【10特斯拉，“魔角”三层石墨烯仍超导】从双层到三层、超导消失又回来、10特斯拉也能“哥俩好”……“魔角”石墨烯可能真的有“魔法”。
近日，美国麻省理工学院（MIT）物理学家在一种被称为“魔角”三层石墨烯的材料中观察到一种罕见超导现象。这种材料在高达10特斯拉的高磁场下仍显示出超导性，这比传统超导体的预计承受能力高出3倍。7月21日，相关论文刊登于《自然》。
相关论文信息：
https://t.cn/A6fnUzQV
https://t.cn/A6fnUzQc
未参与该研究的圣母大学物理学家Yi-Ting Hsu表示，这种超导性在强磁场下持续存在的材料可能会带来量子计算的进步。
△ 磁场奈我何
石墨烯以其独特的力学和电学特性，被称为“神奇材料”，在下一代自旋电子学应用中极具前景。
《中国科学报》从MIT获悉，该校物理学教授Pablo Jarillo-Herrero、博士后曹原、研究生Jeong Min Park，以及日本国家材料科学研究所的 Kenji Watanabe和Takashi Taniguchi 等人发现，“魔角”三层石墨烯是一种非常罕见的超导体，具有自旋三重态，不受强磁场的影响。
通常，超导材料是它们能在不损失能量的情况下超高效导电。当暴露在电流下时，超导体中的电子以“库珀对”的形式耦合在一起，然后就它们就像坐上一辆过山车，能毫无阻力地快速穿过材料。
在绝大多数超导体中，这些“乘客”两两具有相反的自旋，一个电子自旋向上，另一个自旋向下——这种构型被称为“自旋单线态”。这些电子对能很好地通过超导体，但高磁场会阻碍它们的“步伐”，因为高磁场会使每个电子的能量向相反的方向移动，把电子对拉开。这样一来，传统自旋单线态超导体超导性会脱轨。
“这就是为什么在一个足够大的磁场中，超导性会消失的最终原因。”Park告诉记者。
但也有一些超导体不受磁场影响，即便强度很大也是如此。这些材料通过具有相同自旋的电子对显示超导性——这种特性就是自旋三重态。当暴露在高磁场下时，“库珀对”中的两个电子的能量会向同一方向移动，无论磁场强度如何，它们都不会被拉开，而是继续超导。
△ 超导性“再登场”
2018年，Jarillo-Herrero、曹原等人，首次发现只要将两层石墨烯旋转到特定的 “魔法角度” 相互叠加，它们就可以在零阻力的情况下传导电子。相关成果被认为或是数十年来寻找室温超导体十分重要的一步。之后，研究人员又设计了“魔角”三层石墨烯结构。
一开始，Jarillo-Herrero团队很好奇“魔角”三层石墨烯是否具有自旋三重态超导性。于是，他们进行了三层石墨烯测试。
结果显示，“魔角”三层石墨烯的三明治结构比双层石墨烯更强，能在更高的温度下仍保持超导性。当研究人员施加一个适中的磁场时，他们注意到“魔角”三层石墨烯能够在磁场强度下超导，而该强度会破坏双层石墨烯的超导性。
当时，研究人员感到非常奇怪。于是，他们测试了“魔角”三层石墨烯在越来越高的磁场下的超导性。他们从一块石墨中剥离出单原子层的碳，将三层堆叠在一起，并将中间的一层相对于外层旋转1.56度。他们将一个电极连接到材料的任意一端，使电流通过，并测量在此过程中损失的能量。
然后，他们在实验室中打开一个大磁铁，将磁场定位到与材料平行的方向。当增加“魔角”三层石墨烯周围的磁场时，研究人员观察到超导性在消失之前一直很强，但随后奇怪地在更高的场强下又出现了。研究人员表示，之前并未在传统的自旋单线态超导体中发现这一现象。
“在自旋单线态超导体中，如果你‘杀死了’超导性，它就再也不会回来了——它一去不复返了。”曹原指出，“但在这里，它又出现了。所以这种材料不是自旋单线态。”
