3月18日外媒科學網站摘要：新型塗層實現電池性能躍升
3月18日（星期二）消息，國外知名科學網站的主要內容如下：
《自然》網站（www.nature.com）
細菌造尼龍：科學家首次用工程菌生產強韌塑料
研究人員首次通過基因工程改造微生物，生產出一種類似於尼龍的強韌、柔韌的塑料。過去，細菌曾被用於生成聚酯類物質，如聚羥基脂肪酸酯（PHA），但用於服裝和鞋類製造的尼龍類塑料一直難以製造。這一成果最近發表在《自然化學生物學》（Nature Chemical Biology）雜誌上。
全球每年產生約4億噸不可降解的石油基塑料廢物和微塑料，威脅着野生動物、人類健康和地球環境。細菌在資源匱乏時會自然產生聚合物以儲存營養，但利用細菌製造尼龍類塑料具有挑戰性，因爲自然界中不存在能夠生成這種聚合物的酶。
爲了解決這個問題，韓國科學技術院（KAIST）研究人員修改了來自多種細菌的酶編碼基因，並將它們作爲稱爲質粒的DNA環插入到大腸桿菌中。這些基因編碼了幾種自然界中不存在的新酶，能夠將分子鏈連接起來形成聚合物。最終產物是一種名爲聚酯酰胺（PEA）的生物塑料，主要由聚酯和少量類似尼龍的酰胺鍵組成。
測試表明，PEA的物理、熱學和機械性能與聚乙烯相當，後者是最廣泛使用的商業塑料之一。然而，由於氨基酸在聚合物中的摻入頻率較低，這種塑料不太可能像聚乙烯那樣強韌。
通過使用大型生物反應器，研究團隊每升生成了約54克的PEA，表明生產可以擴大規模。然而，由於這些PEA聚合物體積龐大，它們無法穿過細胞壁，需要將大腸桿菌破碎以釋放它們，並進行純化處理。
目前，微生物生產路線的成本高於石油衍生的塑料，但隨着進一步優化，其生產成本預計將逐漸下降。這項研究展示了生物學在應對塑料污染危機方面的潛力。
《科學通訊》網站（www.sciencenews.org）
鬣蜥的史詩之旅：揭開進化史上的謎團
數千萬年前，北美洲的鬣蜥可能通過漂浮的植被橫渡了太平洋，最終在南太平洋的島嶼上登陸並定居。研究人員最近在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上報告了這一發現。這次航行可能是陸生脊椎動物已知的最長跨洋遷徙。
鬣蜥進化家族的所有成員都分佈在美洲，只有一個明顯的例外：斐濟鬣蜥（Brachylophus）。考慮到這些爬行動物的最近親屬都遠在海洋的另一端，斐濟的四種現存鬣蜥物種的起源一直是研究人員的謎團。
美國舊金山大學的一個研究團隊通過研究200多種鬣蜥及相關蜥蜴的進化關係，發現斐濟鬣蜥與生活在墨西哥和美國西南部的沙漠鬣蜥（Dipsosaurus dorsalis）關係最爲密切。這些基因結果，結合以往發現的鬣蜥化石的地理分佈，表明鬣蜥的祖先可能是從北美洲的海岸漂流到斐濟的。
研究團隊認爲，這些蜥蜴大約在3100萬至3400萬年前啓航，可能導致了斐濟鬣蜥和沙漠鬣蜥之間的進化分離。這次橫渡太平洋的旅程可能超過8000公里，是陸生脊椎動物中最長的遷徙。
這項研究展示了在漫長的進化時間中，極低概率的事件也可能發生。
《每日科學》網站（www.sciencedaily.com）
1、科學家開發出納米彈簧塗層，大幅提升電池性能
韓國浦項科技大學（POSTECH）領導的一個研究團隊開發了一項能夠顯著提高電動汽車（EV）電池壽命和能量密度的技術。這項研究發表在國際頂級學術期刊《ACS Nano》上。
電動汽車電池在反覆充放電過程中，正極活性材料會膨脹和收縮，導致內部產生微裂紋，進而降低電池性能。現有的解決方案，如增強正極材料或添加增強劑，未能從根本上解決問題。
該研究團隊開發了一種“納米彈簧塗層（nano-spring coating）”技術，通過在電池電極材料表面應用多壁碳納米管（MWCNT），吸收充放電過程中產生的應變能量，防止裂紋產生，並減少電極厚度變化，從而提高電池的穩定性和壽命。該技術僅需使用少量的導電材料，便能顯著減少材料體積變化引起的電阻，實現570瓦時/千克或更高的能量密度。在1000次充放電循環後，電池仍能保持78%的初始容量。
