封面故事: 用纳米晶体进行“取代掺杂”

本期封面所示为掺杂一个半导体超晶格而又不会破坏有序阵列的金纳米晶体图像。掺杂是将外来原子引入一种主体材料内、以便改善或生成新的电子性能、磁性能和光性能的一个过程。Christopher Murray及同事将“取代掺杂”的概念引入到了纳米晶体超晶格中，在其中采用的是人造原子而不是真正的原子。他们显示，金纳米晶体会随机吸收到一个半导体纳米晶体超晶格中，在其中一个纳米晶体可被具有同样大小但不同组成的另一个纳米晶体取代。这样生成的材料的导电性由受掺杂剂的密度和分布控制的金属渗透通道来调制。自聚集方式的采用意味着，这一新方法应可以广泛适用于一系列不同材料和组成。

一个双星体系中多行星系统的脆弱性

在对一个多行星太阳系外行星系统中的轨道动态和演化所做的这一数值模拟中，Jihad Touma和Seshadri Sridhar显示，迁移中的行星易受由遥远伴星造成的扰动的影响。当轨道进动快到足以与遥远双星伴星的轨道运动发生共振时，该模型所产生的结果从大的行星偏心度和相互倾角的激发到该太阳系外行星系统总体上被破坏不等。

真核生物中原核生物基因的来源

多年来，人们一直假设，真核生物基因组中所见的原核生物基因一定是在一个原核细胞器的内共生之后到达那里的。但最近的证据表明，在真核生物之间以及在原核生物和真核生物之间也存在实质性的横向基因转移。对细菌、古菌和真核生物基因组所做的这项分析，没有发现连续横向基因转移对真核基因内容的演化具有可以检测得到的累积影响的证据。相反，真核生物是在广泛的差异基因丢失之后、在相应于线粒体和质体起源的两次“演化涌入”事件中获得其原核生物基因的。这一历史在复杂细胞的核基因组中留下了内共生的一个巨大印记。

来自尾场等离子体的加速正电子

传统射频粒子加速器从大小和成本来讲都在逼近研发极限。等离子体尾场加速器是一个很有希望的替代方案。在这种装置中，一个电子束当其在由第二个电子束产生的尾迹中的一个等离子体波浪上“冲浪”时会被加速。以前，在加速电子方面曾经获得了有希望的结果，但要做出一台电子—正电子对撞机还要求加速的正电子。在这项研究中，Sebastien Corde等人演示了一个新的加速方案，在其中，处在一个正电子束前面的粒子会将能量向其后方转移。这些正电子在此过程中会在1.3米的距离上获得5千兆电子伏特的能量，能量分散度较低。这意味着，加速电场比射频加速器强两个数量级。

用铜靶提升原子激光器性能

利用短波长激光产生相干X射线是X射线科学中一个长期未能实现的目标。以前，已经研发出了一台用于软X射线的、基于氖原子、由一个X射线自由电子激光器泵输的原子激光器。Hitoki Yoneda等人利用一个固体铜靶在硬X射线范畴内实现了一台原子激光器。该铜靶被SACLA离子化，以实现强放大的自发发射。这样获得的原子激光器能产生比泵输X射线自由电子激光脉冲更好的一个X射线束。其波长要比以前报道的几乎短十倍，将为超快X射线光谱和量子光学创造很多机会。

板块内地震活动的根源

Thorsten Becker等人发表了来自地幔流模型的研究结果，它们显示了远离美国西部板块边界的地震活动与“动态地形”（即来自地幔流的垂直法向应力）的速度变化之间所存在的一个关系。他们得出结论认为，地幔流在这种板块内环境中在决定地形、地质构造和地震风险方面起着一个举足轻重的、可以量化的作用。

（田学文/编译 更多信息请访问www.naturechina.com/st）