玻璃珠（来源：Shutterstock/Schmidt） 铂包覆纳米颗粒的研究揭示了能量平衡如何控制晶体生长。 许多催化剂采用核壳纳米颗粒制备，其中核心通常由具有重要结构作用或成本较低的材料构成，外部包覆一层薄薄的贵金属，例如铂。由于催化反应发生在颗粒表面，这种结构能够减少铂的用量，从而降低成本。晶体结构通常根据晶体中最小的重复单元——晶胞（unit cell）——进行描述，并采用布拉维晶格体系进行分类。其中三种重要的晶体结构包括面心立方（fcc），即原子位于立方体的顶角和各个面上；体心立方（bcc），即原子位于立方体的顶角和中心；以及密排六方（hcp），即原子以六方结构排列。 不同材料具有不同的晶体结构；例如，铂为fcc结构，许多合金为bcc结构，而镁和锌则为hcp结构。在核壳纳米颗粒中，由于核心与壳层的晶体结构不同，两者的原子无法完全对齐。这种晶格失配会产生应变，并可能显著影响催化性能。在这项研究中，研究人员探究了铂壳层如何在不同晶体结构的核心上生长，这一过程被称为异质外延（heteroepitaxy）。 研究人员分别研究了三种以铂壳层（Pt，fcc）包覆的纳米颗粒，其核心材料分别为钌（Ru，hcp）、钯铜（PdCu，bcc）以及通过特殊方法合成的具有fcc结构的钌。研究发现，不同体系会以不同方式适应核心与壳层之间的原子失配。在hcp/fcc颗粒中，部分区域能够实现相干对齐，而另一些区域则出现了称为位错（dislocations）的缺陷。在尺寸小于10 nm的颗粒中，这些位错会形成网络。在bcc/fcc颗粒中，核心和壳层都会发生拉伸或压缩，以实现彼此匹配。在fcc/fcc颗粒中，由于两种材料具有相同的晶体结构，晶格更容易实现对齐，但同时会形成孪晶缺陷（twin defects），即其中一个区域与另一个区域呈镜像关系。 总体而言，这项研究表明，铂壳层在纳米颗粒核心上的生长方式取决于界面、壳层和核心之间的能量平衡，整个体系会自然趋向于能量最低的构型。这些发现有望帮助科研人员实现原子尺度的界面工程，从而精准调控核壳纳米颗粒的催化、机械和电学性能。 >>点击此处链接，查看文章原文。 文章介绍 Atomic-scale 3D insights into heteroepitaxial mechanisms in hcp/fcc, bcc/fcc, and fcc/fcc core–shell nanoparticles  Xilong Mu, Yao Zhang, Kang’an Wang, Haoyi Tang, Zhiheng Xie, Zezhou Li, Xuemin Cao, Peng He and Jihan Zhou   通讯作者： 何鹏，中国科学院山西煤炭化学研究所 周继寒，北京大学 期刊介绍 Reports on Progress in Physics 2025年影响因子：15.4  Citescore：23.0…

本篇研究来自西安电子科技大学郜鹏、西安交通大学姚翠萍课题组。本文提出面向稀疏和异质性样品分子动态测量的圆扫描荧光相关光谱(CS-FCS)技术。CS-FCS通过高速圆扫描方式采集荧光涨落数据，有效克服了传统线扫描的机械惯性，并将时间分辨率提升至0.1 ms（较线扫描提高5~10倍），同时使有效观测覆盖区域增大6倍。在数据分析中，全局自相关分析能够提高对稀疏样品的测量效率；逐像素自相关分析可获取不同空间位置样品的动力学差异。该方法在空间异质纳米颗粒、稀疏生物颗粒等多体系中的应用验证了测量的可行性和准确性。此外，还在活细胞内实现了多个细胞器膜上的大分子动力学的实时测量。 