系统位:7月23日

三层石墨烯中的超导性
斯坦福大学和加州大学伯克利分校的研究人员发现超导的迹象他们报告说，在堆叠三层石墨烯的过程中。

“这绝对是一个令人兴奋的进展，”哥伦比亚大学的物理学家科里·迪恩(Cory Dean)说。Dean指出，只有当两层石墨烯的原子晶格相互扭曲成1.1°的“神奇”角时，双层石墨烯才会超导——这是在已知最薄的材料上很难做到的。迪恩说:“如果你偏离了一点点，就行不通了。”相比之下，三层石墨烯不需要被扭曲。相反，每一层的原子晶格都与上面和下面的原子晶格对齐，这在多层石墨烯生产时自然发生。

斯坦福大学的David Goldhaber-Gordon和加州大学的Feng Weng领导了参与三层石墨烯研究的团队。研究人员首先将一块透明胶带粘在一大块石墨上(大多数铅笔中的“铅”)，然后将其剥离。重复这一过程会留下石墨烯薄片粘在胶带上，有的只有一层厚，有的则有两层或三层。王的团队之前开创了一种技术，可以在三层石墨烯中发现独特的光学特征。

然后，该团队将这些三层薄片作为制造电子设备的起始材料。他们将三层薄片夹在氮化硼层之间，这将石墨烯与污染物隔离，并防止其弯曲。在某些地方，氮化硼层中的原子与石墨烯层中的碳原子精确地排列在一起，但在几纳米之外它们就被抵消了。大约10纳米后，层中的原子再次排列，形成了“moiré”重复图案，这在扭曲的双层石墨烯中也很明显。每个重复的moiré单元除了材料中的电子外，还可以容纳多达四个额外的电子，从而改变材料的导电性。

接下来，研究人员在薄片上制作了金属图案，制造了带有“门”的晶体管，控制电子的添加到材料中。通过操纵栅极上的电场，研究人员能够精确地控制每个重复的moiré细胞中存在多少电子。当他们在每个电池中加入三个电子，并将温度降低到2开尔文以下时，他们注意到电阻急剧下降，这是超导的迹象，他们在《自然》杂志上发表了这一研究结果。他们还注意到，当他们对样品施加外部磁场时，接近零的电阻消失了，这是超导的另一个迹象。戈德哈伯-戈登说:“所有这些都符合超导理论。”但他补充说，目前的信号还不确定。首先，电阻不会完全降至零，而这是超导体所需要的。然而，他指出，这可能是由于石墨烯薄片中的杂质。他说:“它可能不会在设备中到处都是超导。”

尽管如此，Goldhaber-Gordon指出，这三个额外电子所产生的明显超导性与1986年发现的传统高温超导体(铜基材料)中的超导性相似。对于迪恩来说，这增加了三层石墨烯将成为解决长期谜题的良好模型系统的希望。他说，三层石墨烯“是一个非常干净的系统，它提供了一种探索复杂物理的简单方法。”

深度神经网络检测深度造假
加州大学河滨分校的研究人员提出深度神经网络架构它可以在像素级上非常精确地识别经过处理的图像。DNN可能被证明在识别“深度造假”(deepfakes)图像方面很有用，这些图像通常是为了虚假信息或宣传目的而被修改的。这种改变后的图像也被用于商业欺诈行为，例如冒充首席执行官，以窃取公司欺诈。

UCR的Amit Roy-Chowdhury的视频计算小组是这项开创性研究的幕后推手。Roy-Chowdhury是电气和计算机工程教授，也是Marlan and Rosemary Bourns工程学院的Bourns家族教员。

图像中的物体具有边界，无论何时从图像中插入或移除一个物体，其边界自然会与图像中物体的边界具有不同的性质。有良好Photoshop技巧的人会尽他们最大的努力使插入的对象看起来尽可能自然，通过平滑这些边界。

虽然这可能会骗过肉眼，但当逐个像素检查时，插入对象的边界是不同的。例如，插入的边界通常比自然物体更光滑。通过检测插入和移除物体的边界，计算机应该能够识别被改变的图像。

