自然（20230119出版）一周论文导读

　　编译未玖
　　Nature，19January2023，VOL613，ISSUE7944
　　《自然》2023年1月19日，第613卷，7944期
　　天文学Astronomy
　　Stellarinitialmassfunctionvarieswithmetallicityandtime
　　恒星初始质量函数随金属丰度和时间而变化
　　作者：JiadongLi，ChaoLiu，ZhiYuZhang，HaoTian，XiaotingFu，JiaoLi，etal。
　　链接：
　　https：www。nature。comarticless41586022054881
　　摘要：
　　星系的大多数结构和演化特性强烈依赖于恒星初始质量函数（IMF），即在恒星形成各个阶段的恒星质量分布。IMF确定了所有恒星系统中的恒星数量，因此已成为现代天文学最基本的概念之一。
　　尽管人们进行了大量的理论和观测工作，但不同环境下的恒定和可变IMF均已被证实。然而，银河系恒星群中IMF的测量受到光度观测恒星数量相对较少的限制，导致了很高的不确定性。
　　研究组报道了一个基于大约93000颗（比此前研究高出一个数量级）光谱观测到的M型矮星的恒星计数结果，位于太阳附近100300秒差距处。他们发现了一个多变IMF的明确证据，它取决于金属丰度和恒星年龄。
　　具体来说，与标准IMF相比，早期形成的恒星群包含更少的低质量恒星，与恒星金属丰度无关。然而，在最近的时间里，低质量恒星的比例随着恒星金属丰度的增加而增加。银河系中低质量恒星的可变丰度为恒星形成模型建立了一个强大的基准，并可能严重影响银河系化学富集建模、星系质量估计和行星形成效率的结果。
　　Abstract：
　　Moststructuralandevolutionarypropertiesofgalaxiesstronglyrelyonthestellarinitialmassfunction（IMF），namelythedistributionofthestellarmassformedineachepisodeofstarformation。TheIMFshapesthestellarpopulationinallstellarsystems，andsohasbecomeoneofthemostfundamentalconceptsofmodernastronomy。BothconstantandvariableIMFsacrossdifferentenvironmentshavebeenclaimeddespitealargenumberoftheoreticalandobservationalefforts。However，themeasurementoftheIMFinGalacticstellarpopulationshasbeenlimitedbytherelativelysmallnumberofphotometricallyobservedstars，leadingtohighuncertainties。Herewereportastarcountingresultbasedonapproximately93，000spectroscopicallyobservedMdwarfstars，anorderofmagnitudemorethanpreviousstudies，inthe100300parsecsolarneighbourhood。WefindunambiguousevidenceofavariableIMFthatdependsonbothmetallicityandstellarage。Specifically，thestellarpopulationformedatearlytimescontainsfewerlowmassstarscomparedwiththecanonicalIMF，independentofstellarmetallicities。Inmorerecenttimes，however，theproportionoflowmassstarsincreaseswithstellarmetallicity。ThevariableabundanceoflowmassstarsinourMilkyWayestablishesapowerfulbenchmarkformodelsofstarformationandcanheavilyaffectresultsinGalacticchemicalenrichmentmodelling，massestimationofgalaxiesandplanetformationefficiency。
　　物理学Physics
　　Observationofintrinsicchiralboundstatesinthecontinuum
　　连续域中内禀手性束缚态的观测
　　作者：YangChen，HuachunDeng，XinboSha，WeijinChen，RuizeWang，YuHangChen，etal。
　　链接：
　　https：www。nature。comarticless41586022054676
　　摘要：
　　自旋角动量的光子具有内禀手性，这是非线性光学、量子光学、拓扑光子学和手性光子学等许多现象的基础。自然材料中的内禀手性很弱，最近的理论建议旨在通过支持连续域中束缚态的共振超表面来扩大圆二色性，从而增强手性光物质相互作用。
　　这些颇有见地的研究诉诸于三维复杂的几何结构，这对于光学频率来说极具挑战性。因此，大多数显示强圆二色性的实验尝试都依赖于使用斜入射或结构各向异性的伪非内禀的手性。
　　研究组报道了利用共振超表面实现真实内禀手性响应的实验，其中设计的倾斜几何结构破坏了面内和面外对称性。该研究结果标志着在连续域中首次观测到内禀手性束缚态，其近单位圆二色性为0。93，可见频率的高质量因子超过2663。
　　该手性超表面有望在手性光源和探测器、手性传感、能谷电子学和不对称光催化等领域得到广泛应用。
　　Abstract：