文章介绍 Circular scanning fluorescence correlation spectroscopy (CS-FCS) for probing molecular dynamics of sparse or heterogeneous samples Lan Yu（于岚）, Xiaoman Dong（董小曼）, Weihui Zeng（曾维慧）, Cuiping Yao（姚翠萍） and Peng Gao（郜鹏） 通讯作者： 郜鹏，西安电子科技大学物理学院 姚翠萍，西安交通大学生命科学与技术学院，   研究背景： 生物大分子在细胞内的扩散、运输与相互作用是生命活动的基础，定量测量其动力学参数（如扩散系数）对于理解信号转导、代谢调控及疾病机制至关重要。荧光相关光谱（FCS）作为一种高灵敏度的分子动力学测量技术，通过探测荧光强度涨落并利用自相关分析定量获取目标分子的动力学参数，已成为生命科学研究的重要工具。然而，将FCS应用于活细胞内大分子测量面临两大挑战：其一，细胞是高度空间异质的体系，线粒体、内质网、质膜等不同空间区域的分子动力学呈现显著异质性，传统单点FCS无法同时获取不同空间位置的异质信息；其二，细胞内生物大分子常呈稀疏分布，而传统单点FCS有效观测体积仅约0.5 fL，难以对低浓度分子进行采样以获得可靠的自相关曲线。现有扫描FCS技术虽能扩展空间覆盖范围，但时间分辨率仅为毫秒级，且传统线扫描方式存在回程时间误差，难以准确捕捉亚毫秒尺度的快速扩散过程。因此，亟需发展一种兼具高时间分辨率、大观测体积和空间分辨能力的FCS测量方法，以满足细胞内稀疏和异质体系中分子动力学的高效准确测量需求。   研究内容： 本文提出圆扫描荧光相关光谱（CS-FCS）方法，通过高速圆扫描模式采集荧光涨落数据，并将时间分辨率提升至0.1 ms，较线扫描FCS提高5~10倍；其空间测量范围相较于单点FCS增大6倍。该方法采用全局与逐像素自相关分析，全局自相关适用于低浓度稀疏样品；逐像素自相关分析可获取不同亚细胞位置的异质动力学信息，无需多次测量即可同时量化多区域分子扩散行为。CS-FCS在保留单分子测量灵敏度的同时，兼具高时间分辨率、大观测体积和空间分辨能力，为复杂生物体系的动态测量提供了一种高效工具。 图1 CS-FCS 原理示意图 利用CS-FCS对水中荧光纳米颗粒的进行了测量，全局自相关分析表明直径为40 nm和100 nm颗粒的扩散系数分别为11.1 ± 0.8 μm²/s和6.4 ± 0.4 μm²/s，如图2所示，与单点FCS和线扫描FCS的测量结果一致，验证了CS-FCS方法的测量准确性。 图2 CS-FCS技术测量荧光纳米微球在PBS中的扩散系数 图3展示了CS-FCS与单点FCS在测量稀疏纳米颗粒上的对比，相同测量时间内，单点FCS的焦点不能有效触及待测微粒，无法获得可靠的自相关曲线。然而，CS-FCS因观测体积增大，可采集足够有效信号从而准确获取扩散系数，证明了其在稀疏样品测量中的优势。…

《物理世界》（Physics World）是世界领先的物理杂志，并以月刊的形式发送给英国物理学会（IOP）的所有成员。《物理世界》的每一期都涵盖了世界各地科学家都关注的时事新闻和关键问题，包括著名物理学家和科学作家的专题文章、综合新闻和分析，以及精辟的观点文章。我们将不定期精选出其中的优秀文章，供大家阅读。希望您喜欢阅读本期文章！ 文章介绍 阿尔忒弥斯二号：人类重返月球 中国科学院物理研究所 苟利军 编译自Keith Cooper. Physics World，2026，(6)：30 本文选自《物理》2026年第7期  历经54年的等待、屡屡受挫的开端，以及无数被搁置的梦想之后，今年早些时候，人类终于通过一次为期10天、举世瞩目的壮丽飞行重返月球。