摘要：8 月 27 日，浙江大学环境与资源学院陈松灿研究员作为第一作者兼共同通讯作者，在Nature期刊发表了题为：Microbial iron oxide respiration coupled to sulfide oxidation 的研究论文【1】。
撰文丨王聪
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
2025 年 8 月 27 日，浙江大学作为第一单位在国际顶尖学术期刊Nature上发表了 3 篇论文。
首次揭示硫化物氧化耦合三价铁矿还原的微生物及其代谢途径
8 月 27 日，浙江大学环境与资源学院陈松灿研究员作为第一作者兼共同通讯作者，在Nature期刊发表了题为：Microbial iron oxide respiration coupled to sulfide oxidation 的研究论文【1】。
自生命起源以来，微生物始终驱动着地球硫循环的运行。然而，我们对微生物的硫循环能力及其与其他元素循环的耦合机制仍知之甚少。其中一个未被认知的代谢过程是硫化物氧化与三价铁氧化物还原的耦合反应——这个广泛存在的环境过程迄今为止被认为仅由非生物过程主导。
在这项最新研究中，研究团队通过全面的原核生物硫代谢基因组分析，首次揭示了能够利用细胞外固态三价铁作为电子受体进行硫化物氧化的细菌类群。基于百余个参与硫化合物异化转化基因构建的系统发育框架表明，硫循环代谢能力普遍存在于细菌和古菌的众多门类中。代谢重构预测显示，37 个原核生物门类的不同成员可能同时具有硫化物氧化与三价铁呼吸功能。生理学与转录组证据证实，模式培养菌株
Desulfurivibrio alkaliphilus能以水铁矿作为胞外三价铁电子受体，通过氧化溶解态硫化物或硫化亚铁 （FeS） 至硫酸盐的方式实现自养生长，该生物过程在环境相关硫化物浓度下的反应速率显著快于非生物过程。这些发现拓展了已知的硫循环微生物多样性，揭示了缺氧环境中硫铁循环耦合的生物学机制，凸显了微生物在全球元素循环中的基 础性作用。
开发了世界首个电驱动钙钛矿激光器
8 月 27 日，浙江大学狄大卫教授、赵保丹研究员作为共同通讯作者，邹晨研究员作为第一作者兼共同通讯作者，在Nature期刊发表了题为：Electrically driven lasing from a dual-cavity perovskite device 的研究论文【2】。
溶液加工半导体激光器为实现轻量、可穿戴和可扩展的光电器件应用提供了可能。在溶液加工激光器的增益介质中，金属卤化物钙钛矿因其在光泵浦下可实现波长可调、低阈值激射的特性脱颖而出，成为一类极具潜力的材料。尽管该领域已取得进展，但从钙钛矿半导体中实现电驱动激射仍是一个关键挑战。
该研究展示了一种电驱动钙钛矿激光器，其结构通过将低阈值单晶钙钛矿微腔子单元与高功率微腔钙钛矿发光二极管（PeLED）子单元垂直集成而成。在脉冲电激发下，双腔钙钛矿器件的最小激射阈值为92 A·cm⁻²（平均阈值：129 A·cm⁻²，测试条件：约 22°C，空气中），比当前最先进的电驱动有机激光器的阈值低一个数量级。
该设计的核心在于集成双腔器件架构，其通过微腔 PeLED 子单元将定向发射光高效耦合至单晶钙钛矿微腔子单元（耦合效率约 82.7%），从而建立激射行为。器件的工作半衰期（T₅₀）达到1.8 小时（10 Hz 频率下输出 6.4×10⁴ 次电压脉冲），稳定性优于电泵浦有机激光器。双腔钙钛矿激光器可在36.2 MHz带宽内实现快速调制，显示出其在数据通信和计算应用中的潜力。
在百比特超导芯片上实现新型拓扑边缘态
8 月 27 日，浙江大学王浩华教授、郭秋江研究员、清华大学邓东灵副教授作为共同通讯作者，金非童、蒋颸、朱旭浩作为共同第一作者，在Nature期刊发表了题为：Topological prethermal strong zero modes on superconducting processors 的研究论文【3】。
对称性保护的拓扑相无法通过任何局域序参量描述，并超越了传统对称性破缺范式。这类相态的标志性特征是拓扑边界模式——这些模式在满足对称性的微扰下保持稳定。在无缺陷、存在能隙的洁净体系中，此类边缘模式的稳定性仅限于零温极限下的理论情形；在有限温度下，它们会因与移动热激发的相互作用而发生退相干。
在这项新研究中，研究团队报道了在 100 个可编程超导量子比特阵列中观测到的一类新型拓扑边缘模式，其稳定性由涌现对称性保护，并在全频谱范围内持续存在。通过对一维无缺陷稳定子哈密顿量的数字量子模拟，研究团队在宽泛的初态条件下观察到了稳健的长寿命（长达30个周期）的拓扑边缘模式。研究发现：通过将稳定子作用强度“二聚化”，可有效抑制边缘模式与体激发间的相互作用，从而在系统的预热态区域中涌现出U(1)×U(1)对称性。更进一步，研究团队将这些拓扑边缘模式作为逻辑量子比特使用，成功制备出具有持久相干性的逻辑贝尔态——即使系统处于有限温度且无缺陷状态下依然保持该特性。
总的来说，该研究确立了一种在有限温度下实验研究拓扑物态的可执行数字模拟路径，并为在无缺陷体系中构建长寿命、稳健的边界量子比特提供了潜在方案。
论文链接：
1. https://www.nature.com/articles/s41586-025-09467-0
2. https://www.nature.com/articles/s41586-025-09457-2
3. https://www.nature.com/articles/s41586-025-09476-z
来源：老田讲科学