“二维自旋三态超导体引起了广泛的关注，因为有许多被预测具有被称为马约拉纳零模式的奇异零能量激发。”Hsu在同期《自然》发表的相关评论文章中写道。
△ “抵御”10特斯拉
之后，另一个惊人的数据出现了。在“超导性重返”后，超导性一直持续到10特斯拉磁场下，这是实验室磁铁能产生的最大磁场强度。根据泡利极限理论，这大约是传统自旋单线态超导体所能承受的3倍。泡利极限理论是一种预测材料能保持超导性的最大磁场的理论。
“魔角”三层石墨烯的超导性再现性，加上它能在更高磁场下保持超导的持久性，排除了这种材料是普通超导体的可能性。该团队计划深入研究这种材料，以确定其确切的自旋状态，这将有助于设计更强大的核磁共振机器，以及更强大的量子计算机。
这种超导体可能极大地改进磁共振成像（MRI）等技术。MRI是在磁场下使用超导导线与生物组织共振并成像。相关机器目前只能在1到3特斯拉的磁场范围内工作。如果可以用自旋三重态超导体来制造，MRI就可以在更高的磁场下运行，产生更清晰、更深的人体图像。
“魔角”三层石墨烯中自旋三重态超导性也可以帮助科学家为实用性量子计算设计更强的超导体。
“常规的量子计算非常脆弱。你看着它，噗的一声，就消失了。”Jarillo-Herrero说，“大约20年前，理论家们提出了一种拓扑超导，如果在任何材料中实现，就可以使量子计算机成为可能，这将为计算提供无限的能力。实现这一目标的关键因素是某种类型的自旋三重态超导体。我们不知道这个材料是不是那种类型。但即使不是这样，这也能让三层石墨烯与其他材料一起制造这种超导性变得更容易。这可能是一个重大突破，但现在下结论还为时过早。”
Hsu则认为，自旋三重态并不意味着观察到的超导性对拓扑量子计算有用。未来的工作需要研究超导的拓扑性质。例如，研究人员应该确定它是否打破了时间反转的对称性——这可能是手性p波超导的一个迹象。他们还应该寻找旋涡核中零能量态的直接证据，这将表明马约拉纳零模式的存在。“从这些研究中获得的理解可以帮助物理学家开发有前途的拓扑量子计算平台。”Hsu说。https://t.cn/A6fnUzQt
近日，美国麻省理工学院（MIT）物理学家在一种被称为“魔角”三层石墨烯的材料中观察到一种罕见超导现象。这种材料在高达10特斯拉的高磁场下仍显示出超导性，这比传统超导体的预计承受能力高出3倍。7月21日，相关论文刊登于《自然》。
相关论文信息：
https://t.cn/A6fnUzQV
https://t.cn/A6fnUzQc
未参与该研究的圣母大学物理学家Yi-Ting Hsu表示，这种超导性在强磁场下持续存在的材料可能会带来量子计算的进步。
△ 磁场奈我何
石墨烯以其独特的力学和电学特性，被称为“神奇材料”，在下一代自旋电子学应用中极具前景。
《中国科学报》从MIT获悉，该校物理学教授Pablo Jarillo-Herrero、博士后曹原、研究生Jeong Min Park，以及日本国家材料科学研究所的 Kenji Watanabe和Takashi Taniguchi 等人发现，“魔角”三层石墨烯是一种非常罕见的超导体，具有自旋三重态，不受强磁场的影响。
通常，超导材料是它们能在不损失能量的情况下超高效导电。当暴露在电流下时，超导体中的电子以“库珀对”的形式耦合在一起，然后就它们就像坐上一辆过山车，能毫无阻力地快速穿过材料。
在绝大多数超导体中，这些“乘客”两两具有相反的自旋，一个电子自旋向上，另一个自旋向下——这种构型被称为“自旋单线态”。这些电子对能很好地通过超导体，但高磁场会阻碍它们的“步伐”，因为高磁场会使每个电子的能量向相反的方向移动，把电子对拉开。这样一来，传统自旋单线态超导体超导性会脱轨。
“这就是为什么在一个足够大的磁场中，超导性会消失的最终原因。”Park告诉记者。
