Nature一周论文导读 | 2026年4月23日
物理学
Physics
Continuously tunable coherent pulse generation in a semiconductor laser
半导体激光器的连续可调谐相干脉冲的生成
研究者展示了一种单片集成半导体激光器。该激光器利用微波驱动信号，沿整个激光腔体引入时空增益调制，从而产生群速度连续可调的腔内锁模脉冲，实现了从4GHz到16GHz的连续可调重复频率。
在输出端，频域上产生模间距连续可调的光频梳，时域上则产生重复频率连续可调的相干脉冲序列。
这一成果为完全可调谐的芯片级激光器和光频梳铺平了道路，将惠及从基础研究到高分辨率光谱学、双光梳光谱学等多个领域。[论文详细信息]
化学
Chemistry
Direct conversion from alkenes to alkynes
烯烃直接转化为炔烃
研究者展示了一种可回收的硒蒽试剂。该试剂能够在温和条件下介导烯烃脱氢生成炔烃。
这种方法不仅与经典离去基团兼容，也与敏感官能团相容，可用于复杂炔烃的高效后期合成。
此外，该平台还实现了现有方法无法完成的Z/E烯烃构型翻转或分选，凸显了其在多样化下游衍生化中的潜力。[论文详细信息]
人工智能
Artificial Intelligence
Outplaying elite table tennis players with an autonomous robot
机器人战胜顶尖乒乓球选手
研究者开发了Ace——目前首个能与人类精英乒乓球选手抗衡的自动系统。Ace通过基于事件视觉传感器的高速感知系统、基于无模型强化学习的控制系统以及最先进的高速机器人硬件，解决了物理实时交互中的挑战。
在按正式比赛规则与精英级和职业级选手的对战中，Ace取得了多场胜利，并展现出稳定回击高速、强旋转球的能力。
这些结果突显了物理AI智能体在复杂实时交互任务中的潜力，预示着在需要快速、精准人机交互的领域拥有更广泛的应用前景。[论文详细信息]
天文学
Astronomy
Non-equilibrium condensation of the first Solar System solids
太阳系最早固体物质的非平衡凝聚
在此，研究者验证了“球粒陨石前驱体通过动力学非平衡凝聚形成”的假说。
利用新开发的时间依赖凝聚模型，研究者展示了改变冷却速率和压力仅会产生三种矿物学类型。偏离平衡条件会导致矿物学性质向更氧化和更含水的方向演变。
将预测的矿物学类型投影到Urey-Craig图解时，其氧化还原状态接近顽火辉石球粒陨石、普通球粒陨石和碳质球粒陨石。
这一结果表明，球粒陨石的矿物学多样性可能部分反映了局域凝聚动力学过程，为氧化条件的大尺度变化假说提供了替代性解释。[论文详细信息]
生物学
Biology
Pre-incision structures reveal principles of DNA nucleotide excision repair
切割前结构揭示DNA核苷酸切除修复的原理
研究者展示了ATP酶驱动和病变依赖的DNA泡形成的功能步骤和原子结构，以及双切口完整NER因子的排列。近30个碱基对的DNA解旋主要依赖于双链DNA转位酶XPB以及双链分隔因子XPA和XPF。
XPD与损伤链结合，而XPF位于5′ds-ss连接处。XPF仅在XPG结合至3′ds-ss结后，才能对损伤链进行切割。
XPF的ERCC1亚基促进DNA链分离并招募RPA至非损伤链。这些发现为人类疾病的病因以及提高化疗疗效的潜在靶点提供了深入见解。[论文详细信息]
古生物学
Paleontology
A chelicera-bearing arthropod reveals the Cambrian origin of chelicerates
携带螯肢的节肢动物揭示螯肢动物的寒武纪起源
研究者在此描述并命名了库斯托巨螯虫（新属新种），一种产自犹他州中寒武统的大型软躯体节肢动物。
该物种具有巨大的三节型螯肢，五对具双分支结构的前体附肢（其外肢叶为非叶片状），以及带有板状叶片的后体附肢。贝叶斯法与简约法系统发育分析将库斯托巨螯虫解析为螯肢动物干群成员，它填补了寒武纪哈贝尔类与后寒武纪具螯肢联壳鲎类。
这一发现为寒武纪存在大型捕食性螯肢动物提供了确凿证据，阐明了其身体构型的起源，并确认了哈贝尔类、莫利索尼类以及很可能的大附肢类均属于螯肢动物总群的成员。[论文详细信息]
Science一周论文导读 | 2026年4月23日
材料科学
Materials Science
Intercalated carbon nanotube fibers with high specific electrical conductivity
具有高比电导率的嵌入碳纳米管纤维
将单根碳纳米管导电性转化为可实际应用的宏观导体，至今仍是一项难题。
研究组报道了一种高度排列的双壁碳纳米管纤维，其管间通道内嵌入了四氯铝酸根阴离子（AlCl4-）链。四氯铝酸根嵌入物可作为非共价掺杂剂，每个阴离子可捕获0.65个电子，电子主要来源于外纳米管层。
结合17%的嵌入物体积占比，该材料室温导电率大幅提升至最高24.5兆西门子/米，达到纯铜导电率的41%。其比电导率值高达17345西门子·平方米每千克，优于各类金属材料。
