新华社二月国外科技新动态汇总（四）

2018-2-10 青野云麓

5000℃！超离子水冰首次“现形”

据英国《独立报》官网6日报道，美国科学家在5000℃高温下，首次创造了一种奇特的水态，称为“超离子水冰”。研究人员认为，这种物质是太阳系中遥远行星结构的关键组成部分，这一成果或有助于研究海王星和天王星的磁场。

　　科学家早在1988年就预测了这种物质的存在，数学模拟似乎也证明了其存在，这是首次在实验室获得这一物质。

该研究负责人、劳伦斯利弗莫尔国家实验室的物理学家马里乌斯·米洛博士解释说，他们使用了一种名为“激光驱动冲击压缩”的技术，不仅确认了这一物质的存在，还验证了有关海王星和天王星等行星含有这些物质的预测。研究发表在最新一期《自然·物理学》杂志上。

普通的冰由水分子组成，这些水分子连接起来形成固体;而超离子水冰由离子(带正或负电荷的原子)组成。具体来说，其结构由氧离子形成的固体晶体和流过其中的氢离子组成。与普通冰不同，超离子水冰要在极高温度和压力下才能形成。

　　在实验中，研究人员先碾碎位于两块钻石之间的冰块，然后发射激光以进一步增加压力和热量，在接近5000℃的高温和两倍大气压的高压下，他们看到了一块超离子水冰形成并融化的证据，整个实验历时10—20纳秒。

　　虽然超级离子水冰在地球上任何地方都找不到，但可能在天王星和海王星内部大量存在，这些行星内部的高温和高压与米洛团队在实验中创造出的类似。

　　有科学家指出，遥远行星内部存在这种物质，或许可以解释它们不寻常的磁场。

研究人员表示，他们下一步计划确定超离子水冰中发现的氧晶体结构。

强激光实验首次证明光可阻碍电子

据物理学家组织网7日报道，英国团队用超强激光照射电子，首次在实验室展示了光让电子速度减慢的辐射反应，这揭示了超越经典物理的动力学，并暗示量子效应的存在，有助于科学家更好地理解宇宙内某些最极端环境中发生的现象以及量子电动力学。

　　当光线照射一个物体时，一些光会从物体表面散射回来，但如果物体移动速度够快，且光线够强，就会发生奇怪的事情。例如，电子会剧烈摇晃，速度放慢，因为它们辐射出了太多能量，这一过程被称为“辐射反应”。科学家认为，这种反应出现在黑洞和类星体等物体周围，因此，能在实验室测量辐射反应，将帮助他们更好地理解宇宙内某些最极端环境中发生的现象。

现在，由英国帝国理工学院科学家领导的研究小组，通过让一束比太阳表面的光亮千万亿倍的激光与一束高能电子发生碰撞，首次在实验室观察到了辐射反应。研究发表在8日出版的《物理评论X》上。

　研究人员解释称，从一个接近光速运动物体反射的光子的能量会增加，因此，在最新实验的极端条件下，反射光会从光谱的可见光部分转变成高能伽马射线。研究作者、帝国理工学院物理系斯图尔特·芒格斯博士说：“当我们检测到非常明亮的高能伽马射线辐射时，我们知道，激光束和电子束发生了对撞。我们还发现，成功碰撞电子的能量低于预期，这是辐射反应的明显证据。这表明，电子被一片不足一根头发丝厚度的光线有效阻碍了。”

　　此外，实验数据也与基于量子电动力学原理的理论模型(而非麦克斯韦方程)更好地吻合，可帮助科学家更好地理解量子电动力学，这些实验也成为量子领域高强度激光研究的基础。

研究人员还指出，他们计划明年以更高强度或更高能量电子束进行更多实验，对这项研究进行证实。

超级木材可替代合金

英国《自然》杂志8日发表了一项材料学最新进展：美国科学家研发出一种可以将天然木材制成高性能结构材料的全新简易方法。这种新问世的密实木材，无论是强度、韧性，还是抗弹性能，都表现出众，不但质量极轻，耐用度还几乎高于目前所有结构金属和合金。

一般而言，具有超凡力学性能的合成结构材料都比较重，有些对环境有害，有些制造成本高昂(如基于聚合物的复合材料和仿生复合材料)。相比之下，天然木材成本低、资源丰富，作为一种结构材料用于建筑和家具已有几千年之久，且始终保持着重要地位。但是，木材的力学性能实在有限，通常不能满足许多高级工程结构和应用的需要。