研究人员在一个大型照片数据集中标记了未经处理的图像和处理过的图像边界区域中的相关像素。目的是教神经网络关于照片的处理区域和自然区域的一般知识。他们用一组神经网络从未见过的图像测试了神经网络，大多数时候它都能检测到改变过的图像。它甚至发现了被操纵的区域。

罗伊-乔杜里说:“我们训练了系统来区分经过篡改和未经篡改的图像，现在如果你给它一张新图像，它就能提供图像是否被篡改的概率，并定位图像中发生篡改的区域。”

研究人员目前正在研究静态图像，但他们指出，这也可以帮助他们检测深度伪造视频。

罗伊-乔杜里说:“如果你能理解静止图像中的特征，那么在视频中，基本上就是把静止图像一个接一个地放在一起。”“更根本的挑战可能是弄清楚视频中的一帧是否被操纵过。”

即使是一个被篡改的画面也会引起危险信号。但罗伊-乔杜里认为，在自动化工具能够在野外检测深度造假视频之前，我们还有很长的路要走。

“电影”中捕捉到的分子运动
布朗大学的研究人员报告说，利用超高速x射线脉冲制作了一部高分辨率的“电影”运动分子进行结构运动的分子．这项研究发表在《自然化学》杂志上。

研究人员说，实时观察分子运动的能力提供了对化学动力学过程的深入了解，这在几十年前是不可想象的，并可能最终有助于优化反应和设计新型化学。

“多年来，化学家们基本上是通过研究反应发生前后的分子来了解化学反应的，”布莱恩·斯坦库斯(Brian Stankus)说，他是布朗大学(Brown University)最近毕业的博士，也是这篇论文的共同第一作者。“我们不可能真正地观察化学过程，因为大多数分子转化发生得非常快。但是像我们在实验中使用的超快光源使我们能够实时测量分子运动，这是第一次在这种大小的有机分子中如此清晰地看到这些微妙的影响。”

这项工作是布朗大学的化学家、SLAC国家加速器实验室的科学家和英国爱丁堡大学的理论化学家之间的合作。该团队由布朗大学化学教授彼得·韦伯领导。

在这项研究中，研究人员观察了有机分子n -甲基吗啉被紫外线脉冲激发时发生的分子运动。来自SLAC直线加速器相干光源的x射线脉冲被用来拍摄分子动态响应的不同阶段的快照。

Stankus说:“我们基本上是用紫外线照射分子，引发反应，然后在几分之一秒后，我们用x射线脉冲拍摄‘照片’——实际上我们捕捉到了散射模式。”“我们一遍又一遍地重复这个过程，在紫外线脉冲和x射线脉冲之间有不同的间隔，以创建一个时间序列。”

x射线以特定的模式散射，这取决于分子的结构。随着分子运动的展开，这些模式被分析并用于重建分子的形状。这项模式分析是由布朗大学的研究生、该研究的共同主要作者雍海旺(Haiwang Yong)领导的。

该实验揭示了一种极其微妙的反应，其中只有一个电子被激发，引起了一种独特的分子振动模式。研究人员能够对电子激发和原子振动的细节进行成像。

“这篇论文是一个真正的里程碑，因为我们第一次能够非常清晰地测量激发态分子的结构，并具有时间分辨率，”该研究的通讯作者韦伯说。

“在能量和时间上进行这种几乎无噪声的测量是一个不小的壮举，”SLAC的高级科学家、研究合著者迈克·米尼蒂说。“在过去的七年里，我们的合作已经学到了很多关于如何最好地使用各种LCLS诊断来精确测量x射线强度的微小波动，并在更大程度上跟踪分子进化的飞秒时间尺度变化。所有这些都为定制数据分析例程的开发提供了信息，这些例程实际上消除了数据中讨厌的、不需要的信号。这些结果证明了我们可以达到的保真度。”

研究人员说，这种反应的一个特别有趣的方面是，它是连贯的——这意味着当这些分子群与光相互作用时，它们的原子会相互协调地振动。

Stankus说:“如果我们能通过这样的实验来研究光如何精确地用来指导数十亿分子的集体运动，我们就可以设计出可以连贯控制的系统。”“简而言之:如果我们确切地了解光是如何引导分子运动的，我们就可以设计新的系统，并控制它们进行有用的化学反应。”