研究中心论文获cicling

关于双相情感障碍 由于情感障碍的覆盖面太广，而其中最重要的又是双相情感障碍，这里就特地详细写一下双相情感障碍。 内容大部分是从研究论文上(Anderson, Haddad & Scott., 2012)翻译摘录，内容基本涵盖了大家想要了解的各个方面（我手都打断了，而且用了一大半下午看论文的时间和部分晚上疯狂打牌的时间_(┐「ε:)_），希望对想了解双相情感障碍或想解决对双相情感疑惑的人们有帮助。 正题 双相情感障碍，最初也被称为躁狂抑郁症，是最难控制的精神类疾病之一。 尽管它也被与天才，创造力相联系，但是它对病人生活的负影响是巨大的，近20年来超过6%的病人死于自杀。 躁狂 （mania） 通常在情绪上升严重并且维持或者伴随着其他精神症状，引起明显的行为功能混乱的时候被使用。轻躁狂则在病状相对较轻的时候使用，并且病人通常不会注意到需要寻求治疗，但是，轻躁狂可以发展为躁狂。 什么是双相情感障碍？ 双相情感障碍的特点是反复阶段性发作的情绪波动以及抑郁，同时伴随着行为方式以及能量的变化，影响着认知，生理以及行为症状。 I型双相情感障碍中表现为情绪的起伏（抑郁）以及持续性的躁狂，II型双相情感障碍则主要为抑郁症状，伴随症状较轻的躁狂（轻躁狂）。 抑郁症状通常在情绪起伏时更常见并且持续时间更长，同时伴随内源性的轻度症状，是引发大部分消极情绪的原因。 其他的精神疾病，比如焦虑症，酒精和药物的滥用或错用也很常见。 自杀以及各种自然因素（比如心血管疾病）的几率增加。 治疗通常为药物和相辅的精神治疗相结合。不管是严重发作阶段或者是维持恢复阶段，治疗都会根据躁狂或抑郁情绪哪方占据主导来制定方案。 谁会患双相情感障碍？ 最近的覆盖11个国家的全球性调查3表明患病人群的年龄中位数为25岁3，患病率则为 （I型双相情感障碍，男性人数居多）和（II型双相情感障碍，女性人群居多）。轻微症状的患病率在全球范围内位。美国的患病率最高，一次为，和。 青春期前的躁狂较为少年，通常来说，青年时期的情绪障碍会在成年后发展为抑郁以及躁狂 (Duffy et al, 2010)。 什么导致了双相情感障碍？ I型双相情感障碍的遗传率为，大部分为常见等位基因变异导致，并且一部分基因与精神分裂的基因相重合 (Sullivan, Daly & O'Donovan, 2012)。 基因的显性是由基因与环境因素相影响导致。儿童时期遭受物理或者性虐待的话发病率为正常人群的2倍，并且发病更早症状更为严重 (Etain et al., 2008)。生活经历或者长期的压力也是引发情绪变化的重要因素 (Martinowich, Schicesser., & Manji, 2009)。 什么使得双相情感障碍如此具有挑战性？ 同时伴随其他精神类疾病，其中以焦虑症最为常见。超过1/3的病患，尤其是发病较早的病人，同时有酒精或者药物紊乱障碍。 并且，相较于其他疾病阶段，严重的病患通常对患病的严重性估计不足，而且易拒绝治疗，这给治疗增加了极大难度。躁狂时的暴力行为也会对他们造成危险并会引发犯罪行为。 相反，轻躁狂却经常逃出了医疗系统的注意，即使被发现，也易被拒绝接收治疗。因为病患易将这种轻躁狂看做是积极的并与个人充沛的精力和创造力相联系。 当病患因为抑郁症状寻求治疗时，之前的躁狂发作经常不背发现。因此确切的诊断可能会被推迟数年，这间接导致了无效的，有危害的治疗。从抑郁症到双相情感障碍的“转变几率（conversion rate)" 大约为每年1%， 而且未被发现的双相情感障碍在对抗抑郁药物无效的抑郁患者中发生的概率更高。 快速循环状态（rapid cycling, 每年4次或者更多的情绪发作）是病情严重性与治疗反应不佳的标识。 即使病人处于正常状态，轻微到重度的认知能力减退，比如语言学习，记忆力，和行为能力也会出现并且引起功能缺陷。 蓄意自残行为-- 与抑郁，混合症状，精神错乱，物质滥用联系尤为密切，在30-40%的病患中出现。在最近的大型调查中，在中位年龄18岁以上的人群中，男性的自杀率为，女性的自杀率为，比抑郁症以及精神分裂还高。 双相情感障碍如何被诊断？ 最关键的诊断因素为轻躁狂或躁狂的发病历史。值得注意的是，主要的易怒情绪可能被躁狂覆盖，精神症状也可能被误认为是精神分裂症状。所以诊断需要极仔细的过往病史了解并且进行精神测试，并且与其他相关资料相结合。同时，情绪的波动可能被忽视或者不被上报。 轻躁狂也可能被忽视，病人可能只会在反复发作或者有不良影响，他人施压的情况下菜去寻求医疗帮助。双相情感障碍与其他精神疾病的症状共同点也会导致其被误诊，比如注意力缺陷多动障碍（ADHD）与双相情感障碍症状非常相近，由于ADHD更为普遍，所以在确诊双相情感障碍时必须确定病人有明显的情绪发作（躁狂，欣快）阶段。