Science Vol.347 no.6221，30 January 2015
Low trap-state density and long carrier diffusion in organolead trihalide perovskite single crystals
三滷化有機鉛鈣鈦礦單晶中的低囚禁態密度與長載流子擴散範圍
http://www.sciencemag.org/content/347/6221/519.abstract
DOI: 10.1126/science.aaa2725
由於其多晶薄膜的無序性，有機鉛三滷化物MAPbX3（MA = CH3NH3+; X = Br- or I-）鈣鈦礦的基本性質與性能極限尚未為人所知。最近，來自沙特、加拿大與美國的科學家使用一種抗溶劑的氣助結晶法，製備出了大小可觀、無裂紋的MAPbX3單晶，體積超過100立方毫米。有了這麼大的單晶材料，科研人員終於能夠對它的光學與電荷輸運性質作出了詳細的表徵。科學家觀測到MAPbX3單晶中囚禁態密度極低（109到1010每平方釐米），這幾乎相當於最好的矽光伏電池，且電荷載流子擴散長度超過10毫米。這些觀測結果也受到了密度泛函理論計算的證實。
High-efficiency solution-processed perovskite solar cells with millimeter-scale grains
溶液加工的高效鈣鈦礦太陽能電池具有毫米級顆粒
http://www.sciencemag.org/content/347/6221/522.abstract
DOI: 10.1126/science.aaa0472
現在最先進的光伏技術所使用的半導體，是經成熟的高溫晶體生長過程製備的高純度、大面積、晶片級的單晶半導體。科研人員發明了一種基於溶液的熱加工方法，可以生長出連續、無針孔的有機金屬鈣鈦礦薄膜，上面有著毫米量級的晶粒。利用這種材料，他們製造出了效率可達18%的平面太陽能電池，且彼此之間差異很小。器件具有無磁滯的光伏響應，而在此之前磁滯效應是鈣鈦礦太陽能電池器件穩定運行的瓶頸。經過表徵和建模，科學家發現新的材料可以減少大晶粒器件中的體積缺陷，並提高載流子遷移率，從而提高器件性能。研究人員認為這一技術可以將這一領域引領到晶片級晶體鈣鈦礦合成的階段，這對製造高效率太陽能電池來說是必要要，同行四也能應用於其他受多分散性、缺陷與晶界重組所困擾的溶液加工薄膜材料系統。
The bubble-like interior of the core-collapse supernova remnant Cassiopeia A
核心坍縮超新星殘骸仙后座A內部呈現氣泡狀
http://www.sciencemag.org/content/347/6221/526.abstract
DOI: 10.1126/science.1261949
科學家普遍相信，大質量恆星的死亡往往伴隨著由鐵質內核坍縮導致的非球面爆炸。這些災難性爆炸的具體細節尚無人知曉，可能是我們還未觀測到的、位於恆星內部深處的非對稱約束條件所導致的。仙后座A是個年輕的超新星殘骸，由一場IIb型核心坍縮爆炸所產生，
來自美國的科學家近日對它進行了近紅外觀測，獲得了其內部無衝擊噴射物的三維分布圖。這一超新星殘骸的內部呈現出氣泡一般的形狀，這很好地解釋了該殘骸明亮的逆膨脹主殼層中的多環結構。這種氣泡狀的內部結構，或許來源於湍流混合過程，這一過程促進了由富含放射性鎳-56的噴射物所組成的羽流向外膨脹。如果這一猜想屬實，那麼鎳-56的衰變產物，鐵-56，就該仍然存在於內部的空腔中。
Vibrational relaxation and microsolvation of DF after F-atom reactions in polar solvents
極性溶劑中氟原子反應以後氟化氘的振動弛豫與微溶解
http://www.sciencemag.org/content/347/6221/530.abstract
DOI: 10.1126/science.aaa0103
溶劑與溶質的相互作用影響著溶液中化學反應的機理，但溶劑的響應通常要比反應本身慢。科學家研究了d3-乙腈與d2-二氯甲烷中氟原子的放熱反應，發現反應放出的熱量不僅提供了氟化氘（DF）產物的振動能量，也提供了產物在溶劑中的擴散能量，哪怕溶劑耦合效應很強。瞬態紅外吸收光譜與分子動力學模擬顯示，在亞皮秒時間尺度，DF開始形成第一條氫鍵，DF的振動弛豫與之後的溶劑重組則發生在10皮秒之後。在極性有機溶劑中，氟原子與含氫分子的氣相反應動力學依然存在，而DF產物則可以用來在化學反應中探測溶劑的重組。
Number-space mapping in the newborn chick resembles humans』 mental number line
新生小雞的數字空間映像與人類心理數字線相似
http://www.sciencemag.org/content/347/6221/534.abstract
DOI: 10.1126/science.aaa1379
人類通過心理數字線（mental number line, MNL）來表徵數字，較小的位於左邊，較大的位在右邊。MNL的起源及它和文化經歷的聯繫尚不清楚：不會說話的嬰兒和非人類的物種已經能夠掌握各種計數能力，這佐證了存在演化序列上更古老的系統前身。在本文的實驗中，三天大的家養小雞一旦熟悉了目標數字（5），會很自然地把一個較小的數字（2）和左側空間（left space）聯繫起來，並將較大的數字（8）和右側空間（right space）聯繫在一起。可是當目標數字是20時，同樣的數字（8）卻會和左側空間聯繫在一起。和人類相似，小雞也把較小的數字和左側空間聯繫，而較大的數字和右側空間聯繫。
Constrained work output of the moist atmospheric heat engine in a warming climate
氣候變暖時潮溼大氣熱機的輸出功受限
http://www.sciencemag.org/content/347/6221/540.abstract
DOI: 10.1126/science.1257103
現在和未來接收的太陽輻射與地球表面的熱量交換共同作用，是造成天氣模式重新分配全球熱量和水分的驅動因素，建立了一個大氣熱機。本文對觀察結果進行重新分析，並利用考慮到人類作用強迫的氣候模型模擬計算得到該熱機的熱動力圖解，利用其對熱機的輸出功進行了探究。我們發現，輸出功總是缺少了相當於一個卡諾循環（Carnot Cycle）的量，是由於有一部分能量用於維持水循環。在氣候模擬中，水循環的增加要比同等的卡諾循環更迅速。本文得出結論，水循環在氣候變暖環境下的加劇很可能限制了大氣熱機輸出功的能力。
Expansion microscopy
膨脹顯微鏡
http://www.sciencemag.org/content/347/6221/543.abstract
DOI: 10.1126/science.1260088
在光學顯微鏡中，我們利用折射來放大樣品的圖像，看清結構上的細節。而科學家發現，在樣品中合成一種可以膨脹的聚合物網絡，可以讓樣品在物理上擴張開來，從而實現放大。將特殊的標籤植入樣品的聚合物網絡中，原本相隔距離小於光學衍射極限的標籤就可以被各向同性地拉開，從而可以通過光學手段分辨出來，這就叫做膨脹顯微技術（expansion microscopy，ExM）。因此，利用這類過程，可以使用有衍射極限的光學顯微鏡實現可擴展的超解析度顯微。科學家對培養的細胞和腦組織均實現了70 nm左右的橫向解析度，並使用普通的共焦顯微鏡實現了對107立方毫米的小鼠海馬體的三色超顯微成像。
（來自science.com。翻譯：丁家琦、高睿、程孫雪子：審校：程孫雪子）
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