但也有一些超导体不受磁场影响，即便强度很大也是如此。这些材料通过具有相同自旋的电子对显示超导性——这种特性就是自旋三重态。当暴露在高磁场下时，“库珀对”中的两个电子的能量会向同一方向移动，无论磁场强度如何，它们都不会被拉开，而是继续超导。
△ 超导性“再登场”
2018年，Jarillo-Herrero、曹原等人，首次发现只要将两层石墨烯旋转到特定的 “魔法角度” 相互叠加，它们就可以在零阻力的情况下传导电子。相关成果被认为或是数十年来寻找室温超导体十分重要的一步。之后，研究人员又设计了“魔角”三层石墨烯结构。
一开始，Jarillo-Herrero团队很好奇“魔角”三层石墨烯是否具有自旋三重态超导性。于是，他们进行了三层石墨烯测试。
结果显示，“魔角”三层石墨烯的三明治结构比双层石墨烯更强，能在更高的温度下仍保持超导性。当研究人员施加一个适中的磁场时，他们注意到“魔角”三层石墨烯能够在磁场强度下超导，而该强度会破坏双层石墨烯的超导性。
当时，研究人员感到非常奇怪。于是，他们测试了“魔角”三层石墨烯在越来越高的磁场下的超导性。他们从一块石墨中剥离出单原子层的碳，将三层堆叠在一起，并将中间的一层相对于外层旋转1.56度。他们将一个电极连接到材料的任意一端，使电流通过，并测量在此过程中损失的能量。
然后，他们在实验室中打开一个大磁铁，将磁场定位到与材料平行的方向。当增加“魔角”三层石墨烯周围的磁场时，研究人员观察到超导性在消失之前一直很强，但随后奇怪地在更高的场强下又出现了。研究人员表示，之前并未在传统的自旋单线态超导体中发现这一现象。
“在自旋单线态超导体中，如果你‘杀死了’超导性，它就再也不会回来了——它一去不复返了。”曹原指出，“但在这里，它又出现了。所以这种材料不是自旋单线态。”
“二维自旋三态超导体引起了广泛的关注，因为有许多被预测具有被称为马约拉纳零模式的奇异零能量激发。”Hsu在同期《自然》发表的相关评论文章中写道。
△ “抵御”10特斯拉
之后，另一个惊人的数据出现了。在“超导性重返”后，超导性一直持续到10特斯拉磁场下，这是实验室磁铁能产生的最大磁场强度。根据泡利极限理论，这大约是传统自旋单线态超导体所能承受的3倍。泡利极限理论是一种预测材料能保持超导性的最大磁场的理论。
“魔角”三层石墨烯的超导性再现性，加上它能在更高磁场下保持超导的持久性，排除了这种材料是普通超导体的可能性。该团队计划深入研究这种材料，以确定其确切的自旋状态，这将有助于设计更强大的核磁共振机器，以及更强大的量子计算机。
这种超导体可能极大地改进磁共振成像（MRI）等技术。MRI是在磁场下使用超导导线与生物组织共振并成像。相关机器目前只能在1到3特斯拉的磁场范围内工作。如果可以用自旋三重态超导体来制造，MRI就可以在更高的磁场下运行，产生更清晰、更深的人体图像。
“魔角”三层石墨烯中自旋三重态超导性也可以帮助科学家为实用性量子计算设计更强的超导体。
“常规的量子计算非常脆弱。你看着它，噗的一声，就消失了。”Jarillo-Herrero说，“大约20年前，理论家们提出了一种拓扑超导，如果在任何材料中实现，就可以使量子计算机成为可能，这将为计算提供无限的能力。实现这一目标的关键因素是某种类型的自旋三重态超导体。我们不知道这个材料是不是那种类型。但即使不是这样，这也能让三层石墨烯与其他材料一起制造这种超导性变得更容易。这可能是一个重大突破，但现在下结论还为时过早。”
