borde interior lo atraviesa y perturba dinámicamente la órbita de cada planeta. Las excursiones orbitales asociadas pueden provocar una compresión dinámica fuera del sistema y, en última instancia, inducir inestabilidad.
Dentro de parámetros astrofísicos factibles, simulamos la órbita final del sistema para que coincida con la del Sistema Solar. Por tanto, la inestabilidad de los planetas gigantes se produce cuando el disco de gas se disipa, lo que según observaciones astronómicas ocurre entre unos pocos millones y 10 millones de años después del nacimiento del sistema solar.
La formación de planetas terrestres se completó en las primeras etapas de la inestabilidad de los planetas gigantes; incluso pueden formarse planetas terrestres en crecimiento bajo su perturbación, lo que también explica la menor masa de Marte en relación con la Tierra.
Resumen:
Aquí utilizamos simulaciones dinámicas para demostrar que la inestabilidad de los planetas gigantes probablemente se debe a la dispersión de discos gaseosos. A medida que el disco gaseoso se evapora de adentro hacia afuera, su borde interior recorre y perturba dinámicamente la órbita de cada planeta. El desplazamiento orbital asociado crea una compresión dinámica fuera del sistema, lo que en última instancia induce inestabilidad. Dentro de los parámetros astrofísicos factibles, la órbita final de nuestro sistema simulado coincide con la órbita del sistema solar. Por tanto, la inestabilidad de los planetas gigantes se produce cuando el disco gaseoso se disipa, lo que según observaciones astronómicas debería ocurrir entre unos pocos millones y 10 millones de años después del nacimiento del planeta. Por tanto, la inestabilidad de los planetas gigantes se produce con la disipación del disco gaseoso, que según las observaciones astronómicas se produce entre varios millones y 10 millones de años después del nacimiento del sistema solar.
Los planetas terrestres en crecimiento pueden incluso verse perturbados por esto, lo que explica la menor masa de Marte en relación con la Tierra. Física
Estados cuánticos enlazados observados en imanes topológicos
Estados cuánticos enlazados observados en imanes topológicos
Autor: Ilya- Ilya Belopolski, Guo Guo: Ilya Belopolski, Guoqing Chang, Tyler A. Cochran, Zi-Jia Cheng et al
Enlace:
Observaciones de estados cuánticos de eslabones de cadena en imanes topológicos
/artículos/ s41586-022-04512-8
Resumen:
Aquí informamos un invariante de número de conexión inusual (teoría de la torsión) asociado con bucles de cruce de bandas de electrones en ferroimanes simétricos en espejo. Utilizando métodos espectroscópicos de última generación, observamos directamente tres bucles simples entrelazados en la zona T3 Brillouin del cuerpo tricíclico del material.
Encontramos que cada anillo conecta dos veces los otros anillos. Al estudiar este estado cuántico de eslabones de cadena mediante espectroscopia de sistemas, dibujamos claramente su diagrama de cadenas y, por analogía con la teoría de nudos, dedujimos que su número de cadena es (2,2,2) y lo determinamos directamente a partir de datos experimentales constantes. estructura.
Además, predecimos y observamos un estado límite de Seyfert en la superficie de la muestra, que está protegida por enlaces masivos, lo que indica la existencia de una respuesta significativa de los límites del cuerpo de Seyfert. Nuestras observaciones de cadenas de bucles cuánticos avanzan en las aplicaciones de la teoría de la torsión en la exploración de materia cuántica magnética y superconductora.
Resumen:
Aquí presentamos un invariante de número de conexión inusual (teoría de la unión) asociado con bucles de cruce de bandas de electrones en ferroimanes simétricos en espejo.
Utilizando métodos espectroscópicos de última generación, observamos directamente tres anillos de degeneración entrelazados en la zona de Brillouin del triplete de vidrio triple (T3) de este material. Encontramos que cada anillo une dos veces a otro anillo. Mediante estudios espectroscópicos de este estado cuántico de bucle vinculado, mapeamos explícitamente su vínculo y concluimos que, similar a la teoría de nudos, exhibe un número de vínculo (2, 2, 2), por lo que directamente a partir de los datos experimentales se determina la estructura invariante. Además, predecimos y observamos que en la superficie de nuestra muestra, el número de eslabones para cada anillo es el doble. En la superficie de nuestra muestra, observamos estados límite de Seyfert protegidos por anillos unidos en masa, lo que indica que la correspondencia entre límites en masa de Seyfert es significativa. -Nuestras observaciones de los enlaces de bucles cuánticos nos llevaron a aplicar la teoría de las uniones a la exploración de la materia cuántica magnética y superconductora. Nuestras observaciones de los enlaces de bucles cuánticos nos llevaron a aplicar la teoría de las uniones para explorar la materia cuántica magnética y superconductora.