精神分裂也是如此，因为其病症与情绪波动联系很大。 为了避免误诊，在儿童和青年的诊断过程中，需要有明确地躁狂发作并且有明显的欣快情况（不只是易怒）和发病阶段 (Novick, Swartz., & Frank., 2010)。 对于大多数人群，个人量表，比如情绪障碍问卷，或者轻躁狂量表可以帮助了解之前的轻躁狂和躁狂症状。 怎么分辨双相和单相情感障碍？ 如果不考虑病史，个人因素的话两者很难被区分。一个研究总结了两者的特点，如下(Mitchell, Goodwin., & Johnson., 2008). I型双相情感障碍特征：不寻常的抑郁症状（轻躁狂，食欲增强，感到虚弱麻痹无法行动）；情绪不稳定；精神病特征或者病例上的愧疚感；心理行为上的迟缓；较早的发病时间（<25岁)；多次发作的抑郁；具有双相情感障碍的家庭病史。 单相情感障碍特征：睡眠减少或是失眠；食欲减退，体重减低；正常或增加的活动频率；身体出现问题；较迟的抑郁发病(>25岁）；抑郁发病阶段较长（>6个月）；没有家庭病史。 如何控制双相情感障碍？ 急诊目的在于缓解症状并且减少病患对自己或是他人的伤害行为。长期治疗目的在于预防未来的发作并且帮助病人恢复到发病前的状态，增强身体健康，减少自杀几率。在躁狂或轻躁狂与抑郁症之间循环的病人尤其难治疗，在急诊中，稳定情绪是最为关键的治疗要素。 药物在轻度病症中的药效并未很好的被证实。特殊的精神疗法在减少复发，治疗抑郁情绪和增强机体功能方面非常重要。其他重要的方面包括与治疗医生建立良好的相互关系，持续的治疗与关注，记录病情状况等等。 由于在如何治疗同时发作的精神类疾病（如焦虑症）方面缺乏足够的证据，通常的流程为稳定情绪然后仔细的治疗特定的疾病。 什么药有效呢？ 大部分研究局限于治疗躁狂和双相情感障碍上，在轻躁狂和轻微情绪波动上证据则较少。大部分药物对某一极的病状更为有效，所以病人在“情绪稳定”阶段时（通常会被推荐使用锂或者一种抗惊厥剂）可能不会被同时治疗其他病症。 精神心理疗法扮演了什么角色？ 目前尚没有确切的证据能表明选择哪一种疗法。各种疗法都有其特定的疗效，但是都需要与医生的了解程度，病情状况，病人是否遵守疗程，病人的生活作息等等来具体确定。认知行为疗法（CBT）帮助病人认识和解决错误的思想和行为方式；家庭疗法则注重于增强问题解决能力以及应对方法上；人际关系与社会疗法则注重于解决人际关系以及日常交际的问题；心理知识教育则给病人提供了了解自己病情的机会，有益于病人自我调整与治疗。同时有证据表明认知矫正（通过行为训练来增强认知表现）不仅对双相情感障碍有作用，对精神分裂患者也有作用 (Anaya et al., 2012)。现今的挑战为如何去根据病人的需求来结合合适的治疗方式。 什么时候应该去寻求医疗帮助？ 在出现严重病情的时候，需要去寻求专业的情感障碍医生与护理人员的帮助，以治疗严重的病状，控制以及减小危害，进行确诊，提出或者审视长期的治疗计划。 在以下情况中，病人需要接受专业看护：当病人在医疗服务或治疗过程中出现困难；有频繁的复发，对病情掌控力弱，或者持续的症状发作；有严重的其他精神症状发作，比如焦虑，酒精或药物滥用；需要控制自杀情况或者控制对他们的危害性。 病情稳定的病人需要在以下情况寻求专业看护：准备怀孕或者已经怀孕；对于治疗产生副作用或者需要更换药品；准备更换或者停止治疗；要求与专业医生进行接触。 情绪的波动如何控制？ 躁狂通常需要专业的医疗护理以减轻危害并且提供治疗。这有时需要强制性的介入，严重的行为紊乱可能需要被使用抗精神药物或者苯二氮或者两者并用。安静的环境需要被提供以排除外界刺激。轻度的躁狂可能通过专业机构的互助小组来治疗。 第一步需要了解任何发病原因比如药物停用，突然的生活刺激等等。处方的抗抑郁药需要被停用因为可能导致情绪波动。任何疗法在过往病史中的效果和耐受性需要被审视 (Goodwin, 2009)。 抗精神病药物是治疗躁狂的第一方案，尤其是在严重的情况下。一个多重治疗的元分析研究表明 (Cipriani, et al., 2011)，抗精神病药物，锂，抗惊厥和癫痫药和立痛定的药效比安慰剂更强。最有效的药物为氟哌丁苯（haloperidol），利培酮（risperidone)和奥氮平（olanzapine)；所有的都比抗惊厥药物有效，同时氟哌丁苯也比锂更有效。第二代抗精神病药物，利培酮，奥氮平和喹硫平有更少的弃药可能。 如果将药物相结合疗效也会更好。研究表明 (Smith et al., 2007) 抗精神病药物与锂或者抗惊厥要相结合比单一的锂，抗惊厥药物或者精神病类药物疗效要好很多。