Hsu则认为，自旋三重态并不意味着观察到的超导性对拓扑量子计算有用。未来的工作需要研究超导的拓扑性质。例如，研究人员应该确定它是否打破了时间反转的对称性——这可能是手性p波超导的一个迹象。他们还应该寻找旋涡核中零能量态的直接证据，这将表明马约拉纳零模式的存在。“从这些研究中获得的理解可以帮助物理学家开发有前途的拓扑量子计算平台。”Hsu说。https://t.cn/A6fnUzQt
#日常育儿[超话]#
高情商的父母，都是相似的；低情商的父母，却各有各的风格。明明是该鼓励孩子的时候，一张口全是否定和贬损。明明是关心孩子的时候，却先用责备的语言一通怒吼。明明可以平和讲述，却总是用反问句来回答问题。
美国知名心理学家苏珊·福沃德博士在《中毒的父母》里写道：“小孩是不会区分事实和笑话的，他们会相信父母说的有关于自己的话，并将其变为自己的观念。”
高情商的父母，都是相似的；低情商的父母，却各有各的风格。明明是该鼓励孩子的时候，一张口全是否定和贬损。明明是关心孩子的时候，却先用责备的语言一通怒吼。明明可以平和讲述，却总是用反问句来回答问题。
美国知名心理学家苏珊·福沃德博士在《中毒的父母》里写道：“小孩是不会区分事实和笑话的，他们会相信父母说的有关于自己的话，并将其变为自己的观念。”
2011年3月25日，美国FDA批准了第一个免疫检查点阻断药物——Ipilimumab（商品名：Yervoy），用于治疗晚期黑色素瘤。此后，越来越多的免疫检查点抑制剂获批上市，在多种癌症治疗中显示出良好效果。然而，只有30%左右的癌症患者能够受益于免疫检查点阻断疗法，其他患者对免疫检查点阻断疗法反应较差。
PTEN基因是经典的肿瘤抑制基因，其突变存在于许多种癌症中。近年来的临床研究表明，PTEN直接参与了肿瘤免疫调节。然而，目前尚不清楚功能性PTEN的恢复能否调节免疫抑制肿瘤微环境（TME），提高肿瘤对免疫检查点抑制剂治疗的敏感性。
近日，哈佛医学院施进军教授、国家纳米科学中心王浩研究员、中山大学药学院梅林教授等作为共同通讯作者，在 Science 子刊 Science Translational Medicine 期刊发表了题为：Reactivation of the tumor suppressor PTEN by mRNA nanoparticles enhances antitumor immunity in preclinical models 的研究论文。改论文还被选为当期的封面论文。
该研究结合了mRNA和纳米技术，构建了负载编码PTEN蛋白的mRNA纳米药物。该纳米药物可以高效的将外源PTEN mRNA递送至肿瘤部位并成功恢复PTEN的抑癌功能，诱导肿瘤细胞免疫原性死亡。
该mRNA纳米药物在不同的肿瘤模型（黑色素瘤移植瘤、前列腺瘤原位肿瘤及转基因小鼠模型）中均表现出优异的治疗效果和较好的安全性，PTEN mRNA 纳米药物成功的修复肿瘤缺失或突变的PTEN蛋白功能并实现逆转肿瘤免疫抑制微环境，提高肿瘤细胞对PD-1单抗响应，提高抗肿瘤免疫治疗效果。
这项研究表明，mRNA纳米药物修复抑癌基因，可提高肿瘤对免疫检查点抑制剂治疗的敏感性，为恶性肿瘤的治疗提供了新的思路。
信使RNA（mRNA）最近在生物医学领域显示出了强大的应用前景，如蛋白质替代、基因编辑和疫苗开发。与质粒DNA不同，mRNA不需要核包膜进入有效转染，因此整合到宿主基因组的几率可忽略不计。与DNA治疗相比，mRNA还提供了更一致和更可预测的蛋白质表达动力学。
研究团队首先制备了一种由mPEG-PLGA组成的新聚合纳米颗粒平台和阳离子类脂材料G0-C14，mPEG-PLGA共聚物能够作为载体自组装到纳米颗粒中，并且阳离子G0-C14用于与PTEN mRNA络合，然后将PTEN mRNA封装到mPEG-PLGA 纳米颗粒的核心中（mPTEN@NPs）。
