今天是2017年9月23日 星期六

6月10日《科学》杂志精选

人脑如何指导巡行

一项新的研究揭示,海马和前额叶皮层间的互动令人能计划并决定从一个地点到另一地点的巡行路线。研究结果为这一网络的存在提供了直接证据,对以目标为指向的巡行背后的复杂过程给予了阐释。为了收集人类从事这种作业时脑部活动的数据,Thackery Brown等让他们接触虚拟环境,并在该环境中巡行至5个不同地方。第二天,参与者需要找到这些相同的地方。当他们在巡行之前规划其路线时及在巡行时,研究人员完成了对他们的覆盖全脑的高分辨率fMRI测试。额极皮层所起的作用被发现是调节海马对这一信息的编码。其他3个区域,即海马旁皮层、鼻周皮层和压后皮层被发现能助脑“想象”未来巡行的空间情景。本研究的数据足够详尽,因此研究人员能借此发现何时会有“次级目标”(这是前往目的地途中的一种刺激),而对这些刺激的识别会优于对“非目标”刺激的识别。概括地说,这些结果对人脑如何指导巡行提供了令人着迷的见解。

更大更好的钙钛矿太阳能电池

研究人员发现了一种研发钙钛矿太阳能电池的技术,它既能显著增加电池的面积,同时又能保持高转化效率。钙钛矿太阳能电池(PSCs)之所以有吸引力是因为它们具有非常高的太阳能至电能的转换效率(PCE),而且它们的制造成本低廉。然而,PSCs的一个主要缺点是它们缺乏扩展性,即在保持有吸引力的约20%的PCE时,目前它能达到的最大面积只有0.1平方厘米左右。Xiong Li和同事在此制造了缝隙面积为1平方厘米、平均转换效率为19.6%的PSCs。他们之所以能做到这一点是因为消除了在常规制造方法中产生的斑点杂质。当其旋转时,通过滴加一种“反溶剂”到钙钛矿薄膜内,钙钛矿固体便从其反应混合物中析出,但这种方法产生的微晶大小呈梯度变化,并有众多的晶粒间界。研究人员用一种叫作真空闪性溶液处理(VASP)的真空技术纠正了这一缺陷,它能以控制良好的方式将诱导析出的溶剂去除。作者显示,VASP与快速热退火处理相结合提高了钙钛矿中间体的品质,减缓了晶体生长速度,从而产生了高度定向的晶体状钙钛矿薄膜。这一发展是向具有高效率、更大PSCs迈出的递增性但却显著的一步。

冰岛玄武岩可有效截留大气二氧化碳

将大气二氧化碳注入到火山岩内是冰岛的某试点项目的一部分;一项新的研究显示,这些二氧化碳在不到两年中几乎完全矿化(即转变为碳酸盐矿物)。这些结果表明,玄武岩或是储存大气二氧化碳的有效碳汇。可通过将大气二氧化碳注入地下深部岩石之中而将其截留在那里。然而,到目前为止,大气二氧化碳主要被注入到那些已经耗尽钙、镁及富含铁的硅酸盐矿物岩石中,这些岩石是将该温室气体转为碳酸盐矿物质所需的。但这种做法产生了二氧化碳外泄的风险。另一种方法是将二氧化碳注入到玄武岩内,后者是地球上最常见类型的岩石之一,按重量计,它能容纳高达25%的钙、镁和铁。Juerg Matter和同事在此描述了一个最近试点项目(CarbFix)的结果,它是在冰岛进行的:将二氧化碳注入到通过玄武熔岩的400-800米深的井内。作者们使用了一组示踪剂后确定,大多数注入的二氧化碳在不到2年内被矿化。作者们说,由于碳酸盐矿物是稳定的,因此这种方法不那么容易有二氧化碳的外泄风险,这意味着人们可显著减少对玄武岩存储处的监测。由于这一技术主要依赖水和多孔玄武岩,而它们在世界许多地方的大陆边缘地带广泛存在,因此作者们提出,扩大这一做法的规模也是可行的。