“小柯”秀

《自然》

木星大小系外行星的硫化氢和富含金属的大气层

美国约翰斯·霍普金斯大学Fu Guangwei小组研究了木星质量大小的系外行星的H2S和富含金属的大气层。相关论文7月8日发表于《自然》。

据研究人员介绍，作为距离地球最近的凌日热木星，HD189733b一直是大气表征的基准行星。从成分、化学、气溶胶到大气动力学、逃逸和建模技术，它也是人们对系外行星大气的许多理论理解的锚点。先前对HD189733b的研究已经在大气中检测到含碳和含氧分子H2O和CO，CO2和CH4的存在，但后来又引起一定的争议。基于这些测量推断出的金属丰度是追踪行星形成位置的关键参数，但金属丰度从衰减到增强受波长覆盖范围和观测精度的限制。

研究人员报道在HD189733b的透射光谱中检测到H2O、CO2、CO和H2S。平衡温度约为1200K，H2O、CO和H2S是氧、碳和硫的主要储存库。根据测量的这三种主要挥发性元素的丰度，研究人员推断大气的金属丰度是恒星的3~5倍。5 sigama处CH4丰度的上限为0.1ppm，碳氧比较低（<0.2），表明是通过富含水的冰态星子吸积形成的。低氧硫比和低碳硫比也支持星子吸积的形成途径。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07760-y

二维钙钛矿增强钙钛矿太阳能电池稳定性

美国西北大学Mercouri G.Kanatzidis团队报道了二维钙钛矿增强钙钛矿太阳能电池的稳定性。相关研究成果发表在7月8日出版的《自然》。

二维（2D）/三维（3D）钙钛矿异质结构在提高钙钛矿太阳能电池（PSCs）的性能方面发挥了关键作用。然而，阳离子在2D和3D层之间的迁移会导致八面体网络被破坏，随着时间的推移，引起性能下降。

假设钙钛矿具有通过边缘和表面共享实现的强大的有机-无机网络，可以阻碍离子迁移。研究人员探索了一组不同维度的钙钛矿，发现与2D/3D钙钛矿情况相比，钙钛矿/钙钛矿异质结构内的阳离子迁移受到抑制。当钙钛矿与3D钙钛矿表面接触时，增加其维度可以改善电荷传输——这是增强八面体连接性和平面外取向的结果。2D钙钛矿（A6BfP）8Pb7I22（A6BffP:N-氨基己基-苯并[f]-邻苯二甲酰亚胺）提供了钙钛矿表面的有效钝化，并实现了均匀的大面积钙钛矿膜。

他们基于钙钛矿/钙钛矿异质结构的器件对于厘米面积的PSC，实现了24.6%的认证准稳态功率转换效率。对于封装的大面积器件，研究人员去除了脆弱的空穴传输层，并显示出下面的钙钛矿/钙钛矿异质结构，在空气环境中在85℃下稳定运行1250小时。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07764-8

《物理评论A》

科学家揭示任意量子可观测值的超现象

美国查普曼大学的Andrew N.Jordan与美国罗切斯特大学的A. Nick Vamivakas等人揭示了任意量子可观测值的超现象。相关研究成果7月8日在《物理评论A》发表。

据悉，当一个全局有限带宽函数局部振荡快于它的最高傅立叶分量时，就会发生超振荡。

该研究团队将这一独特效应拓展至任意量子力学算子，将其弱值作为研究对象，其中预选态设定为一系列本征态的叠加，这些本征态对应着一定的本征值范围，而后选态则聚焦于粒子的局部位置。当该算子的弱值超出其固有的特征值边界时，即展现出一种超越常规的行为模式。对于总角动量和总能量，研究人员给出了这种效应的示例性说明。在后一种情况下，研究人员通过仅使用有限能量态的有界叠加，可以构造出一个在实线上处处收敛的势序列，其渐近能量趋于零，实现了“从无到有”的能量现象。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1103/PhysRevA.110.012206

各种马尔可夫动力学解的量子轨迹纠缠研究

奥地利因斯布鲁克大学的Tatiana Vovk与Hannes Pichler对各种马尔可夫动力学解的量子轨迹纠缠进行了研究。相关研究成果7月8日在《物理评论A》发表。

科学家研究了求解描述开放量子系统动力学主方程的随机量子轨迹方法中的纠缠。首先，研究人员引入并比较了主方程的自适应轨迹展开。具体而言，该研究是在之前研究的坚实基础上进一步展开的。研究人员首先聚焦于探索多种贪婪算法，旨在构建出具有极低平均纠缠熵的量子轨迹。

其次，他们深入分析了一维开放随机布朗电路中的多种典型展开方式，并成功界定了从面积定律到体积定律下纠缠轨迹转变的关键点。最后，他们比较了使用矩阵乘积状态的各种轨迹展开，与使用矩阵乘积算子的主方程的直接积分。通过具体动力学事例的展示，他们发现，在模拟成本上，随机轨迹的方法相较于矩阵乘积算子具有显著的指数级优势。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1103/PhysRevA.110.012207