实验结果显示，纳米颗粒能够保护mRNA免受核糖核酸酶的降解，有效地将mRNA导入肿瘤细胞的细胞质中，进而恢复PTEN的表达。
有研究报道过PTEN表达的恢复可抑制人癌细胞的生长。因此，研究团队首先想确定是否使用mPTEN@NPs 也能降低小鼠癌细胞的存活率。他们发现，人mPTEN@NPs 的导入恢复了PTEN诱导的自噬和免疫原性细胞死亡（ICD）。进一步实验则表明mPTEN@NPs 至少部分通过自噬介导的途径触发ICD。
接下来，研究团队进一步探讨了PTEN恢复是否能激活体内抗肿瘤免疫反应。他们构建了黑色素瘤小鼠模型，对其进行mPTEN@NPs 治疗以评估抗肿瘤免疫应答。他们发现PTEN能够通过mPTEN@NPs有效诱导体内自噬和损伤相关分子模式的释放，触发抗肿瘤免疫激活，逆转免疫抑制性肿瘤微环境。
之前的研究表明PTEN突变导致了对黑色素瘤等癌症患者对免疫检查点阻断疗法的不良反应。因此，研究团队进一步研究了PTEN恢复激活抗肿瘤免疫是否能提高PTEN突变黑色素瘤模型中免疫检查点抑制剂的治疗效果。实验结果表明，在PTEN突变黑色素瘤模型中，mPTEN@NPs 联合抗PD-1单抗能够显著提高肿瘤治疗效果。
以上结果表明，mPTEN@NPs 不仅能有效地触发抗肿瘤免疫反应，而且能提高抗PD-1单抗治疗PTEN突变肿瘤的效果。
最后，研究团队进一步评估了这种联合治疗策略对前列腺癌的治疗，前列腺癌通常对免疫检查点阻断疗法反应较差，或具有内在抗性。研究团队构建了原位前列腺癌小鼠模型，进行了三个周期的mPTEN@NPs 与抗PD-1单抗联合治疗。实验结果表明，mPTEN@NPs 显著促进了肿瘤免疫原性细胞死亡（ICD），诱导了免疫记忆，恢复了肿瘤对抗PD-1单抗的敏感性。
总的来说，该研究开发了一个聚合物纳米颗粒平台，用于将PTEN mRNA递送到肿瘤细胞。mPTEN@NPs 通过诱导自噬激活和释放，成功触发抗肿瘤免疫反应。此外，PTEN再激活减少了免疫抑制性肿瘤环境，提高了PTEN缺失或突变肿瘤对免疫检查点阻断疗法的敏感性。
该研究提示了mRNA纳米药物联合免疫检查点抑制剂能够激活抗肿瘤免疫反应，还能提高肿瘤对免疫检查点阻断疗法的反应，具有强大的应用前景。
哈佛医学院博士后林耀新（现为国家纳米科学中心研究员）和国家纳米科学中心王羿博士为该文章的共同第一作者。哈佛医学院施进军教授、国家纳米科学中心王浩研究员、中山大学药学院梅林教授、哈佛医学院 Omid C. Farokhzad 作为共同通讯作者。
PTEN基因是经典的肿瘤抑制基因，其突变存在于许多种癌症中。近年来的临床研究表明，PTEN直接参与了肿瘤免疫调节。然而，目前尚不清楚功能性PTEN的恢复能否调节免疫抑制肿瘤微环境（TME），提高肿瘤对免疫检查点抑制剂治疗的敏感性。
近日，哈佛医学院施进军教授、国家纳米科学中心王浩研究员、中山大学药学院梅林教授等作为共同通讯作者，在 Science 子刊 Science Translational Medicine 期刊发表了题为：Reactivation of the tumor suppressor PTEN by mRNA nanoparticles enhances antitumor immunity in preclinical models 的研究论文。改论文还被选为当期的封面论文。
该研究结合了mRNA和纳米技术，构建了负载编码PTEN蛋白的mRNA纳米药物。该纳米药物可以高效的将外源PTEN mRNA递送至肿瘤部位并成功恢复PTEN的抑癌功能，诱导肿瘤细胞免疫原性死亡。