　　Photonswithspinangularmomentumpossessintrinsicchirality，whichunderpinsmanyphenomenaincludingnonlinearoptics，quantumoptics，topologicalphotonicsandchiroptics。Intrinsicchiralityisweakinnaturalmaterials，andrecenttheoreticalproposalsaimedtoenlargecirculardichroismbyresonantmetasurfacessupportingboundstatesinthecontinuumthatenhancesubstantiallychirallightmatterinteractions。Thoseinsightfulworksresorttothreedimensionalsophisticatedgeometries，whicharetoochallengingtoberealizedforopticalfrequencies。Therefore，mostoftheexperimentalattemptsshowingstrongcirculardichroismrelyonfalseextrinsicchiralitybyusingeitherobliqueincidenceorstructuralanisotropy。Herewereportontheexperimentalrealizationoftrueintrinsicchiralresponsewithresonantmetasurfacesinwhichtheengineeredslantgeometrybreaksbothinplaneandoutofplanesymmetries。Ourresultmarks，toourknowledge，thefirstobservationofintrinsicchiralboundstatesinthecontinuumwithnearunitycirculardichroismof0。93andahighqualityfactorexceeding2，663forvisiblefrequencies。Ourchiralmetasurfacesmayleadtoaplethoraofapplicationsinchirallightsourcesanddetectors，chiralsensing，valleytronicsandasymmetricphotocatalysis。
　　材料科学MaterialsScience
　　Verticalorganicelectrochemicaltransistorsforcomplementarycircuits
　　用于互补电路的垂直有机电化学晶体管
　　作者：WeiHuang，JianhuaChen，YaoYao，DingZheng，XudongJi，LiangWenFeng，etal。
　　链接：
　　https：www。nature。comarticless41586022055922
　　摘要：
　　有机电化学晶体管（OECTs）和基于OECT的电路因其极低的驱动电压（10mS）和生物相容性等优势，在生物电子、可穿戴电子器件和人工神经态电子器件方面具有巨大潜力。
　　然而，关键互补逻辑OECT的成功实现目前受到时间和或操作不稳定性、较慢的氧化还原过程和或切换、与高密度单片集成不兼容以及较差的n型OECT性能的限制。
　　研究组通过将氧化还原活性半导体聚合物与氧化还原非活性光固化和或光图案化聚合物混合，形成离子渗透半导体通道，并在一个致密、不渗透顶部接触的简单、可扩展垂直结构中实现，从而展示了具有平衡和超高性能的p型和n型垂直OECT。
　　该研究首次在垂直堆叠互补垂直OECT逻辑电路中实现了低于0。7V时超过1kAcm2的足迹电流密度、0。20。4S的跨导、快于1ms的短瞬态时间和超过50000次循环的超稳定切换。这种架构为纳米级受限空间中有机半导体氧化还原化学和物理学的基础研究以及可穿戴和可植入设备的应用提供了诸多可能性，而无需宏观电解质接触。
　　Abstract：
　　Organicelectrochemicaltransistors（OECTs）andOECTbasedcircuitryoffergreatpotentialinbioelectronics，wearableelectronicsandartificialneuromorphicelectronicsbecauseoftheirexceptionallylowdrivingvoltages（1V），lowpowerconsumption（10mS）andbiocompatibility。However，thesuccessfulrealizationofcriticalcomplementarylogicOECTsiscurrentlylimitedbytemporalandoroperationalinstability，slowredoxprocessesandorswitching，incompatibilitywithhighdensitymonolithicintegrationandinferiorntypeOECTperformance。HerewedemonstratepandntypeverticalOECTswithbalancedandultrahighperformancebyblendingredoxactivesemiconductingpolymerswitharedoxinactivephotocurableandorphotopatternablepolymertoformanionpermeablesemiconductingchannel，implementedinasimple，scalableverticalarchitecturethathasadense，impermeabletopcontact。Footprintcurrentdensitiesexceeding1kAcm2atlessthan0。7V，transconductancesof0。20。4S，shorttransienttimesoflessthan1msandultrastableswitching（50，000cycles）areachievedin，toourknowledge，thefirstverticallystackedcomplementaryverticalOECTlogiccircuits。Thisarchitectureopensmanypossibilitiesforfundamentalstudiesoforganicsemiconductorredoxchemistryandphysicsinnanoscopicallyconfinedspaces，withoutmacroscopicelectrolytecontact，aswellaswearableandimplantabledeviceapplications。