阿尔忒弥斯二号任务及其四名航天员——指挥官里德·怀斯曼(Reid Wiseman)、驾驶员维克托·格洛弗(Victor Glover)，以及任务专家克里斯蒂娜·科赫(Christina Koch)和杰里米·汉森(Jeremy Hansen)——在全球地缘政治动荡的阴霾中，给人们带来一抹难得的亮色。 此次任务的首要目标，是搭载乘组绕月飞行，验证和测试支持航天员开展深空探索所需的各项系统。执行任务期间，怀斯曼、格洛弗、科赫和汉森远离地球的距离超过了此前的任何人类，也亲眼看到了此前从未有人见过的月面景象。 地球西沉。2026年4月6日，当“诚信号”准备绕向月球背面时，阿尔忒弥斯二号乘组拍下了月牙状的地球滑入月球边缘后方的景象 尽管乘组没有着陆月面、没有在月球上行走，但人们对这次任务的热情却丝毫未减。借助当今的网络传播，航天员得以把自己的激动与惊叹真切传递给地球上数以百万计的观众；这种亲近感，也让这次任务在历史上留下了鲜明一笔。 更重要的是，他们的航行与安全返回，为后续的阿尔忒弥斯系列任务铺平了道路。这些任务不仅将让航天员自1972年以来首次重新踏上月面，还包括在月球南极建立一座长期有人驻守的前哨站。 2026年4月1日美国东部夏令时下午6点35分(译者注：北京时间为4月2日上午6点35分)，在佛罗里达州肯尼迪航天中心39B发射台，阿尔忒弥斯二号腾空而起——现场观众、网络上的数百万名观看者，乃至国际空间站(ISS)上的乘组，都共同见证了这一时刻。   阿尔忒弥斯二号乘组 阿尔忒弥斯二号乘组不仅以飞得比以往任何人都更远而创造纪录，也因成员构成写入历史：其中包括首位飞出低地球轨道并绕月飞行的有色人种航天员、首位完成这一飞行的女性航天员，以及首位完成这一飞行的加拿大航天员。以下是这四位成员的信息。 里德·怀斯曼——指挥官。他曾是美国海军战斗机飞行员和试飞员，2009年入选NASA航天员，2014年作为第41远征队成员前往国际空间站，并参与了出舱活动。2020至2022年间，他曾担任航天员办公室主任，之后被任命为阿尔忒弥斯二号指挥官。乘组在月面看到的一座环形山，以他已故的妻子卡罗尔(Carroll)命名。 维克托·格洛弗——驾驶员。他于2013年加入NASA航天员队伍，首次进入太空是作为SpaceX“载人龙”飞船首个认证后飞行任务的驾驶员前往国际空间站的。作为第64、65远征队成员，他在空间站期间完成了四次出舱活动。与怀斯曼一样，他也是一名前美国海军飞行员和试飞员。 克里斯蒂娜·科赫——任务专家。2019年，作为第59、60、61远征队成员，科赫在国际空间站上停留了326天，创下女性航天员连续太空飞行时间最长的纪录。其间，她还参与了首次全女性出舱活动。在2013年入选航天员之前，科赫曾在NASA戈达德航天飞行中心担任电气工程师，并在南极的阿蒙森—斯科特南极站(Amundsen-Scott South Pole Station)和帕尔默站(Palmer Station)工作过。 杰里米·汉森——任务专家。作为加拿大皇家空军上校，汉森于2009年成为加拿大航天局的航天员。他的训练包括参加欧洲空间局的CAVES计划(在撒丁岛地下洞穴中生活一段时间)以及NASA为期7天的NEEMO19海底任务。阿尔忒弥斯二号是汉森的首次太空飞行。 发射时，四名乘组成员安然置身于未来10天的“家”中，即他们命名为“诚信号”(Integrity)的猎户座(Orion)飞船。而“诚信号”被安装在NASA巨大的“太空发射系统”(SLS)顶端；这枚火箭的推力比当年强大的“土星五号”还大。