Diodos Josephson sin campo en heteroestructuras de van der Waals
Diodos Josephson sin campo en heteroestructuras de van der Waals
Autor : Wu Heng, Wang Yaojia, Wang Junpeng: Wu Heng, Wang Yaojia, Xu Yuanfeng, Pranava K. Sivakumar, Chris Pasco, Ulderico Filippozzi, Stuart S. P Parkin, Zeng Yujia, Tyrel McQueen y Mazhar N. Ali Ali
Enlace:
/articles/s41586-022-04504-8
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/articles/s41586-022-04504-8
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Resumen:
Aquí logramos el diodo Josephson.
Nuestra investigación muestra que incluso en ausencia de un campo magnético, la unión es superconductora bajo flujo de corriente directo y resistiva bajo flujo de corriente negativo. El comportamiento de ΔIc (diferencia entre corrientes críticas positivas y negativas) es simétrico con respecto al campo magnético y el acoplamiento de Josephson puede demostrarse mediante el modelo de Fraunhofer.
Al mismo tiempo, hemos logrado una rectificación estable de media onda de excitación de onda cuadrada con una densidad de corriente de conmutación extremadamente baja, una alta relación de rectificación y una alta robustez. Este comportamiento no recíproco viola fuertemente la conocida relación de Josephson, abriendo la puerta al descubrimiento de nuevos mecanismos y fenómenos físicos a través de la integración de materiales cuánticos con uniones de Josephson, y brindando nuevas vías para dispositivos cuánticos superconductores.
Resumen:
Aquí, realizamos un diodo Josephson fabricando una simetría de inversión que rompe la heteroestructura de Van der Waals. Mostramos que la unión puede superconducir bajo corriente directa incluso en ausencia de un campo magnético. El comportamiento de ΔIc (diferencia entre corrientes críticas positivas y negativas) bajo un campo magnético es simétrico y el acoplamiento de Josephson se demuestra mediante el modo Fraunhofer. Además, se consigue una rectificación estable de media onda de la excitación de onda cuadrada con corrientes de conmutación extremadamente bajas. Este comportamiento no recíproco viola fuertemente la conocida relación de Josephson, abriendo la puerta al descubrimiento de nuevos mecanismos y fenómenos físicos a través de la integración de materiales cuánticos con uniones de Josephson, y brindando nuevas vías para dispositivos cuánticos superconductores.
Química e Ingeniería Química
Ingeniería asistida por aprendizaje automático de la despolimerización e hidrolasa del PET
Ingeniería asistida por aprendizaje automático de la enzima de degradación del PET
Autor: Hongyuan Lu, Daniel J. Diaz, Natalie M. K. Koh y J.C. K. Jr.Daniel J. Diaz, Natalie J. Czarnecki, Congzhi Zhu et al
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/ artículos/s41586-022-04599-z
Resumen:
Aquí utilizamos algoritmos de aprendizaje automático basados en estructuras para diseñar hidrolasas de PET estables y activas.
En comparación con la enzima PET de tipo salvaje, nuestro panel mutante (FAST-PETase: PETasa funcional, activa, estable y tolerante) contiene 5 mutaciones y exhibe una alta actividad de hidrólisis de PET superior en comparación con las alternativas de tipo salvaje y diseñadas.
Demostramos que la enzima FAST-PET puede degradar completamente casi todos los 51 PET de consumo en 1 semana y que la enzima FAST-PET puede despolimerizar botellas de agua comerciales y botellas de plástico enteras con un pretratamiento térmico a 50 grados Celsius. de la fracción amorfa no tratada de las botellas de agua. También demostramos que FAST-PETase se puede utilizar para hidrolizar la fracción amorfa no tratada de botellas de agua.
Finalmente, demostramos un proceso de reciclaje de PET de circuito cerrado mediante la resintetización de PET utilizando FAST-PETase y monómeros reciclados. En conjunto, nuestros resultados demuestran un enfoque viable para el reciclaje enzimático de plástico a escala industrial.
Resumen:
Aquí utilizamos un algoritmo de aprendizaje automático basado en estructuras para diseñar una PET hidrolasa robusta y activa. En comparación con la PETasa de tipo salvaje, nuestro panel de mutantes y estructuras (FAST-PETase: PETasa funcional, activa, estable y tolerante) contiene cinco mutaciones (N233K/R224Q/S121E de la predicha y D186H de la estructura /R280A), actividad de hidrólisis de PET a 30 a 50°C y un cierto rango de pH. Demostramos que el PET posconsumo no tratado procedente de 51 productos termoformados diferentes se degrada casi por completo. Nuestro estudio demostró que el PET posconsumo no tratado procedente de 51 productos termoformados diferentes fue casi completamente degradado por FAST-PETase en 1 semana. FAST-PETase también despolimeriza la fracción amorfa de botellas de agua comerciales sin tratar y botellas de agua enteras llenas en caliente a 50°C. Finalmente, demostramos un proceso de reciclaje de PET de circuito cerrado utilizando FAST-PETase y materiales resintetizados. Finalmente, demostramos un proceso de reciclaje de PET de circuito cerrado que utiliza FAST-PETase y resintetiza PET a partir de monómeros reciclados. En conjunto, nuestros resultados demuestran un enfoque viable para el reciclaje enzimático de plástico a escala industrial.