该mRNA纳米药物在不同的肿瘤模型（黑色素瘤移植瘤、前列腺瘤原位肿瘤及转基因小鼠模型）中均表现出优异的治疗效果和较好的安全性，PTEN mRNA 纳米药物成功的修复肿瘤缺失或突变的PTEN蛋白功能并实现逆转肿瘤免疫抑制微环境，提高肿瘤细胞对PD-1单抗响应，提高抗肿瘤免疫治疗效果。
这项研究表明，mRNA纳米药物修复抑癌基因，可提高肿瘤对免疫检查点抑制剂治疗的敏感性，为恶性肿瘤的治疗提供了新的思路。
信使RNA（mRNA）最近在生物医学领域显示出了强大的应用前景，如蛋白质替代、基因编辑和疫苗开发。与质粒DNA不同，mRNA不需要核包膜进入有效转染，因此整合到宿主基因组的几率可忽略不计。与DNA治疗相比，mRNA还提供了更一致和更可预测的蛋白质表达动力学。
研究团队首先制备了一种由mPEG-PLGA组成的新聚合纳米颗粒平台和阳离子类脂材料G0-C14，mPEG-PLGA共聚物能够作为载体自组装到纳米颗粒中，并且阳离子G0-C14用于与PTEN mRNA络合，然后将PTEN mRNA封装到mPEG-PLGA 纳米颗粒的核心中（mPTEN@NPs）。
实验结果显示，纳米颗粒能够保护mRNA免受核糖核酸酶的降解，有效地将mRNA导入肿瘤细胞的细胞质中，进而恢复PTEN的表达。
有研究报道过PTEN表达的恢复可抑制人癌细胞的生长。因此，研究团队首先想确定是否使用mPTEN@NPs 也能降低小鼠癌细胞的存活率。他们发现，人mPTEN@NPs 的导入恢复了PTEN诱导的自噬和免疫原性细胞死亡（ICD）。进一步实验则表明mPTEN@NPs 至少部分通过自噬介导的途径触发ICD。
接下来，研究团队进一步探讨了PTEN恢复是否能激活体内抗肿瘤免疫反应。他们构建了黑色素瘤小鼠模型，对其进行mPTEN@NPs 治疗以评估抗肿瘤免疫应答。他们发现PTEN能够通过mPTEN@NPs有效诱导体内自噬和损伤相关分子模式的释放，触发抗肿瘤免疫激活，逆转免疫抑制性肿瘤微环境。
之前的研究表明PTEN突变导致了对黑色素瘤等癌症患者对免疫检查点阻断疗法的不良反应。因此，研究团队进一步研究了PTEN恢复激活抗肿瘤免疫是否能提高PTEN突变黑色素瘤模型中免疫检查点抑制剂的治疗效果。实验结果表明，在PTEN突变黑色素瘤模型中，mPTEN@NPs 联合抗PD-1单抗能够显著提高肿瘤治疗效果。
以上结果表明，mPTEN@NPs 不仅能有效地触发抗肿瘤免疫反应，而且能提高抗PD-1单抗治疗PTEN突变肿瘤的效果。
最后，研究团队进一步评估了这种联合治疗策略对前列腺癌的治疗，前列腺癌通常对免疫检查点阻断疗法反应较差，或具有内在抗性。研究团队构建了原位前列腺癌小鼠模型，进行了三个周期的mPTEN@NPs 与抗PD-1单抗联合治疗。实验结果表明，mPTEN@NPs 显著促进了肿瘤免疫原性细胞死亡（ICD），诱导了免疫记忆，恢复了肿瘤对抗PD-1单抗的敏感性。
总的来说，该研究开发了一个聚合物纳米颗粒平台，用于将PTEN mRNA递送到肿瘤细胞。mPTEN@NPs 通过诱导自噬激活和释放，成功触发抗肿瘤免疫反应。此外，PTEN再激活减少了免疫抑制性肿瘤环境，提高了PTEN缺失或突变肿瘤对免疫检查点阻断疗法的敏感性。
该研究提示了mRNA纳米药物联合免疫检查点抑制剂能够激活抗肿瘤免疫反应，还能提高肿瘤对免疫检查点阻断疗法的反应，具有强大的应用前景。
哈佛医学院博士后林耀新（现为国家纳米科学中心研究员）和国家纳米科学中心王羿博士为该文章的共同第一作者。哈佛医学院施进军教授、国家纳米科学中心王浩研究员、中山大学药学院梅林教授、哈佛医学院 Omid C. Farokhzad 作为共同通讯作者。
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