该碳纳米管纤维的强度是传统架空电缆的5倍，重量仅为其一半；在干燥环境下性能稳定，且得益于电缆聚合物护套的防潮保护，仍能保留80%的导电性。[论文详细信息]
Programming touch-me-not knot topologies for rapid and diverse leaping and flying motions
编程“含羞草”结拓扑以实现快速多样的跳跃与飞行运动
人们希望微型跳跃机器人能够执行快速、可编程且多模式的运动。
研究组提出了利用由凯夫拉增强液晶弹性体（LCE）复合纤维制成的毫米级结在受热时触发冲击式解结过程的新策略。
具有扭曲介晶的（LCE）壳体在外界刺激下发生扭转变形，产生能够克服摩擦力的驱动力，将储存的弹性势能转化为动能，并根据结的拓扑结构以不同的起跳后运动实现高而快的跳跃。
通过调控弯扭耦合以及解结次数，研究组实现了翻转、旋转以及连续空中体操动作。
研究组还对起飞后的飞行进行编程，包括通过集成机翼实现了自返航和垂直下降。编码拓扑结构与各向异性为编程软体机器人实现快速、敏捷、高效的运动提供了丰富的设计空间。[论文详细信息]
化学
Chemistry
Molecular solar thermal energy storage in Dewar pyrimidone beyond 1.6 megajoules per kilogramt
杜瓦嘧啶酮中的分子太阳能热储能超过1.6兆焦耳/千克
将阳光以紧凑且可再充电的形式存储仍是太阳能利用的核心挑战。分子太阳能热（MOST）储能系统能够捕获光子能量并按需以热能形式释放，这提供了一种直接方法，但长期未能达到实际应用标准。
受DNA结构启发，研究组报道了一种基于嘧啶酮的MOST系统，该系统在300纳米光激发下将能量储存于张力态杜瓦光异构体中。
该设计以可持续性为理念，可在无溶剂条件下运行，并能与水性环境兼容，同时克服了该领域最大障碍之一——存储热量的可控提取与转移。
在酸催化下，杜瓦异构体释放的热量足以使约0.5毫升水沸腾。这些进展有助于为分布式太阳能储热及离网能源解决方案指明方向。[论文详细信息]
Chiral S(VI) platform unifies selective C–H amination of complex molecules and alkane feedstocks
手性硫（VI）平台整合了复杂分子和烷烃原料的选择性C-H胺化
复杂分子与简单烷烃对催化剂控制的碳-氢（C-H）键官能团化提出了截然不同的挑战。密集官能团化的骨架需要在多个反应位点中实现精准靶向，同时耐受敏感官能团；而缺乏导向基团的未活化底物则需选择性激活那些极其惰性、几乎相同的C-H键。
研究组通过将一个经典手性辅助基重新利用，构建了一个由银催化与手性硫（VI）氮宾前体介导的统一、选择性强且可预测的C-H胺化平台。该系统不仅能够对活化C-H键进行立体发散性的后期胺化，具有广泛的官能团耐受性和水性环境兼容性，还能介导化学原料的温和、选择性胺化。
硫（VI）基序功能作为一个模块化、立体构型明确且具有药物相关性的合成枢纽，可快速实现化合物库的多样化，既支持靶向合成，也支持多样性导向合成。[论文详细信息]
地球科学
Earth Science
An unrecognized mode of small particles in the lower stratosphere
平流层下方一种未被识别的小颗粒模式
对近期现场数据的分析揭示，在19公里以下的平流层，一氧化二氮（N2O）体积比大于270ppb的区域，存在一种持续性的富含有机物气溶胶粒子模式，其数量几何平均直径约为0.03～0.11微米（表面积几何平均直径为0.08～0.2微米，体积几何平均直径为0.11～0.3微米）。
该模式主要由从对流层输送而来的富含有机物的颗粒组成，难以被卫星及大多数球载光学测量手段有效探测，却在非均相反应的表面积和可冷凝蒸汽的汇中占据主导地位。这些小颗粒在与先前的平流层空气混合时，尺寸增大而浓度降低。
现有的全球化学-气候模型未能重现这些颗粒的特征，这表明模型改进对于准确评估拟议中的地球工程方案是必要的。[论文详细信息]
Amazon forest loss: An all-sky biophysical top-of-atmosphere cooling feedback
亚马逊森林损失：全天空生物物理大气顶部冷却反馈
亚马逊雨林在调节地球能量与水循环中发挥着关键作用。然而，森林砍伐的全部生物物理影响仍未明确，特别是通过云所介导的部分。
利用二十年的多源卫星观测数据，研究组分离出森林损失的生物物理信号，并展示了整合地表与大气效应的全天空生物物理反馈观测结果。
结果发现，短波和长波辐射通量中的大气层顶（TOA）冷却效应与森林损失率呈线性关系，其中短波占主导。
在高森林损失区域，短波TOA冷却达到6.8±0.6瓦/平方米，而云驱动的反照率增加使其相比于仅地表增亮的情况提升了一倍。这些发现强调了云响应在估算森林覆盖变化对气候影响中的重要性，并支持将其纳入气候模型与土地管理政策中。[论文详细信息]
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一审：冯晨，二审：平静波，三审：杨保华