Método de reutilización diseñado por ordenador para convertir residuos químicos en medicamentos
Método de reutilización diseñado por ordenador para convertir residuos químicos en medicamentos
Autor: Agnieszka Wo?Agnieszka Wo ?os, Dominik Koszelewski, Rafa?Roszak, Sara Szymku?
Enlace:
Esquema de reutilización diseñado por computadora para convertir desechos químicos en medicamentos
/articles/s41586-022-04503-9
Resumen:
La industria química continúa produciendo grandes cantidades de residuos químicos, por lo que las soluciones de "química circular" están diseñadas para convertir eficazmente los residuos materiales en la "química circular" es muy importante. Por lo tanto, es necesario diseñar procedimientos de "química circular" para convertir eficientemente materiales de desecho en productos valiosos. Aquí mostramos cómo las computadoras con amplios conocimientos sintéticos pueden ayudar a resolver este difícil problema.
Utilizando la plataforma Forward Synthesis Allchemy, generamos una vasta red sintética a partir de aproximadamente 200 residuos químicos reciclados a escala comercial, a partir de los cuales se recuperaron decenas de miles de vías para producir alrededor de 300 productos farmacéuticos y pesticidas importantes. y estas síntesis luego se clasifican algorítmicamente de acuerdo con métricas químicas sostenibles aceptadas.
Validamos experimentalmente varias de estas vías, incluidas demostraciones industriales del mundo real en la plataforma química móvil Pharma On Demand. La adopción generalizada de este algoritmo de utilización de residuos podría acelerar la reutilización productiva de productos químicos, evitar incurrir en costos de almacenamiento o eliminación de residuos y, potencialmente, incluso evitar daños ambientales.
Resumen:
Dado que la industria química continúa produciendo grandes cantidades de residuos químicos, se deben diseñar soluciones de "química circular" para reconvertir eficientemente al menos algunos de estos materiales inútiles en productos útiles. Aquí mostramos cómo las computadoras con amplios conocimientos sintéticos pueden ayudar a abordar este desafío. Utilizando la plataforma Forward Synthesis Allchemy, generamos enormes redes sintéticas que constan de aproximadamente 200 productos químicos de desecho reciclados a escala comercial, de las cuales extrajimos decenas de miles de toneladas de productos químicos de desecho y los utilizamos para crear nuevos productos. Validamos experimentalmente varias de estas rutas, incluida una demostración industrial realista en una plataforma de química de procesos de "productos farmacéuticos bajo demanda". También es probable que se adopten ampliamente los algoritmos computarizados de conversión de desechos en desechos. La adopción generalizada de algoritmos computarizados de conversión de residuos en riqueza podría acelerar la reutilización productiva de sustancias químicas que, de otro modo, generarían costos de almacenamiento o eliminación o incluso causarían daños al medio ambiente.
Utiliza óxido nitroso para catalizar la síntesis de fenol
Utiliza óxido nitroso para catalizar la síntesis de fenol
Utiliza óxido nitroso para catalizar la síntesis de fenol
Autor.
Autor: Franck Le Vaillant, Ana Mateos Calbet, Silvia González-Pelayo, Edward J. Reijerse, Shengyang Ni, Julia Busch & Josep Cornella
Enlace:
/articles/s41586-022-04516-4
Resumen:
Aquí, informamos la conversión catalítica de hidrocarburos halogenados aromáticos a fenol en condiciones suaves (temperatura ambiente, 1. Este paso de enlace CO organometálico completamente diferente es diferente del método actual basado en reflexión de reducción-eliminación. El método es posible.
Este proceso cataliza el centro de níquel a través de ligandos de bipiridilo. Este método es estable, suave, altamente selectivo, puede acomodar grupos funcionales sensibles a las bases y puede modificarse a partir de grupos funcionales de síntesis de fenol a partir de haluros con alto contenido de arilo. p>
Aunque este enfoque no proporciona una solución para reducir las emisiones de óxido nitroso, proporciona una reevaluación modesta de la abundancia de óxido nitroso como fuente de oxígeno. Se proporciona un modelo
Resumen:
Aquí informamos la inserción inusual de N2O en Ni? eso es diferente de las estrategias actuales basadas en la eliminación reductiva. La estrategia es un enfoque catalítico alternativo para la conversión de haluros de arilo en fenoles. El ligando de bipiridina centrado en níquel es selectivo, capaz de acomodar grupos funcionales sensibles a bases y permite la síntesis de. fenoles de haluros de arilo altamente funcionales Si bien esta opción no proporciona una solución para reducir las emisiones de óxido nitroso, proporciona un modelo reactivo para reutilizar suavemente abundante óxido nitroso como fuente de oxígeno, pero representa un modelo reactivo para la revalorización suave de. abundante N2O como fuente de O.