這項技術易於與現有電池製造工藝結合，便於大規模生產和商業化，有望克服當前電池技術的侷限性，推動更高效、耐用的電動汽車電池的發展。該技術不僅適用於鋰離子電池行業，還可用於其它對材料耐久性要求高的領域。
2、循環碳經濟的未來：工業廢氣變身爲洗髮水和燃料
工業廢氣長期以來被視爲氣候變化的主要來源，但英國薩里大學領導的一項新研究表明，這些廢氣可以被捕獲並轉化爲洗髮水、洗滌劑甚至燃料等日常用品。這項研究首次評估了將鋼鐵廠和造紙廠的廢氣轉化爲日用消費品中表面活性劑的整個生命週期。
該研究發表在《二氧化碳利用雜誌》（Journal of CO₂ Utilization）期刊上。研究結果顯示，與基於化石燃料的表面活性劑生產相比，這種方法將造紙廠排放的全球變暖潛能（GWP）降低了約82%，鋼鐵行業的排放降低了近一半。這爲實現淨零排放目標提供了重要途徑。
幾十年來，化石燃料一直是製造業的支柱，不僅是能源來源，也是人們日常使用的產品中的關鍵成分。然而，這種依賴帶來了高昂的環境代價。這項研究結果表明，廢棄的CO2可以成爲解決方案的一部分，而不是問題。這不僅僅是減少排放，更是創建一個循環碳經濟，將廢物轉化爲必需品和燃料的基石。
研究表明，基於CO2的產品具有顯著的環境效益。然而，技術經濟分析指出了關鍵挑戰，如高成本和有限的氫氣供應——這兩者對於將CO2轉化爲表面活性劑至關重要。鑑於該過程的能源密集性，研究強調了進一步投資可再生能源基礎設施的必要性。
另一項由薩里大學領導的研究發表在《數字化工》（Digital Chemical Engineering）期刊上，該研究探討了不同生產方法的經濟可行性，發現CO2捕獲路線的成本仍然較高，爲每公斤8美元，而基於化石燃料的來源爲每公斤3.75美元。然而，隨着技術進步和對可持續產品需求的增加，未來CO2衍生的表面活性劑有望成爲一種具有成本效益的替代品。
這些研究的結果將在塑造可持續化學制造的未來中發揮關鍵作用。研究結果將用於指導工業合作伙伴，併爲政策制定者提供關鍵建議，以加速向循環碳經濟的過渡。
《賽特科技日報》網站（https://scitechdaily.com）
1、科學家發現人類與靈長類動物大腦的關鍵差異
一項突破性研究揭示，人類與靈長類動物的區別不僅在於智力，還在於情感和社交認知能力。通過比較人類、黑猩猩和獼猴的腦部掃描，研究人員發現，人類大腦中與情感和社交互動相關的連接尤爲獨特，突顯了人際關係在人類進化中的重要作用。
長期以來，科學家認爲人類與其他靈長類動物的區別在於前額葉皮層，這是大腦中負責決策、推理、規劃和注意力的區域。然而，3月17日發表在《神經科學雜誌》（JNeurosci）上的新研究提供了更清晰的解釋。該研究由英國牛津大學和法國艾克斯-馬賽大學領導，探討了人類大腦與其他靈長類動物的關鍵差異。
與以往主要關注獼猴的研究不同，這項研究還考察了人類的近親——黑猩猩。研究中使用的黑猩猩腦部掃描數據來自公開的研究檔案，且是在2015年美國對黑猩猩研究實施新規之前收集的。
研究發現，除了前額葉皮層的差異，人類在情感調節、社交認知和語言處理方面具有獨特的大腦連接，尤其是在與黑猩猩的比較中，這些差異尤爲明顯。研究人員認爲，人類進化不僅依賴於高級推理能力，還可能受到獨特情感和社交行爲的推動，這些特質進一步將人類與其他靈長類動物區分開來。
這項研究爲理解人類大腦的獨特性提供了新的視角，強調了情感和社交能力在人類進化中的重要性。
2、AI破解宇宙之謎，揭示銀河系中隱藏的氣泡結構
日本一個研究團隊利用深度學習模型，成功發現了銀河系中與恆星誕生和超新星爆炸相關的“斯皮策氣泡”。這些氣泡狀結構爲理解星系的演化及恆星生命週期提供了關鍵線索。
該團隊由大阪公立大學帶領，通過人工智能（AI）分析了來自斯皮策空間望遠鏡和詹姆斯·韋布太空望遠鏡的大量數據，發現了此前在天文數據庫中被忽視的氣泡狀結構。這些氣泡主要在大質量恆星的誕生和活動期間形成，揭示了恆星形成和星系演化的動態過程。
研究人員開發了一種AI模型，能夠高效檢測這些氣泡。模型不僅識別了斯皮策氣泡，還發現了由超新星爆炸形成的殼狀結構。
這項研究展示了AI在天文學中的巨大潛力，爲探索宇宙奧秘提供了新工具。通過揭示銀河系中隱藏的氣泡結構，科學家們離理解恆星和星系的演化更近了一步。（劉春）