“小柯”秀

《自然》

科学家打造全电斯格明子磁隧道结

新加坡材料研究与工程研究所Anjan Soumyanarayanan团队打造了全电斯格明子磁隧道结。相关研究成果近日在线发表于《自然》。

研究团队成功在晶圆级别实现了纳米级手性磁隧道结（MTJ），这种结构能够容纳单一的斯格明子。通过运用一套先进的电多模态成像技术，研究人员发现MTJ中的斯格明子具有固定的极性，并且其读出信号直接反映了斯格明子的大小。这一创新结构利用互补成核机制，能在无磁场环境下稳定不同尺寸的斯格明子，从而实现3种非挥发性电态。该MTJ结构能够通过电信号写入和删除斯格明子，将其恢复到均匀状态，而且开关能量是现有技术水平的1/1000。

施加的电压模拟了磁场的作用，相较于传统MTJ，它重塑了开关转变的能量学和动力学，实现了确定性的双向开关。该研究的堆栈平台不仅实现了大读出和高效开关，而且与斯格明子比特的横向操作兼容，为全电斯格明子设备架构提供了急需的支撑。其晶圆级别的可实现性，为利用手性自旋纹理在多比特存储器和非常规计算领域的应用提供了跳板。

相关论文信息：

https：//doi.org/10.1038/s41586-024-07131-7

《细胞》

科学家揭示多发性硬化症细胞动力学原理

瑞典斯德哥尔摩大学Gonalo Castelo-Branco研究团队报道了发展中的神经炎性病变和多发性硬化症病理的细胞结构。该研究成果近日在线发表于《细胞》。

研究人员通过模拟小鼠实验性自身免疫性脑脊髓炎的时间和区域疾病进展率，研究多发性硬化症的细胞动力学。研究人员证明了疾病相关胶质细胞独立于病变而产生，并在疾病中动态诱导和消退。

人类的多发性硬化症脊髓的单细胞空间图谱，证实了稳态和疾病相关胶质细胞的差异分布，使活动性和非活动性病变反卷积到亚区室，并确定了新的病变区域。通过在单细胞分辨率上建立小鼠和人类多发性硬化症神经病理学的空间资源，研究人员揭示了多发性硬化症背后复杂的细胞动力学。

研究人员表示，多发性硬化症是一种以多灶性病变和郁积性病理为特征的神经系统疾病。虽然单细胞分析提供了细胞病理学的见解，但背后的细胞进化过程仍然知之甚少。

相关论文信息：

https：//doi.org/10.1016/j.cell.2024.02.030

《国家科学院院刊》

科学家发现畴壁共穿隧诱导的量子巴克豪森噪声

美国加州理工学院T.F. Rosenbaum与P.C.E. Stamp研究团队发现了畴壁共穿隧诱导的量子巴克豪森噪声。相关研究成果近日在线发表于美国《国家科学院院刊》。

研究团队探索了单轴稀土铁磁体在量子世界深处的动力学特性。他们发现，畴壁运动及相关滞后现象是由量子成核触发的，随后演化成大规模的畴壁运动，这呈现出一种特殊的巴克豪森噪声形式。研究人员观察到，雪崩动力学中的非临界行为已超越了传统的重整化群方法和经典畴壁模型的解释范畴。

进一步的研究揭示，这种量子巴克豪森噪声展现出两种截然不同的畴壁运动机制，二者均源于量子力学，但对横向施加于自旋轴的外部磁场的依赖性截然不同。这些观察结果可以通过畴壁对的关联运动来解读，这些畴壁对由近邻片的共隧穿成核形成，并通过偶极相互作用相互关联；而这种关联性在横向场的作用下会受到抑制。研究人员推测，类似的宏观关联性可能也会在其他具有长程相互作用系统的滞后现象中出现。

相关论文信息：

https：//doi.org/10.1073/pnas.2315598121

《自然-遗传学》

增强子与启动子的相互作用随哺乳动物发育进程增强

美国加州大学欧文分校Evgeny Z. Kvon研究团队发现，在哺乳动物发育增强子激活过程中，增强子与启动子之间相互作用增强。该研究成果近日在线发表于《自然-遗传学》。

研究人员揭示了哺乳动物发育过程中增强子的三维构象，对10种小鼠胚胎组织中近千个具有体内活动的增强子生成了高分辨率的组织分辨接触图。61%的发育增强子绕过了它们的邻近基因，这些基因通常以启动子CpG甲基化为标志。

大多数增强子显示出组织特异性的三维构象，增强子-启动子和增强子-增强子之间的相互作用在体内增强子激活时会适度且持续地增强。只有不到14%的稳定增强子-启动子相互作用在不同组织间形成，然而，这些稳定的相互作用是在没有增强子的情况下形成的，而且很可能是由邻近CTCF结合所介导。该研究结果凸显了增强子-启动子物理邻近性对哺乳动物发育基因激活的重要性。

相关论文信息：

https：//doi.org/10.1038/s41588-024-01681-2