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极涡的亚赫兹群集动力学
拓扑结构的群集动力学在基础和应用两个方面都很有意义。最近在铁电超晶格中已经实现了由电极化而非电子自旋构成的拓扑结构，这对拓扑序的超快电场控制而言前景广阔。然而，人们对这种复杂的扩展纳米结构功能的动力学机制知之甚少。
研究组利用太赫兹场激发和飞秒X射线衍射测量，观察到极涡特有的超快群集极化动力学，其频率比实验实现的磁涡高几个数量级，横向尺寸更小。
一种以前未发现的可调谐模式（涡旋）以纳米尺度原子位移圆形模式的瞬态阵列形式出现，可在皮秒时间尺度上逆转其涡度。其频率在临界应变下显著降低，表明结构动力学的凝结。研究组使用基于第一性原理的原子计算和相场模型来揭示微观原子排列并证实涡旋模式的频率。极涡中亚赫兹群集动力学的发现为超高速高密度拓扑结构中电场驱动的数据处理提供了机会。
相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03342-4
保护全球海洋生物多样性、粮食和环境
海洋具有独特的生物多样性，提供宝贵的食物资源，是一个主要的人为碳汇。海洋保护区（MPAs）是恢复海洋生物多样性和生态系统服务的有效工具，但目前只有2.7%的海洋受到高度保护。海洋保护水平如此之低，主要是由于与渔业和其他开采用途的冲突。
为了解决这个问题，研究组制定了一个保护规划框架，以优先安排那些在今天和未来能够带来多重效益的高度保护的MPA。研究组发现，大幅度增加海洋保护可带来三重好处，即保护生物多样性、提高渔业产量和确保面临人类活动威胁的海洋碳储量。
研究结果表明，大多数沿海国家都拥有可以为实现生物多样性保护、粮食供应和碳储存这3个目标作出重大贡献的优先领域。全球协调的努力可能比未协调的国家级保护规划的效率高出近1倍。研究组灵活的优先次序框架有助于为国家海洋空间计划和全球海洋保护、粮食安全和气候行动目标提供信息。
相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03371-z
破火山口塌陷驱动的大喷发动力学
最大的玄武岩喷发与破火山口塌陷有关，并通过准周期地面位移和中等规模地震表现出来，但控制其动力学的机制仍不清楚。
研究组提供了一个物理模型来解释这些过程，它解释了破火山口顶部的准周期黏滑塌陷和火山的长期喷发行为。
此外，研究表明，正是破火山口塌陷本身维持了大规模喷发，而触发破火山口塌陷需要地形产生的压力。
该模型与2018年基拉韦厄火山喷发的数据一致，使人们能够估计火山通道系统的性质。结果表明，在喷发期间，两个热储层处于活跃状态，并对它们的连通性形成了限制。
根据该模型，基拉韦厄火山喷发在其潜在破火山口塌陷概率超过60%后停止，可能是由于第二个热储层的存在。最后，研究组表明，这个物理框架一般适用于过去50年来最大的破火山口塌陷喷发。
相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03414-5
（未玖编译）
《中国科学报》 (2021-04-21 第2版 国际)关注【深圳科普】微信公众号，在对话框：
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