苯二氮(Benzodiazepines）可能在短期会被用于治疗冲动行为以及失眠，但其本身缺乏抗躁狂的特性。 在双相情感障碍患者中，抑郁如何被控制？ 对于躁狂来说，需要解除处方药并且审视治疗病史。从病史中选取合适的药物并且防止药物导致的情绪波动。研究表明25， 奥氮平和奥氮平与氟西汀（fluoxetine)的混合疗法是非常有效的。并且有研究发现抗抑郁药物在双相情感障碍病患中药效与安慰剂差不多 (Sidor & Macqueen., 2011)。 抗抑郁药物需要与抗躁狂药物相结合来减少情绪波动的几率。选择性五羟色胺再摄取抑制剂（SSRI）也是一种选择因为其不易引起躁狂发作。除非病史表明持续使用抗抑郁药物对病人有疗效，建议考虑在抑郁症状解决后停用抗抑郁药物 (Goodwin, 2009)。 同时，考虑在药物治疗的同时结合心理治疗。 在分娩阶段的双相情感障碍女性有什么不同？ 如上文提到，分娩阶段患者需要去寻求专业看护。一个大型研究发现23%的女性患者在分娩阶段会发生复发， 在产后几率更高，为52%，大部分复发症状为抑郁 (Sharma & Pope, 2012)。 如果情绪稳定剂停用，几率还会上升，研究表明相较于继续服用情绪稳定剂的孕妇复发概率为30-37%，未继续服用稳定剂的女性复发概率高达85-100%。锂和抗惊厥药物会提高婴儿畸形的概率，抗惊厥药物导致畸形的概率最大，并且会导致神经发育的延缓。所以这类药物在孕期是被禁止使用的，如果使用，需要考虑避孕措施。其他药物也相似，如锂需要在产科医生的监督下使用，如果可能，在前3个月避免服用药物。抗精神病药物是孕期的一个用药选项，并且认知疗法在抑郁患者中是最被提倡的 (NIHCE, 2006)。同时，在哺乳阶段，锂，奥氮平，拉莫三嗪是被禁用的。 如果治疗没有作用怎么办？ 在治疗效果不佳的情况下，审视诊断并且尝试去了解并发疾病，比如药物或酒精滥用，不配合治疗（将近半数双相情感障碍没有按医嘱进行治疗）。同时，根据专业医生指导加大药物剂量或者更换替代药物。同时配合配合精神治疗并且将环境因素的影响降到最低。有研究表明ECT（电击疗法）对双相情感障碍以及单项情感障碍具有疗效，ECT也是抑制躁狂的方法之一，在药物治疗无用或者病情相当严重时可以采用ECT。 双相情感障碍的治疗预期是什么样的？ 大部分病人在发病后第一阶段康复，但是大约80%在5到7年内复发，大部分病人在20年内有过3次以上的发病经历 (Wittchen, Mhlig & Pezawas, 2003)，同时有持续到老年的危险性。在长期的跟踪研究中，26-32%的时间中，病人经历中度到重度的功能缺失。病情加剧与功能缺失在病状严重，发病较早并且有认知功能减退的病人中更为明显 (Treuer & Tohen, 2010)。治疗会在发病的早期更有效果，早期的干预和长期的治疗尤为重要。尽管如此，大部分病人还是有很好的疗效并且有完整的健康的生活，但是同时，他们也需要关注并且控制会引起复发的因素。 关于对于是否应该使用精神类药物的疑惑，请看我之前的一个相关回答。 怎样评价抗抑郁药以及它的安慰剂效应？ - 叶赌徒的回答 谢谢阅读：）。这篇文章可作为参考了解用，具体的治疗以及诊断还是需要咨询专业的医生。 References Anderson, ., Haddad, P. M., & Scott, J. (2012). Bipolar Disorder. BMJ. 345: e8508. (原文） Duffy A, Alda M, Hajek T, Sherry SB, Grof P. Early stages in the development of bipolar disorder. J Affect Disord 2010;121:127-35. Sullivan PF, Daly MJ, O’Donovan M. Genetic architectures of psychiatric disorders: the emerging picture and its implications. Nat Rev Genet 2012;13:537-51. Etain B, Henry C, Bellivier F, Mathieu F, Leboyer M. Beyond genetics: childhood affective trauma in bipolar disorder. Bipolar Disord 2008;10:867-76. Martinowich K, Schloesser RJ, Manji HK. Bipolar disorder: