“指哪播哪”！新技术精准递送音频，不戴耳机也不会漏音 | 环球科学要闻

视频来源：原论文

一项新技术的出现，或许能让未来的人们无需掏出耳机，也能独享音乐或音频节目。近日，美国宾夕法尼亚州立大学（Pennsylvania State University）的华人声学教授景云带领团队开发了一种名为“声音飞地”（audible enclaves）的音频技术。该技术通过非线性自弯曲传播的超声波束，在特定区域产生125赫兹至4千赫兹的超宽带局部声场，精确控制人耳可听声音的传播范围。

研究人员利用两台超声波换能器发射出两束人耳无法听到的超声波束，其经由3D打印技术制造的声学超构表面（相当于声学透镜，可精确弯曲和控制声波的传播方向），以略微不同的频率沿弯月形轨迹传播，最终在特定空间点精确交汇。这种超声波束只在交汇点才能发生相互作用，进而“解调”出人耳可听的声音。因此，除了站在波束交汇点的目标听众，周围的人即使身处同一封闭空间，甚至直接站在声源前方，也几乎无法察觉。而且，这两束超声波束还能绕过人体头部等障碍物，准确抵达预定目标位置。真实应用场景测试证明，该系统可在教室、车辆甚至户外等环境中正常运行。目前，该技术可将声音远程传输至大约一米远的距离，音量约为60分贝，相当于正常交谈的音量。未来，该技术有望有望通过增加超声波强度来提升传输距离和音量，应用于私人语音通讯、沉浸式空间音频再现，以及高精度声场或静音区控制等领域。研究论文3月17日发表于《美国科学院院刊》（PNAS）。（公众号“环球科学科研圈”）

据估算，全球塑料生产在2022年制造了约4亿公吨的塑料，其中大部分使用了石油基化工工艺。近些年，科学家开始把目光投向微生物，想要用微生物合成能用于生产塑料的聚合物，从而以更可持续的方式生产出可生物降解的替代品。《自然·化学生物学》（Nature Chemical Biology）发表的一项研究指出，大肠杆菌或能用于生产可生物降解的塑料。

研究者开发了一种能用大肠杆菌内产生的一系列酶生产聚酯酰胺（PEA）的工艺，这种工艺需要将六种氨基酸与一种或多种羟基酸结合，来制造聚合物塑料。经过进一步测试优化该工艺后，他们利用葡萄糖作为一种关键成分，在大肠杆菌内生产PEA这种聚合物。他们还研究了不同氨基酸的数量和结构如何影响PEA的产量和性能。作为概念验证，研究者在一个大型生物反应器中生产了约每升55克的PEA，证实该工艺可以扩大PEA生产规模。他们还测试了合成的PEA的物理、热学和机械性能，发现其与高密度聚乙烯的性能不相上下，而高密度聚乙烯是使用最广泛的塑料之一，表明PEA或是一种可再生替代品。（Nature）

图片来源：Fan et al., Neuron 2025

· 化学·

揭秘超临界水的结构

水除了固态、液态和气态外，还有第4种形态——超临界态。当温度和压力达到一定值时，气态和液态的密度趋于相等，它们之间的分界线随之消失 ,物质的这种状态就是它的临界状态。如果温度与压力进一步提高而超过临界点，物质就处于超临界状态，成为超临界流体，比如超临界水。传统理论认为，超临界水中的水分子会通过氢键形成簇状结构。然而，最近发表于《科学·进展》（Science Advances）的研究通过结合太赫兹光谱学和分子动力学模拟，推翻了这一假设。

与传统光谱学相比，太赫兹光谱学能够更敏感地探测水分子之间的氢键相互作用，从而帮助研究者探究超临界水中的分子聚集行为。如果存在分子簇，太赫兹光谱将通过特征光谱信号检测到它们的形成。但光谱结果显示，水分子在超临界态和气态中有相同的表现。这意味着，超临界水中缺乏氢键相互作用，几乎没有分子簇的存在，因为气态因分子间作用力较小而被普遍认为不存在氢键。进一步的分子动力学模拟探索了水分子在超临界条件下的行为。模拟结果显示，在超临界水中，水分子间的相互作用很短暂，突显了超临界水的流动性和易变性。这项研究推翻了超临界水中存在分子簇的传统观点，为理解水在极端条件下的行为提供了新的视角。（Scienmag）