SLS高98 m，由4台RS-25液体推进剂发动机驱动，并配有两枚固体火箭助推器，起飞时可产生超过39000 kN的推力。 这只是继2022年阿尔忒弥斯一号之后SLS的第二次飞行。阿尔忒弥斯一号是一次无人绕月任务，用以测试SLS火箭和猎户座飞船。然而，阿尔忒弥斯二号的发射堪称完美——震耳欲聋的轰鸣声让现场观众震撼不已，也令到场媒体叹为观止。 当火箭飞离大气层后，固体火箭助推器、保护板和发射逃逸系统(用于应对上升阶段紧急情况)相继被成功抛离，随后分离的是SLS芯级。接着，启用了临时低温推进级(ICPS，也就是上面级)，它以液氢/液氧混合物为推进剂，由一台可提供110 kN推力的RL10发动机驱动。通过一系列变轨机动逐步抬升轨道高度，最终达到74000 km。 随后，上面级分离；但在把上面级(以及地球)抛在身后之前，航天员还把它用于一系列演示测试，其中包括证明他们能够手动驾驶“诚信号”。在高轨道飞行期间，任务还释放了四颗立方体卫星，用于研究来自太阳以及地球范艾伦辐射带的空间辐射效应，以及电子系统在这类强辐射环境中的表现。 一切准备就绪后，便到了离开地球轨道的时刻。第二天，由欧洲空间局(ESA)建造的服务舱发动机执行了地月转移注入点火——持续约6分钟，将飞船和乘组推离地球轨道、送往月球。阿尔忒弥斯二号并不进入环月轨道，而是飞掠月球后返回地球，所走的路线称为“自由返回轨迹”。这意味着，在地月转移注入点火之后，“诚信号”在太空中惯性滑行4天，只需偶尔进行小幅轨道修正，以保持朝向月球的方向不变。返回地球无需再次点火(这正是“自由”一词的由来)：它利用月球引力自然绕过月球，同时由地球引力把飞船拉回家。在示意图上，“诚信号”的轨迹形如一个“8”字，正是沿着地球与月球之间的引力梯度划出的。 阿尔忒弥斯二号任务飞行轨迹：猎户座飞船由佛罗里达州肯尼迪航天中心的太空发射系统火箭发射升空，在完成绕地球两圈后，以“8”字形轨迹绕月飞行，最终返回地球 近距离飞掠 4月6日，任务仅飞掠月球一次，为乘组提供了长达7小时的观测窗口，可同时观察月球正面和背面。 用指挥官怀斯曼的话说，航天员看到的月面景象“令人惊叹”。“我们四个人一辈子都在仰望月亮，而此刻面对窗外所见，我们的反应活像一群孩子。我们怎么也看不够，”他通过无线电向地球这样说道。 在飞掠的大部分时间里，四位航天员就像“太空摄影记者”，轮流为月球拍照。虽然月球科学并非本次任务的首要目标，他们却拿到了一份包含35个目标的任务清单，需要逐一寻找并记录。这份清单由NASA戈达德航天飞行中心Kelsey Young领衔的阿尔忒弥斯二号科学团队拟定。其中包括观测带有放射状抛射物条纹的撞击坑——它们有助于行星科学家理解撞击坑如何随时间演化；还要观测一处名为“赖纳尔伽玛”(Reiner Gamma)的明亮月球旋涡，那里存在磁异常，是未来机器人探测器可能的着陆点。 航天员还将目标对准了月球背面的部分地区——这些地方在阿波罗任务期间因处于阴影中而从未被人类目睹过。他们借助一款名为“月球瞄准计划”的定制应用程序开展工作，该应用不仅提供了目标详情和需关注的地貌特征，还指导如何正确拍照，甚至内置了引导讨论所见内容的提示。 不过，亚利桑那州行星科学研究所(PSI)所长、同时参与月球勘测轨道器(LRO)项目的Amanda Hendrix并不认同“月球科学不属于阿尔忒弥斯二号任务”这一说法。 “我认为飞掠过程中确实有科学可做，”她说。尽管LRO项目的相机能捕捉到月面上的大量细节，尤其是地貌如何随着月昼中阴影的拉长与缩短的变化，但仍遗漏一样至关重要的东西。