此次，美国马里兰大学一组研究团队，开发出了一种在木材表面密实化之前处理木材的方法。这种木材表面的密实化，旨在大幅提高木材的尺寸稳定性和力学性能。一般在潮湿条件下，如果采用现有工艺处理，木材易发软，但是该团队所开发的方法却不受影响。

研究人员表明，在热压前去除部分木质素和半纤维素成分，可以更加有效地压缩木材，厚度减少80%，密度可达原来的3倍。彻底去除木质素和半纤维素会导致材质低劣，因此研究人员认为必须保留部分木质素以便黏合木材。通过这种方法制成的材料拥有极其出众的强度、韧性和抗弹性能，而且防潮、轻质、加工简单便宜，对环境的破坏小。

长效抗HIV药可抑制病毒至少四周

据英国《自然·通讯》杂志7日发表的一项医学最新研究，美国科学家在小鼠实验中展示了一种长效、可注射的抗人类免疫缺陷病毒(HIV，即艾滋病病毒)药物。其一剂注射中包含的药物浓度，足以抑制HIV在小鼠血液及组织中复制至少一个月。

HIV是一种逆转录病毒，其逆转录过程就是在病毒逆转录酶的作用下完成的。而人类采取的抗逆转录病毒治疗，正是将HIV感染从一种致命病状转化成一种可控的慢性疾病。不过，这也意味着艾滋病病人需要每天注射药物，对其产生依赖，并有可能导致抗药性HIV的产生。如果有一种不需要如此高频率注射的药物，比如每周、每月或每两个月一次，将是更好也更受患者欢迎的替代疗法。

　　此次，美国内布拉斯加大学医学中心科学家霍华德·根德尔曼及其同事，对一种名为度鲁特韦的抗逆转录病毒药物做了化学结构修饰。该药是美国食品和药物管理局(FDA)批准的第三个HIV整合酶抑制剂，其通过阻断整合酶，可以预防HIV增殖，并可以减少体内HIV的数量。研究人员在度鲁特韦上添加一个长碳链，并将前体药物(一种不活泼化合物，通过新陈代谢可产生一种活性药物)装入一个聚合物。在小鼠实验中，最后配成的药物表现出高抗逆转录病毒活性超过4周。

　　虽然一些长效、可注射的抗HIV疗法仍在临床试验中，但是许多病人已经开始使用度鲁特韦了。而此次的最新药方，能更好地使药物渗入成为病毒储主的细胞和组织。

和其他当前正在测试的长效抗逆转录病毒药物相比，这种新药所需的注射量更小。后续研究将会重点关注度鲁特韦和其他药物的混合配方，以及开展人体试验的可能性，包括治疗被感染的病人和预防健康个体受感染。

小龙虾基因组序列出炉揭秘缘由

一个新物种如何在短时间内崛起，基因组测序可以提供线索。英国《自然·生态与进化》杂志5日在线发表的一篇论文，首次报告了美洲龙纹螯虾的基因组序列，有助于揭示这种单性繁殖的动物，如何在短短20年间就从德国宠物贸易的宠儿，变为马达加斯加的强大入侵生物。

美洲龙纹螯虾在上世纪90年代首次被发现。据资料称，几只生活在德国水族馆的北美龙纹螯虾获得第三组完整的染色体时，美洲龙纹螯虾便诞生了。而大多数有性繁殖动物只有两组染色体，一组来自父本，一组来自母本。从那时起，龙纹螯虾从圈养环境散布到全世界的淡水生态系统，而且似乎特别适应马达加斯加。

　德国癌症研究中心的科学家团队此次对11只美洲龙纹螯虾(一些来自野外，一些来自宠物贸易)和一些龙纹螯虾及另一种亲缘物种的个体基因组进行测序。他们证实，所有美洲龙纹螯虾个体在遗传学上几乎相同，从物种出现以来只发生了几处变异。他们还发现一组染色体比其他两组更独特，这意味着该物种是两只有远亲关系的龙纹螯虾个体的后代。根据在马达加斯加野外捕捉到的个体，研究人员发现，在过去10年里，美洲龙纹螯虾的数量在当地翻了100倍，估计现在有上百万只个体。

这些结果首次提供了一种十足目甲壳动物(该类群包括蟹、龙虾、虾)的基因组序列，以及一个新物种如何在短时间内崛起的线索。此外，研究强调了这种侵略性物种在马达加斯加迅速传播，给当地物种和淡水生态系统带来的潜在危害。