科学 | Science PDF 2026.04.23 分子太阳能热储能

刊名：Science 科学

出版日期：2026年4月23日

本期主题：分子太阳能热储能、碳纳米管纤维掺杂、触发式软体跳跃机器人、白垩纪巨型有鳍章鱼、无碳二茂铁类似物、有性繁殖的演化优势、C–H胺化反应新平台、亚马逊森林砍伐的地球辐射效应

杂志定位：全球顶尖科学期刊，涵盖生命科学、物理学、地球科学、材料科学、人工智能等前沿领域，致力于发表最具原创性和广泛影响力的研究成果。

 选文导读 

1. 分子太阳能热储能：Dewar嘧啶酮突破1.6兆焦/千克

Molecular solar thermal energy storage in Dewar pyrimidone beyond 1.6 megajoules per kilogram

供暖占全球能源消费近一半，但目前仍高度依赖化石燃料。分子太阳能热储能（MOST）系统可将光能储存于光异构体的化学键中，并在需要时以热量形式释放。本研究受DNA光损伤产物结构启发，设计了一类基于Dewar嘧啶酮的MOST系统。该化合物在紫外光（300 nm）激发下发生价键异构化，形成高张力的Dewar异构体。通过将氮原子引入反应位点并结合融合双环骨架，其储能密度达到创纪录的1.65 MJ/kg（227.6 kJ/mol）。在酸性催化下，仅107 mg的Dewar异构体即可在1秒内将0.46 ml水加热至沸腾。该系统可在无溶剂或水相条件下工作，为太阳能热存储和按需供热提供了全新路径。

2. 高导电双壁碳纳米管纤维：插层AlCl₄⁻实现41%铜电导率

Intercalated carbon nanotube fibers with high specific electrical conductivity

将单根碳纳米管优异的电导率转化为宏观导体的性能一直是一个挑战。本研究通过气相插层法，将AlCl₄⁻离子引入高度取向的双壁碳纳米管纤维的管间通道中。研究显示，每个AlCl₄⁻阴离子从碳纳米管（主要来自外层）接受约0.65个电子，非共价掺杂体积分数达17%，使室温电导率最高达24.5 MS/m，约为铜的41%。比电导率达17,345 S·m²/kg，优于铝。同时，该纤维在干燥条件下稳定，经聚合物护套保护后可耐受一定湿度，兼具高强度与轻量化优势，为轻质高导电缆提供了新材料方案。

3. 白垩纪巨型有鳍章鱼：无脊椎动物中的顶级捕食者

Earliest octopuses were giant top predators in Cretaceous oceans

在约1亿至7200万年前的白垩纪海洋中，大型脊椎动物（如蛇颈龙、沧龙）长期被视为顶级捕食者。本研究通过“数字化石挖掘”技术，分析了来自日本和加拿大温哥华岛的27枚巨大章鱼下颌化石，重新归类为Nanaimoteuthis jeletzkyi和N. haggarti两种有鳍章鱼。根据下颚大小推算，其体长可达7至19米，远超现存巨型鱿鱼。下颚磨损模式显示，这些章鱼经常啃食硬壳和骨骼，表现出侧向化行为（类似“惯用手”），提示其大脑复杂性。该发现颠覆了白垩纪“脊椎动物主导”的海洋食物网认知，证明无脊椎动物同样可以占据顶级捕食者生态位。

4. 亚马逊森林砍伐的全天候生物物理辐射反馈

Amazon forest loss: An all-sky biophysical top-of-atmosphere cooling feedback

森林砍伐对气候的影响不仅来自碳排放（生物地球化学增温），还来自地表和大气过程的生物物理反馈。本研究利用20年（2003–2022）多源卫星观测数据，通过“空间代时间”方法分离了森林丧失对云和地球辐射收支的影响。结果显示，亚马逊流域砍伐区低云云量增加、云顶高度降低。在砍伐损失>50%的区域，太阳短波辐射向外反射通量增加6.8 ± 0.6 W/m²，其中云驱动的反照率增强贡献了表面亮化效应的两倍。长波通量亦有约0.6 W/m²的微弱增温。该研究首次从大气层顶观测上量化了森林砍伐的全天候生物物理冷却反馈，强调在气候模型中应纳入云对森林覆盖变化的响应。