纳米石墨烯具有丰富多样的结构和电子性质，在未来信息器件中有重要的应用前景。对于石墨烯基纳米材料，细微的结构变化也会引起其物理和化学性质的显著改变，因此探索全新结构的纳米石墨烯有助于推动石墨烯纳米结构的研究及应用。将非六元环嵌入到六角结构的纳米石墨烯中，可以有效调控其电子结构，但是由于缺乏可行的合成方案，包含非六元环的石墨烯纳米结构在实验上很难可控地获得。

本文报道了利用表面合成法成功制备氮硼氮掺杂，同时包含五元环和七元环的纳米石墨烯（NBN-575-NG）。该纳米石墨烯由特殊设计的前驱体分子在Au(111)基底上加热后脱氢环化生成，其产率高于95%。原子力显微镜图像清晰地分辨了NBN-575-NG中的五元环和七元环；扫描隧道谱和密度泛函理论计算均表明其具有良好的半导体性。电子态密度分布图显示，NBN-575-NG在引入非六元环和NBN杂质元素后仍然具有良好的非局域电子态特性。本工作扩充了现有纳米石墨烯的种类，为制备包含非六元环的石墨烯纳米结构提供了参考。

Figure 2. STM and nc-AFM images of an intermediate dimer and NG on Au(111). (a) STM image of the intermediate dimer with superposed molecular structures (V = –200 mV, I = 10 pA). (b) Constant-height nc-AFM image of (a). The red circles in (a) and (b) highlight the out-of-plane benzene rings. (c) STM image of the NBN-575-NG with superposed molecular structures (V = –200 mV, I = 10 pA). (d) Constant-height nc-AFM image of (c). 

过渡金属硫族化合物在二维极限下表现出优异的光学性质，其具有非常大的激子结合能并同时表现出自旋-能谷锁定的特殊性质，在未来光电子学和谷电子学领域非常有应用前景。将过渡金属硫族化合物堆叠在一起形成异质结构，为研究凝聚态物理中崭新的光学和电学性质提供了一个广阔的平台。研究该体系内层间耦合对电子和激子行为的影响，对于更好地理解异质结的物性调控具有重要意义。

本文中作者对双层堆双层MoS2/WS2异质结进行了较为系统的研究和讨论。结果表明，热退火可以增加范德瓦尔斯异质结构的层间耦合，进而增加能带杂化。这种异质结表现更像是一种崭新的人造晶体，而不仅仅是两个单独过渡金属硫族化合物的组合。此外，作者还对体系内直接和间接带隙的红外层间激子进行了实验和理论研究。该工作揭示了层间耦合对层间激子的影响，并阐明了转角和层数对于范德华异质结中自旋和谷赝自旋的有效操控。

Figure 1. (a) Schematic diagram for the bilayer-bilayer MoS2/WS2. (b) Optical image of the heterostructure. (c) Low temperature PL spectra of intralayer excitons for bilayer-bilayer MoS2/WS2 heterostructure before and after thermal annealing. (d), (e) Low temperature PL spectra of interlayer excitons before and after thermal annealing, respectively.

目前的天文学观测结果表明宇宙中的大部分物质以暗物质的形式存在。关于暗物质的组成及其与普通物质之间的相互作用，是目前理论物理和实验物理等领域的研究重点。暗物质的可能组成粒子之一是轴子或类轴子粒子，它们可能以拓扑缺陷的形式（如畴壁）存在于宇宙之中。测量畴壁与标准模型粒子之间的相互作用，是目前探测类轴子粒子的有效方案之一。本文提出一种基于单一碱金属原子体系的共磁力仪探测畴壁的方案。该方案可以有效降低磁场梯度在长期探测类轴子过程中的系统误差，同时能够有效抑制电子自旋对探测结果的影响，具备将现有的类轴子粒子与质子之间的耦合强度提升一个数量级以上的应用潜力，对于暗物质本质的深入研究具有重要应用价值。

Figure 1. The estimated parameter space for linear couplings of proton spins with ALPs domain walls assuming that ρDM≈0.4 GeV/cm³,L=10^-3 l.y. . The purple dash-dotted line and green fill refer to the estimated constraints when using the advanced single-species alkali metal atomic comagnetometer with a magnetic-field sensitivity of about 20 fT/√Hz. The black solid line and blue fill represent the existing astrophysical excluding constraints on linear couplings of nucleon spins with ALPs. The red solid line represents the excluding constraints set by our comagnetometer.

RNA 是生物体内非常重要的一类生物大分子。越来越多的研究显示，RNA除了作为遗传信息的传递使者以外，还在众多的生命过程中发挥着各种重要的生物学功能。与蛋白质类似，RNA能够折叠成一定的空间结构，RNA特定的空间结构及其相应的柔性运动很大程度上决定了其生物学功能。高斯网络模型（GNM）是分析生物大分子动力学性质的有效方法，在蛋白质构象运动研究中得到了广泛的应用。然而，相对于蛋白质，RNA的空间结构更为松散，GNM对于RNA结构柔性的预测效果相对较差。

本文针对RNA的空间结构特征以及核苷酸之间的相互作用特征，在传统GNM的基础上，提出了两种适用于RNA结构柔性分析的改进模型，即加权高斯网络模型（weighted GNM，wGNM）和弹性系数衰减型高斯网络模型（force-constant-decayed GNM, fcdGNM）。在wGNM中，考虑RNA体系中不同核苷酸之间相互作用强度的差异，我们根据核苷酸之间相互接触重原子（非氢原子）的个数，对模型中的力常数进行加权。在fcdGNM中，力常数随核苷酸之间的距离增加呈指数型衰减，来描述不同核苷酸之间相互作用强弱的差异。利用51个RNA分子所构成的非冗余结构数据集对所提出的两个改进模型的预测性能进行了评估，结果显示相比于传统的GNM，wGNM和fcdGNM方法对RNA体系温度因子的预测精度分别提高了9.85%和6.76%。我们的研究为RNA结构柔性的分析提供了有效的分析工具。

Figure 2. The calculation results for the “AA” chain of the chloroplast ribosome (PDB code:6ERI). (a) The tertiary structure of the “AA” chain of the chloroplast ribosome, where the subdomain composed of 1079–1137 nucleotides is highlighted in red. (b) The nucleotide B-factors predicted by the wGNM (blue color) compared with the results obtained by the conventional GNM (green color) as well as the experimental data (red color). (c) The nucleotideB-factors predicted by the fcdGNM (yellow color) compared with the results obtained by the conventional GNM (green color) as well as the experimental data (red color). 

Virtual Special Topic — Magnetism and Magnetic Materials