“LRO的探测设备是有局限的，”Hendrix解释道，“它的相机没有多少滤光片，所以我们得不到多少颜色信息。” “阿尔忒弥斯二号乘组带来的，是他们用肉眼可见、而LRO无法提供的光谱范围，”Hendrix说道，“此外，我们还能听到航天员讲述，当飞船绕到月球背面时，光照几何关系的变化，以及昼夜分界线(晨昏线)在月面上移动的景象如何令他们印象深刻。所以我确实认为，这里蕴含新的科学信息。”   月球背面 大多数科学目标都位于月球背面，其中包括气势恢宏的东方海撞击盆地。从地球上看，它正处在月球的“月缘”位置。东方海被认为是月球大型撞击事件中最年轻的一个，盆地中央是一片月海，边缘则有一圈壮观的双环结构。外环直径达930…

英国物理学会（Institute of Physics，简称IOP）成立于1873年，是一个致力于提高对物理学理解和应用的知名国际性学术机构，其使命是促进物理学的发展和其在全世界的传播，致力于在全球范围内推动和传播物理学的研究和应用, 以及促进物理学教育的发展。根据专家推荐，学会每年遴选英国及国际上在物理学科学研究领域取得杰出成就和为推动物理学科学发展作出卓越贡献的科学家为其会士。近日，我们采访了英国物理学会会士、大连理工大学韩宝国教授，让我们一起来看看他对成为会士以及领域发展的见解吧。 >>点击此处链接，订阅IOP出版社最新资讯。 访谈详情 1. 成为英国物理学会会士对您来说意味着什么？特别荣幸得到国际权威组织认可，并期望带着这份至高荣誉在研究领域做出更有影响力且造福社会的成果。   2. 您目前从事的研究工作有哪些？ 自感知混凝土及其智能结构，纳米工程化水泥基材料，（超）高性能与多功能/智能混凝土及结构。   3. 您为什么选择从事相关的领域研究？ 水泥基材料（特别是混凝土）是应用最量大面广的工程材料，其可持续发展面临自身材性天然不足、外在使役条件复杂恶劣、及对资源-能源-环境影响巨大等多重挑战，推动了其向(超)高性能（即加工性能、高力学性能、耐久性、体积稳定性等）/多功能（如电、热、声、电磁等）-智能（如自感知、自修复、自调整等）化发展。   4. 您能分享一个职业生涯中最令您自豪的项目或成就吗？ 在爱思维尔和斯普林格出版了自感知混凝土及其智能结构、纳米工程化水泥基材料、以及智能与多功能混凝土三个领域的首部英文专著。   5. 您认为接下来五年该领域的研究重点将会是什么？ 相关的基础理论深入、工程应用技术完善、及与新兴技术的融合发展等。   6. 您对该领域的青年科研人员有什么建议？ 这些领域研究具有很强的交叉性，建议青年科研人员能够加强基本功内涵建设并敏锐融合前沿技术，在此基础上做出真正创新的成果。 会士介绍 韩宝国  教授 大连理工大学 韩宝国，博士，教授，博士生导师。于哈尔滨工业大学无机非金属材料、材料学和工程力学专业获工学学士、硕士和博士学位；2005-2012年于哈尔滨工业大学土木工程学院任教；2008-2011年受邀至美国明尼苏达大学进行访问研究；2012年至今于大连理工大学土木工程系任教。主要从事水泥与混凝土复合材料、自感知混凝土及其智能结构、纳米工程化水泥基复合材料、（超）高性能与多功能/智能混凝土及结构等方向的研究，目前出版中/英文专著8部、编著/参著近20部，在领域内重要期刊发表论文200余篇，研究成果引用超2.1万次，被混凝土协会/电视台/科技媒体等进行特别/亮点报道70余次，获科技奖励10余项。受邀担任60余种学术兼职（期刊主编/编委，如CCC/ASCE JMCE/复合材料编委；学术组织和国/境内外学术荣誉/科研项目/奖励评审等）及200余种著作/期刊审稿人。获高等教育(研究生)国家级教学成果奖二等奖，入选省优秀研究生导师团队。入选/获得称号/荣誉近10项（包括学会会士、爱思唯尔高被引学者、斯坦福大学评选”全球前2%顶尖科学家榜单”-终身影响力榜等）。