from genes to behavior pathways. J Clin Invest 2009;119:726-36. Novick DM, Swartz HA, Frank E. Suicide attempts in bipolar I and bipolar II disorder: a review and meta-analysis of the evidence. Bipolar Disord 2010;12:1-9. Mitchell PB, Goodwin GM, Johnson GF, Hirschfeld RM. Diagnostic guidelines for bipolar depression: a probabilistic approach. Bipolar Disord 2008;10:144-52. Anaya C, Martinez AA, Ayuso-Mateos JL, Wykes T, Vieta E, Scott J. A systematic review of cognitive remediation for schizo-affective and affective disorders. J Affect Disord 2012;142:13-21. Goodwin GM. Evidence-based guidelines for treating bipolar disorder: revised second edition—recommendations from the British Association for Psychopharmacology. J Psychopharmacol 2009;23:346-88. Cipriani A, Barbui C, Salanti G, Rendell J, Brown R, Stockton S,et al. Comparative efficacy and acceptability of antimanic drugs in acute mania: a multiple-treatments meta-analysis. Lancet 2011;378:1306-15. Smith LA, Cornelius V, Warnock A, Tacchi MJ, Taylor D. Acute bipolar mania: a systematic review and meta-analysis of co-therapy vs. monotherapy. Acta Psychiatr Scand 2007;115:12-20. Sidor MM, Macqueen GM. Antidepressants for the acute treatment of bipolar depression: a systematic review and meta-analysis. J Clin Psychiatry 2011;72:156-67. Sharma V, Pope CJ. Pregnancy and bipolar disorder: a systematic review. J Clin Psychiatry 2012;73:1447-55. National Institute for Health and Clinical Excellence. Bipolar disorder: the management of bipolar disorder in adults, children and adolescents, in primary and secondary care. CG38. 2006. Bipolar disorder: The management of bipolar disorder in adults, children and adolescents, in primary and secondary care. Wittchen HU, Mhlig S, Pezawas L. Natural course and burden of bipolar disorders. Int J Neuropsychopharmacol 2003;6:145-54. Treuer T, Tohen M. Predicting the course and outcome of bipolar disorder: a review. Eur Psychiatry 2010;25:328-33.