　　地球科学EarthScience
　　ModerntemperaturesincentralnorthGreenlandwarmestinpastmillennium
　　格陵兰岛中北部的现代气温近千年来最高
　　作者：M。Hrhold，T。Mnch，S。Weibach，S。Kipfstuhl，J。Freitag，I。Sasgen，etal。
　　链接：
　　https：www。nature。comarticless4158602205517z
　　摘要：
　　格陵兰冰盖因其规模、辐射效应和淡水储量在全球气候系统中发挥着核心作用，同时也是一个潜在临界点。气象站显示，沿海地区正在变暖，但由于缺少长期观测，全球变暖在冰盖中部的影响尚不清楚。目前基于冰芯的温度重建很难从自然变异中准确分离出全球变暖信号，因为其信号噪音太大，且不包括最近几十年的数据。
　　通过系统地重新钻取冰芯，研究组对公元1000年至2011年格陵兰岛中北部进行了高质量温度重建。他们表明，最近重建的十年变暖实质上超出了过去千年工业化前的温度变化范围（P0。001），平均比20世纪高出1。50。4（1个标准差）。
　　该研究结果表明，这些异常温度源于自然变异与长期变暖趋势的叠加，自公元1800年以来该趋势愈发明显。不成比例的变暖伴随着格陵兰岛融水径流的增加，这意味着格陵兰岛中北部也受到了人为影响，可能进一步加速格陵兰岛的整体质量损失。
　　Abstract：
　　TheGreenlandIceSheethasacentralroleintheglobalclimatesystemowingtoitssize，radiativeeffectsandfreshwaterstorage，andasapotentialtippingpoint。Weatherstationsshowthatthecoastalregionsarewarming，buttheimprintofglobalwarminginthecentralpartoftheicesheetisunclear，owingtomissinglongtermobservations。Currenticecorebasedtemperaturereconstructionsareambiguouswithrespecttoisolatingglobalwarmingsignaturesfromnaturalvariability，becausetheyaretoonoisyanddonotincludethemostrecentdecades。Bysystematicallyredrillingicecores，wecreatedahighqualityreconstructionofcentralandnorthGreenlandtemperaturesfromAD1000until2011。Hereweshowthatthewarmingintherecentreconstructeddecadeexceedstherangeofthepreindustrialtemperaturevariabilityinthepastmillenniumwithvirtualcertainty（P0。001）andisonaverage1。50。4degreesCelsius（1standarderror）warmerthanthetwentiethcentury。Ourfindingssuggestthattheseexceptionaltemperaturesarisefromthesuperpositionofnaturalvariabilitywithalongtermwarmingtrend，apparentsinceAD1800。ThedisproportionatewarmingisaccompaniedbyenhancedGreenlandmeltwaterrunoff，implyingthatanthropogenicinfluencehasalsoarrivedincentralandnorthGreenland，whichmightfurtheracceleratetheoverallGreenlandmassloss。
　　Riverecosystemmetabolismandcarbonbiogeochemistryinachangingworld
　　全球变化中的河流生态系统代谢与碳生物地球化学
　　作者：TomJ。Battin，RonnyLauerwald，EmilyS。Bernhardt，EnricoBertuzzo，LlusGmezGener，RobertO。HallJr，etal。
　　链接：
　　https：www。nature。comarticless41586022055008
　　摘要：
　　河网代表着大陆、海洋和大气之间最大的生物地球化学联结。目前人们对河流在全球碳循环中作用的认识仍然有限，因此很难预测全球变化将如何改变河流碳封存和温室气体排放的时间和空间分布。
　　研究组回顾了河流生态系统代谢研究的现状，并综合了目前河流生态系统代谢的最佳可用估计。他们量化了从陆地到全球河流的有机和无机碳通量，并表明其净生态系统生产和二氧化碳排放在从陆地到沿海海洋的过程中将有机碳平衡转变为无机碳平衡。
　　此外，研究组还讨论了全球变化对河流生态系统代谢和相关碳通量的影响，并确定了有助于更好预测全球变化影响河流生态系统过程的研究方向。他们认为，在全球碳预算的背景下，全球河流观测系统将在理解河网及其未来演变方面发挥关键作用。
　　Abstract：
