温带湖泊普遍缺氧

温带湖泊含氧量出现了大范围、长期的下降。这一针对近400个湖泊在80年的时间里计算得出的趋势或许和气候变暖以及水体透明度下降有关。

该下降趋势可能会威胁到至关重要的湖泊生态系统。水体系统的溶解氧浓度会影响养分平衡、生物多样性、饮用水质量和温室气体排放。虽然海洋的氧流失已经得到了证明，但人们对湖泊溶解氧浓度的变化一直不够了解，一定程度上是因为缺乏长期、大规模的研究。

为解决这一问题，研究人员编制了1941年至2017年间由政府、大学、非营利组织采集的393个温带湖泊（大部分位于欧美）的温度和溶解氧测量数据。这些淡水环境减少的溶解氧是海洋中观测到的2倍到9倍左右。

研究人员指出，水温上升与表层水氧浓度下降有关，而深层水氧含量下降则与更强的热分层（不同深度形成不同的温跃层）以及水体透明度降低有关。但这一趋势中也有例外，比如大量湖泊（87个）的水温和溶解氧浓度都出现了上升。

不过，这种反常现象或许是由水华导致的。水华可能会让表层的氧浓度升高、深层的氧溶解度降低。

研究人员总结称，人类活动和气候变暖预计将继续导致湖泊溶解氧的进一步流失，必须采取持续、严格的湖泊系统管理措施以应对这些影响。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-021-03550-y

异质双层膜中摩尔离子的特征

由范德华材料形成的摩尔超晶格可以支持多种电子相，包括Mott绝缘体、超导体和广义Wigner晶体。当激子被摩尔超晶格限制时，一类新的激子出现了，这为实现人工激子晶体和量子光学效应带来了希望。

当这些摩尔激子与载流子耦合时，可能会产生相关态。然而，对于电荷耦合摩尔激子态，没有实验证据，也没有理论预测它们的性质。

研究人员报道了二硒化钨/二硒化钼异质薄膜中与摩尔势耦合的离子的光学特征。摩尔三离子态显示了多个尖锐的发射线与复杂的电荷密度依赖关系，这与传统三离子态的行为形成了鲜明对比。

研究人员从辐射衰变中推断出对三离子态发射的不同贡献，其中剩余载流子驻留在不同的摩尔微型带中。在不同的器件和样品区域观察到离子特征变化，表明其对样品的不均匀性和变异性有很高的灵敏度。这些离子特征的观察促进了对摩尔超晶格中高阶电子相关效应的进一步理论和实验研究。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-021-03541-z

量子存储器间的电信预示纠缠

未来的量子网络将使遥远地点之间的纠缠分布成为可能，并可将其应用于量子通信、量子传感和分布式量子计算。这个网络的核心是在远程互联的量子节点上产生和存储纠缠态的能力。

虽然各种远程物理系统已经成功地纠缠在一起，但没有一个能够包含网络运行的所有要求。研究人员报告了两个空间分离的量子节点之间预示纠缠的演示，其中的纠缠被存储在多模固态量子存储器。

在不同实验室的量子存储器之间的纠缠是通过检测高达1.4千赫兹的电信光子来预示的，并且纠缠被存储在晶体中，预先确定的存储时间高达25微秒。

研究人员还证明了生成的纠缠对预警路径中的损耗具有鲁棒性，并演示了使用62种时域模式的时间复用操作。研究人员表示这可以扩展到更长的距离上的纠缠，并为基于固态资源的现场部署、多路复用量子中继器的设计提供了一条可行的路线。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-021-03481-8

界面水对外加电场的不对称响应

人们对界面水的介电响应的理解依赖于近似线性响应，即外电场诱导线性比例极化。这意味着对场的符号具有反对称性。然而，原子模拟表明，界面水的极化可能与线性响应有很大的偏差。

研究人员提出了一项针对这个问题的实验研究。他们测量了单层石墨烯电极附近重水的振动和频率产生谱，以研究其在受控电化学条件下对外部电场的响应。OD拉伸的光谱显示正负电极电荷明显不对称。

当负电荷低于5×1012电子每平方厘米时，观察到非氢键OD基团指向石墨烯表面的峰值频率为每厘米2700次。在中性或正极电位下，这种“自由OD”峰突然消失，而光谱显示氢键OD物种的宽峰为2300~2650/厘米。

米勒定律将振动和频率产生响应与介电常数联系起来。观察到的与每米±3×108伏特电场线性响应的偏差使人们对将界面水作为简单介质处理的有效性提出了质疑。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-021-03504-4

（冯维维编译）