北京
7月18日（星期五）消息，国外知名科学网站的主要内容如下：
《自然》网站（www.nature.com）
为什么醒来时总犯困？神经科学揭示“赖床”的根源
一项针对1000多次睡眠唤醒的研究揭示了大脑从睡眠过渡到清醒的精确活动模式，这一发现可能有助于缓解“睡眠惰性（俗称“赖床”）”，即人们醒来时的昏沉状态。
研究发现，当人从充满梦境的快速眼动（REM）睡眠中醒来时，大脑前部与执行功能和决策相关的区域会率先激活，随后清醒波向后扩散，最终到达与视觉相关的后部区域。神经科学家指出，这一过程表明“醒来并非入睡的简单逆向，而是一种从前到后的有序激活”。相比之下，入睡过程更为渐进且非线性。
研究由荷兰阿姆斯特丹神经科学研究所的团队主导，他们通过256个头皮传感器记录了20名参与者的脑电活动。结果显示，从REM睡眠中醒来时，神经活动呈现明确的前后扩散模式；而从非REM睡眠中醒来时，激活首先出现在大脑深处的中央区域，随后才遵循前后扩散路径。这种差异可能解释了为何从非REM睡眠中醒来时昏睡感较轻。
完全清醒的大脑会表现出独特的电活动模式，呈现为密集的锯齿状波形。REM睡眠时波形类似，但伴随骨骼肌活动的抑制；而非REM睡眠时，脑电波峰值更高。传统成像技术难以捕捉这些模式的精确时间变化，但高密度传感器结合数学建模实现了秒级精度的分析。
该研究发表于《当代生物学》（CURRENT BIOLOGY）期刊，或为睡眠障碍治疗提供新思路。研究人员认为，明确正常唤醒的脑活动特征，有助于识别异常唤醒模式，例如失眠患者的醒来过程可能存在问题。这一发现或将成为探索睡眠障碍治疗的全新方向。
《科学通讯》网站（www.sciencenews.org）
从恐龙温室到人类危机：地球温度史的生死启示
地球的气候历史在冰与火之间不断交替。目前人类所处的冰河期（两极存在冰盖）在地球45亿年历史中实属罕见，更多时候，地球是一个无冰的温暖世界。
6600万年前的白垩纪，全球平均温度达36°C，极地海水温度高达27°C，恐龙在温暖的环境中繁衍生息。然而，并非所有温暖时期都如此宜居——2.7亿年前的二叠纪末期，超级火山喷发导致全球温度骤升10°C，引发地球史上最严重的大灭绝事件，95%的海洋生物和70%的陆地生物消失。
地球的温度调节依赖于“碳循环”：二氧化碳通过化学风化被岩石吸收，再通过火山活动重新释放。这一机制使地球长期保持相对稳定的气候，但也曾多次失控。24-21亿年前，地球经历“雪球地球”事件，冰盖覆盖整个星球，温度低至-50°C。科学家推测，这可能是由于光合微生物消耗甲烷（当时的主要温室气体），导致全球降温失控。 而2.52亿年前的二叠纪末，西伯利亚火山喷发一百万年，二氧化碳使气温骤升10°C，导致95%海洋物种灭绝——史密森尼学会称此为“最严重大灭绝”。
工业革命以来，人类活动迅速改变地球气候。大气二氧化碳浓度已从280ppm升至426ppm，全球平均温度升高了1.47°C。。若排放持续，2100年可能达到600-1000ppm，升温4°C。类似情况曾出现在5500万年前的“古新世-始新世极热事件”（PETM），当时全球温度比现在高5-8°C，生态系统发生了剧烈重组。
未来，地球的“碳恒温器”终将失效。约5亿年后，二氧化碳浓度可能跌破植物生存阈值；10亿年后，随着太阳变亮，地球将进入不可逆的极端高温期，生命将面临严峻挑战。
人类正将地球推向未知领域，但历史表明，地球终将恢复——只是未必会留下人类文明的痕迹。
《每日科学》网站（www.sciencedaily.com）
晶体破碎后反而更坚固？科学家利用数学破解晶体缺陷之谜
晶体因其结构的美丽与优雅而广受关注，但实际晶体往往存在微观缺陷，如原子缺失或键位错乱。这些缺陷虽看似不完美，却能显著影响材料的力学性能，甚至增强其强度。日本大阪大学的研究团队近期在英国《皇家学会开放科学》（Royal Society Open Science）发表论文，利用微分几何理论，为晶体缺陷的力学行为提供了统一而严谨的数学描述。
理想晶体中，原子排列呈现完美的周期性，但真实晶体常包含位错（平移对称性破坏）和向错（旋转对称性破坏）等缺陷。传统模型难以统一描述这些缺陷的差异，而微分几何的引入解决了这一难题。研究团队采用黎曼-嘉当流形的数学框架，成功刻画了缺陷的拓扑特性，并严格证明了位错与向错之间的关系。此前，这些关系仅基于经验观察，缺乏理论支撑。此外，研究还推导出这些缺陷所致应力场的解析表达式，为材料力学分析提供了新工具。
这一理论突破不仅深化了对晶体缺陷的理解，还可能推动新型材料的设计。例如，向错的存在可增强材料强度，未来或可通过调控缺陷结构优化材料性能。研究展现了数学工具在揭示自然规律中的强大作用，再次印证了自然科学与数学的紧密联系。
《赛特科技日报》网站（https://scitechdaily.com）
磁性操控进入原子时代，未来设备更小更快更智能
近日，科学家在超薄材料磁性调控领域取得重大突破。这项研究以原子级厚度的半导体材料CrPS₄为核心，通过精确调控其磁性特性，为未来高效、紧凑的磁学技术开辟了新路径。
磁性在数字存储中至关重要，但传统材料中的“交换偏置”现象因受限于层间缺陷界面而难以调控。来自英国爱丁堡大学、美国波士顿学院和美国宾汉姆顿大学的研究团队发现，CrPS₄无需堆叠即可在其内部实现磁性控制。该材料的原子层因厚度差异自然形成不同磁特性区域，其边界可形成完美界面，为研究提供了理想平台。
研究采用氮-空位（NV）中心磁力计技术，利用金刚石传感器对微小磁场进行高精度成像。结果显示，通过调整CrPS₄的原子层排列，可像开关一样可逆地控制交换偏置效应。这一方法不仅解决了材料科学中的长期难题，还为新型磁学器件奠定了技术基础。
该突破有望推动超紧凑存储芯片、可重构传感器、及量子计算设备的研发。CrPS₄在空气中稳定且易于操作，兼具实验室研究与实际应用潜力。研究团队指出，这项成果为原子尺度磁性的理解和设计提供了全新工具，标志着磁学技术迈入新阶段。（刘春）