编译 | 未玖

Nature , 29 July 2021, VOL 595 , ISSUE 7869

《自然》 2021年7月29日，第595卷，7869期

天文学 Astronomy

Light bending and X-ray echoes from behind a supermassive black hole

超大质量黑洞背后的光弯曲和X射线回声

作者： D. R. Wilkins, L. C. Gallo, E. Costantini, W. N. Brandt & R. D. Blandford

链接：

摘要

黑洞周围吸积盘的最内层区域受到X射线的强烈辐射，这些X射线是由黑洞附近一个高度可变的致密冕区发射出来的。吸积盘反射的X射线和时间延迟提供了事件视界外的环境视图。IZwicky1（IZw1）是附近的窄线赛弗特1星系。

先前对来自吸积盘的X射线混响的研究表明，冕区由两部分组成：一个扩展的、缓慢变化的组成部分，延伸到内部吸积盘的表面；以及一个准直的核心，其光度波动从底部向上传播，主导着更快速的变化。

研究组报告了在IZw1中超大质量黑洞周围发射的X射线耀斑的观测结果。他们通过X射线发射谱中相对展宽的铁K线和康普顿峰，探测到来自吸积盘的X射线反射。对X射线耀斑的分析揭示了光子的短暂闪烁，与黑洞后面重新出现的辐射相一致。

这些光子的能级移动确定了它们来自吸积盘的不同部分。这些光子在吸积盘的远端反射，在黑洞周围弯曲并被强大的引力场放大。观察黑洞周围弯曲的光子证实了广义相对论的一个关键预测。

Abstract

The innermost regions of accretion disks around black holes are strongly irradiated by X-rays that are emitted from a highly variable, compact corona, in the immediate vicinity of the black hole. The X-rays that are seen reflected from the disk, and the time delays, provide a view of the environment just outside the event horizon. I Zwicky 1 (I Zw 1) is a nearby narrow-line Seyfert 1 galaxy. Previous studies of the reverberation of X-rays from its accretion disk revealed that the corona is composed of two components: an extended, slowly varying component extending over the surface of the inner accretion disk, and a collimated core, with luminosity fluctuations propagating upwards from its base, which dominates the more rapid variability. Here we report observations of X-ray flares emitted from around the supermassive black hole in I Zw 1. X-ray reflection from the accretion disk is detected through a relativistically broadened iron K line and Compton hump in the X-ray emission spectrum. Analysis of the X-ray flares reveals short flashes of photons consistent with the re-emergence of emission from behind the black hole. The energy shifts of these photons identify their origins from different parts of the disk. These are photons that reverberate off the far side of the disk, and are bent around the black hole and magnified by the strong gravitational field. Observing photons bent around the black hole confirms a key prediction of general relativity.

材料科学 Materials Science

Spectroscopic evidence for a gold-coloured metallic water solution

金色金属水溶液的光谱证据

作者：Philip E. Mason, H. Christian Schewe, Tillmann Buttersack, Vojtech Kostal, Marco Vitek, Ryan S. McMullen, et al.

