單粒子催化中多頻振蕩解析與納米級界面通信

在多相催化研究中，單個粒子的單個納米面的反應(yīng)性通常是不可分辨的。

研究人員將原位場發(fā)射電子顯微鏡應(yīng)用于彎曲銠晶體（半徑為650納米）的頂端，提供了振蕩催化氫氧化的高空間分辨率（~2納米）和時間分辨率（~2毫秒），對單個面上的吸附物種和反應(yīng)前沿進行了成像。

以離子水為成像物質(zhì)，用場離子顯微鏡對活性部位進行直接成像。研究人員分別監(jiān)測了不同結(jié)構(gòu)的納米晶面的催化行為和它們之間的耦合程度，觀察到有限的面間耦合、夾帶、頻率鎖定和重構(gòu)引起的空間耦合崩潰。實驗結(jié)果得到了隨時間變化的氧物種覆蓋度和振蕩頻率的微動力學(xué)模型的支持。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/science.abf8107

幾何擠壓至最低朗道能級

在磁場中旋轉(zhuǎn)的粒子和帶電粒子之間的等效關(guān)系涉及各種各樣的現(xiàn)象，如自旋原子核、天氣模式和量子霍爾效應(yīng)。對于這樣的系統(tǒng)，量子力學(xué)規(guī)定沿不同方向的平移不能交換，這意味著空間坐標(biāo)之間存在海森堡不確定性關(guān)系。

研究人員實現(xiàn)了這種幾何量子不確定性的壓縮，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)玻色—愛因斯坦凝聚占據(jù)一個朗道規(guī)范波函數(shù)。研究人員解決了零點回旋軌道的范圍，并證明了軌道中心的幾何壓縮比標(biāo)準量子極限低7分貝。

凝聚態(tài)的角動量超過每粒子1000個量子，原子間距離相當(dāng)于回旋軌道。這為強相關(guān)玻色子流體提供了另一種途徑。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/science.aba7202

10公斤物體冷卻到接近運動基態(tài)

一個機械物體的運動，即使是人體大小的物體，都應(yīng)該遵循量子力學(xué)的規(guī)則。

然而，誘使它們進入量子狀態(tài)是困難的，因為熱環(huán)境掩蓋了物體運動的任何量子特征。熱環(huán)境也掩蓋了在大質(zhì)量尺度下提出的量子力學(xué)修正的影響。

研究人員使用一個10公斤機械振蕩器在平均聲子占10.8的狀態(tài)下進行質(zhì)心運動。溫度從室溫降低到77納開爾文，與通過反饋抑制量子反作用的11個數(shù)量級和在接近其運動基態(tài)時制備的物體質(zhì)量增加的13個數(shù)量級相當(dāng)。

該方法將使在大規(guī)模量子系統(tǒng)上探測引力成為可能。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/science.abh2634

莫爾平帶系統(tǒng)中軌道鐵磁性成像

莫爾平帶系統(tǒng)中的電子可以自發(fā)打破時間反轉(zhuǎn)對稱，產(chǎn)生量子化的反?；魻栃?yīng)。在這項研究中，研究人員使用超導(dǎo)量子干涉裝置與六方氮化硼對齊的扭曲雙層石墨烯中的雜散磁場進行成像。

研究人員發(fā)現(xiàn)每個載流子有幾個波爾磁子的磁化，證明了磁性主要是軌道性的。測量顯示，當(dāng)化學(xué)勢掃過量子反?；魻栂稌r，磁化強度有很大的變化，這與手性邊緣態(tài)對軌道陳絕緣子磁化的預(yù)期貢獻一致。

通過對場驅(qū)動磁反轉(zhuǎn)的空間演化進行映射，研究人員發(fā)現(xiàn)了一系列可重現(xiàn)的微米尺度域，這些域與結(jié)構(gòu)無序有關(guān)。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/science.abd3190

（李言編譯）