　　Rivernetworksrepresentthelargestbiogeochemicalnexusbetweenthecontinents，oceanandatmosphere。Ourcurrentunderstandingoftheroleofriversintheglobalcarboncycleremainslimited，whichmakesitdifficulttopredicthowglobalchangemayalterthetimingandspatialdistributionofriverinecarbonsequestrationandgreenhousegasemissions。Herewereviewthestateofriverecosystemmetabolismresearchandsynthesizethecurrentbestavailableestimatesofriverecosystemmetabolism。Wequantifytheorganicandinorganiccarbonfluxfromlandtoglobalriversandshowthattheirnetecosystemproductionandcarbondioxideemissionsshifttheorganictoinorganiccarbonbalanceenroutefromlandtothecoastalocean。Furthermore，wediscusshowglobalchangemayaffectriverecosystemmetabolismandrelatedcarbonfluxesandidentifyresearchdirectionsthatcanhelptodevelopbetterpredictionsoftheeffectsofglobalchangeonriverineecosystemprocesses。Wearguethataglobalriverobservingsystemwillplayakeyroleinunderstandingrivernetworksandtheirfutureevolutioninthecontextoftheglobalcarbonbudget。
　　经济学Economics
　　Financialincentivesforvaccinationdonothavenegativeunintendedconsequences
　　疫苗接种的经济激励措施不会产生意想不到的负面后果
　　作者：FlorianH。Schneider，PolCamposMercade，StephanMeier，DevinPope，ErikWengstrmArmandoN。Meier
　　链接：
　　https：www。nature。comarticless41586022055124
　　摘要：
　　鼓励健康和亲社会行为的经济激励通常会引发初始行为改变，但大量学术文献警告不要使用这种方法。批评人士警告说，经济激励可能会排挤亲社会动机，降低安全感和信任感，从而在不支付报酬的情况下减少健康行为，并在更大程度上侵蚀道德。
　　研究组报道了瑞典一项大规模、预登记研究的结果，该研究从因果关系上衡量了为接种第一剂新冠疫苗提供经济激励的意外后果。他们采用了一种独特的组合方法，即随机暴露于经济激励、全民行政接种记录和丰富的调查数据。
　　研究组未发现经济激励的负面后果；且可以不考虑提供经济激励对未来疫苗接种、道德、信任和安全感的微小负面影响。在一项补充研究中，他们还发现，告知美国居民国家激励计划的存在也没有负面影响。
　　该发现不仅为关于行为改变经济激励的学术辩论提供了信息，也为考虑使用经济激励来改变行为的决策者提供了参考。
　　Abstract：
　　Financialincentivestoencouragehealthyandprosocialbehavioursoftentriggerinitialbehaviouralchange，butalargeacademicliteraturewarnsagainstusingthem。Criticswarnthatfinancialincentivescancrowdoutprosocialmotivationsandreduceperceivedsafetyandtrust，therebyreducinghealthybehaviourswhennopaymentsareofferedanderodingmoralsmoregenerally。Herewereportfindingsfromalargescale，preregisteredstudyinSwedenthatcausallymeasurestheunintendedconsequencesofofferingfinancialincentivesfortakingthefirstdoseofaCOVID19vaccine。Weuseauniquecombinationofrandomexposuretofinancialincentives，populationwideadministrativevaccinationrecordsandrichsurveydata。Wefindnonegativeconsequencesoffinancialincentives；wecanrejectevensmallnegativeimpactsofofferingfinancialincentivesonfuturevaccinationuptake，morals，trustandperceivedsafety。Inacomplementarystudy，wefindthatinformingUSresidentsabouttheexistenceofstateincentiveprogrammesalsohasnonegativeconsequences。Ourfindingsinformnotonlytheacademicdebateonfinancialincentivesforbehaviourchangebutalsopolicymakerswhoconsiderusingfinancialincentivestochangebehaviour。