链接：

摘要

绝缘材料原则上可以通过施加压力制成金属。如果是纯水，估计需要48兆巴的压力，这超出了目前的实验能力，可能只存在于大型行星或恒星的内部。事实上，最近的估计和实验表明，在实验室可达到的压力下，水充其量是只具有高质子导电性的超离子水，而不是具有导电电子的金属水。

研究组表明，在水与碱金属反应时，通过大量掺杂电子可制备金属水溶液。尽管具有高浓度溶剂化电子的液氨类似金属溶液早已为人所知并被表征，但碱金属与水之间的爆炸性相互作用迄今为止仅允许制备具有较低的亚金属电子浓度的水溶液。

研究组发现，水-碱金属反应的爆炸行为可以通过在1 0-4 毫巴的低压下将水蒸气吸附到真空室喷射的钠-钾合金液滴上来抑制。这种设计导致在金属合金液滴表面形成短暂的金色金属水液层。利用光学反射和同步辐射X射线光电子能谱证实了该液层的金属特性，每立方厘米掺杂约5 1 021 个电子。

Abstract

Insulating materials can in principle be made metallic by applying pressure. In the case of pure water, this is estimated to require a pressure of 48 megabar, which is beyond current experimental capabilities and may only exist in the interior of large planets or stars. Indeed, recent estimates and experiments indicate that water at pressures accessible in the laboratory will at best be superionic with high protonic conductivity, but not metallic with conductive electrons. Here we show that a metallic water solution can be prepared by massive doping with electrons upon reacting water with alkali metals. Although analogous metallic solutions of liquid ammonia with high concentrations of solvated electrons have long been known and characterized, the explosive interaction between alkali metals and water has so far only permitted the preparation of aqueous solutions with low, submetallic electron concentrations. We found that the explosive behaviour of the water–alkali metal reaction can be suppressed by adsorbing water vapour at a low pressure of about 1 0-4 millibar onto liquid sodium–potassium alloy drops ejected into a vacuum chamber. This set-up leads to the formation of a transient gold-coloured layer of a metallic water solution covering the metal alloy drops. The metallic character of this layer, doped with around 5 1 021 electrons per cubic centimetre, is confirmed using optical reflection and synchrotron X-ray photoelectron spectroscopies.

Linear-in temperature resistivity from an isotropic Planckian scattering rate

各向同性普朗克散射率的线性温度电阻率

作者：Gaël Grissonnanche, Yawen Fang, Anaëlle Legros, Simon Verret, Francis Laliberté, Clément Collignon, et al.

链接：

摘要

传统金属的电阻率随温度呈二次方下降，而各种“奇异金属”的电阻率当温度降至零时却随温度呈线性下降。这种线性温度电阻率归因于电荷载流子以 ħ/τ = αkBT 给出的速率散射，α为统一阶常数，ħ为普朗克常数， kB 为玻尔兹曼常数。

散射率和温度之间的这种简单关系在各种各样的材料中都可以观察到，这表明散射的基本上限是“普朗克极限”，但对这个极限的根本起源，人们知之甚少。

研究组报告了对 （一种空穴掺杂铜酸盐）的角相关磁阻测量，在最低测量温度下呈现出线性温度电阻率。角相关磁阻显示了一个明确定义的费米面，该面与角分辨光电子能谱测量结果定量一致，并显示了在普朗克极限下饱和的线性温度散射率，即α= 。

值得注意的是，研究组发现这个普朗克散射率是各向同性的，也就是说，它与方向无关，这与“热点”模型的预期相反。该研究表明，奇异金属的线性温度电阻率源于达到普朗克极限的与动量无关的非弹性散射率。

Abstract

A variety of ‘strange metals’ exhibit resistivity that decreases linearly with temperature as the temperature decreases to zero, in contrast to conventional metals where resistivity decreases quadratically with temperature. This linear-in-temperature resistivity has been attributed to charge carriers scattering at a rate given by ħ/τ = αkBT , where α is a constant of order unity, ħ is the Planck constant and kB is the Boltzmann constant. This simple relationship between the scattering rate and temperature is observed across a wide variety of materials, suggesting a fundamental upper limit on scattering—the ‘Planckian limit’—but little is known about the underlying origins of this limit. Here we report a measurement of the angle-dependent magnetoresistance of —a hole-doped cuprate that shows linear-in-temperature resistivity down to the lowest measured temperatures. The angle-dependent magnetoresistance shows a well defined Fermi surface that agrees quantitatively with angle-resolved photoemission spectroscopy measurements and reveals a linear-in-temperature scattering rate that saturates at the Planckian limit, namely α = . Remarkably, we find that this Planckian scattering rate is isotropic, that is, it is independent of direction, in contrast to expectations from ‘hotspot’ models. Our findings suggest that linear-in-temperature resistivity in strange metals emerges from a momentum-independent inelastic scattering rate that reaches the Planckian limit.

Incoherent transport across the strange-metal regime of overdoped cuprates

过掺杂铜酸盐奇异金属区的非相干输运

作者：J. Ayres, M. Berben, M. Čulo, . Hsu, E. van Heumen, Y. Huang, et al.

链接：

摘要

奇异金属具有非常规的电学性质，如线性温度电阻率、随温度平方变化的逆霍尔角和线性场磁电阻。即使是在具有简单能带结构的空穴掺杂铜酸盐材料中，确定这些集体异常的起源也颇有难度。普遍共识是，铜酸盐中奇异金属丰度与超导圆顶内掺杂p*处的量子临界点有关。

课题组研究了两个掺杂水平超过p*的超导铜酸盐家族的高场面内磁阻。在所有掺杂中，磁阻呈现正交标度，在高场温比下变为线性，这表明奇异金属区域远远超出p*。

此外，磁阻的大小比传统理论预测的要大得多，并且对杂质散射和磁场方向都不敏感。这些观察结果，再加上对零场和霍尔电阻的分析，均表明尽管铜酸盐奇异金属区域只有一个带，但它有两个电荷区，一个包含相干准粒子，另一个包含标度不变的“普朗克”耗散体。

Abstract

Strange metals possess highly unconventional electrical properties, such as a linear-in-temperature resistivity, an inverse Hall angle that varies as temperature squared and a linear-in-field magnetoresistance. Identifying the origin of these collective anomalies has proved fundamentally challenging, even in materials such as the hole-doped cuprates that possess a simple bandstructure. The prevailing consensus is that strange metallicity in the cuprates is tied to a quantum critical point at a doping p* inside the superconducting dome. Here we study the high-field in-plane magnetoresistance of two superconducting cuprate families at doping levels beyond p*. At all dopings, the magnetoresistance exhibits quadrature scaling and becomes linear at high values of the ratio of the field and the temperature, indicating that the strange-metal regime extends well beyond p*. Moreover, the magnitude of the magnetoresistance is found to be much larger than predicted by conventional theory and is insensitive to both impurity scattering and magnetic field orientation. These observations, coupled with analysis of the zero-field and Hall resistivities, suggest that despite having a single band, the cuprate strange-metal region hosts two charge sectors, one containing coherent quasiparticles, the other scale-invariant ‘Planckian’ dissipators.

化学 Chemistry

A radical approach for the selective C–H borylation of azines

氮杂芳环选择性C-H硼化反应的自由基途径

作者：Ji Hye Kim, Timothée Constantin, Marco Simonetti, Josep Llaveria, Nadeem S. Sheikh & Daniele Leonori

链接：

摘要

硼官能团通常被引入取代芳香碳氢键，以通过分子片段的偶联加速小分子多样化。目前基于过渡金属催化碳氢键活化的方法对许多（杂）芳香族衍生物的硼化是有效的，但对氮杂芳环（含氮芳香族杂环）的适用性有限，而氮杂芳环是许多医药和农药产品的关键成分。

研究组报告了一种使用稳定且廉价的胺硼烷试剂的氮杂芳环硼化策略。光催化作用将这些低分子量材料转化为高活性的硼自由基，并将其有效地添加到氮杂芳环构建块中。

这种反应活性为s p2 碳-硼键组装提供了一种机械上的替代策略，其中过渡金属介导的碳-氢键活化和氮杂芳环有机金属中间体的还原消除的基本步骤被直接的、Minisci式的自由基加成所取代。

胺-硼基自由基的强亲核特性通过靶向氮杂芳环最活跃的位置，包括与碱性氮原子相邻的具有挑战性的位置，使碳-硼键的形成具有可预测性和位置选择性。这种方法使目前基于碳氢键活化策略无法靠近的芳香族位置得以靠近，并成功制备出硼化材料，否则将很难制备。

研究组已将此工艺应用于将胺-硼烷官能团引入复杂和工业相关产品中。主流交叉偶联技术使硼化氮杂芳环产品多样化，从而使芳香族氨基硼烷成为化学合成的重要组成部分。

Abstract

Boron functional groups are often introduced in place of aromatic carbon–hydrogen bonds to expedite small-molecule persification through coupling of molecular fragments. Current approaches based on transition-metal-catalysed activation of carbon–hydrogen bonds are effective for the borylation of many (hetero)aromatic derivatives but show narrow applicability to azines (nitrogen-containing aromatic heterocycles), which are key components of many pharmaceutical and agrochemical products. Here we report an azine borylation strategy using stable and inexpensive amine-borane reagents. Photocatalysis converts these low-molecular-weight materials into highly reactive boryl radicals that undergo efficient addition to azine building blocks. This reactivity provides a mechanistically alternative tactic for s p2 carbon–boron bond assembly, where the elementary steps of transition-metal-mediated carbon–hydrogen bond activation and reductive elimination from azine-organometallic intermediates are replaced by a direct, Minisci-style, radical addition. The strongly nucleophilic character of the amine-boryl radicals enables predictable and site-selective carbon–boron bond formation by targeting the azine’s most activated position, including the challenging sites adjacent to the basic nitrogen atom. This approach enables access to aromatic sites that elude current strategies based on carbon–hydrogen bond activation, and has led to borylated materials that would otherwise be difficult to prepare. We have applied this process to the introduction of amine-borane functionalities to complex and industrially relevant products. The persification of the borylated azine products by mainstream cross-coupling technologies establishes aromatic amino-boranes as a powerful class of building blocks for chemical synthesis.

地球科学 Earth Science

A process-based approach to understanding and managing triggered seismicity

用基于过程的方法来理解和管理人为触发的地震活动

作者：Bradford H. Hager, James Dieterich, Cliff Frohlich, Ruben Juanes, Stefano Mantica, John H. Shaw, et al.

链接：

摘要

人们越来越担心由人类活动引发的地震活动，即应力的微小增加会导致构造承载的断层破裂。这些人类活动包括采矿、蓄水、开发地热田、提取碳氢化合物和水，以及向地下储层注入水、C O2 和C H4 等。

在缺乏足够信息来理解和控制人为触发地震过程的情况下，政府建立了基于经验监管的框架，并取得了不同程度的成功。20世纪70年代初在美国科罗拉多州Rangely油田进行的现场试验表明，地震活动可能通过循环地下流体压力高于或低于某阈值来开启或关闭。

研究组报告了一种多学科方法的开发、测试和实施，用于管理人为触发的地震活动，使用全面和详细的地下信息来校准地质力学和震源物理学模型。然后，他们通过将这些模型的预测结果与校准后的后续观测结果进行比较，来进行验证。

研究组在意大利南部地震活跃的Val d'Agri油田使用了该模型，证明了基于过程的方法可成功管理人为触发的地震活动，并将其应用于油气田开发。在其他地方应用该方法亦有助于管理和减轻人为触发的地震活动。

Abstract

There is growing concern about seismicity triggered by human activities, whereby small increases in stress bring tectonically loaded faults to failure. Examples of such activities include mining, impoundment of water, stimulation of geothermal fields, extraction of hydrocarbons and water, and the injection of water, C O2 and methane into subsurface reservoirs. In the absence of sufficient information to understand and control the processes that trigger earthquakes, authorities have set up empirical regulatory monitoring-based frameworks with varying degrees of success. Field experiments in the early 1970s at the Rangely, Colorado (USA) oil field suggested that seismicity might be turned on or off by cycling subsurface fluid pressure above or below a threshold. Here we report the development, testing and implementation of a multidisciplinary methodology for managing triggered seismicity using comprehensive and detailed information about the subsurface to calibrate geomechanical and earthquake source physics models. We then validate these models by comparing their predictions to subsequent observations made after calibration. We use our approach in the Val d’Agri oil field in seismically active southern Italy, demonstrating the successful management of triggered seismicity using a process-based method applied to a producing hydrocarbon field. Applying our approach elsewhere could help to manage and mitigate triggered seismicity.