冬季的凍融循環對道路的影響極為嚴重，修復損壞的費用每年高達數十億美元。裂紋的瀝青、霜撬和坑洞不僅僅是駕駛者和行人的煩惱，更是持續存在的安全隱患，對市政預算造成壓力，尤其是在氣溫迅速降到冰點以下的寒冷地區。現在，研究人員表示，改善道路耐用性的新方法或許來自一個意想不到的來源：藻類。一項新的研究描述了微小藻類提取的油脂如何替代部分石油基粘結劑，從而使鋪設的路面更加靈活、耐用和環保。

這種方法針對了瀝青最大的弱點。傳統的鋪面依賴於瀝青，這是一種基於原油的材料，用來將沙子和石頭結合在一起。雖然瀝青能夠在熱天擴張、寒冷時收縮，但當氣溫驟降時，它會變得脆弱，導致在交通和潮濕的影響下出現裂紋。

為了解決這一問題，由 Elham Fini 領導的研究小組開發了一種由藻類油製成的橡膠狀可持續粘結劑。該小組早期的研究顯示，藻類提取的油脂在低溫下的表現優於瀝青。藻類衍生的化合物可以提高瀝青的抗濕性、靈活性和自我修復能力，潛在地延長鋪面的壽命並降低維護成本。研究小組的負責人 Elham Fini 表示，從長遠來看，藻類瀝青將有助於創造更可持續、韌性更強且對環境反應更佳的道路。

基於這些發現，研究人員利用計算機建模分析了四種藻類的油脂，目的是找出可以與瀝青固體良好混合並在凍結條件下保持功能的候選者。其中一種藻類引起了研究人員的注意。來自淡水綠藻 Haematococcus pluvialis 的油脂在模擬交通應力的測試中顯示出最強的抗永久變形能力，同時對於濕氣相關的損害提供了更好的保護，這是造成坑洞形成的主要因素。

實驗室測試進一步驗證了這種材料的潛力。研究小組對增強藻類的瀝青樣本進行了重複的交通載荷和凍融循環測試，以模擬寒冷氣候中的真實條件。結果令人驚訝，使用藻類基粘結劑的鋪面在變形恢復方面比使用傳統原油粘結劑的瀝青提高了多達 70%。

除了耐用性，這項研究的環境影響也相當顯著。研究人員估計，僅用 1% 的藻類材料替代石油基粘結劑，就能將瀝青的淨碳排放減少 4.5%。若替代率達到約 22%，瀝青鋪面理論上可以實現碳中和。研究小組表示，這項技術能夠在不增加主要成本的情況下，提供高性能的道路，同時減少來自全球最廣泛使用的建築材料之一的排放。這項研究得到了美國能源部的資助，研究結果發表在《ACS Sustainable Chemistry Engineering》期刊上。

隨著氣候變化改變土壤和排水模式，毒性金屬正以更快的速度滲入北方水域。芬蘭的研究人員現在表示，一種意想不到的盟友可能有助於減緩這一流動。這種常見的苔蘚，依賴於生活在其中的微小夥伴，顯示出在不需要能源或化學處理的情況下，從污染水中提取金屬的罕見能力。奧盧大學的研究小組表示，這一系統可能為傳統處理失敗的地點提供可持續的替代方案。

寒冷的氣候、偏遠的位置和廢棄的基礎設施常常限制了傳統的水質淨化方法。森林的排水和廢棄礦場也持續向附近的溪流釋放金屬。研究小組專注於 Warnstorfia fluitans，這是一種在酸性且富含金屬的水域中繁茂的苔蘚物種。科學家首次在芬蘭的 Pyhäsalmi 礦附近觀察到其密集的生長。很少有其他植物能在這種高酸度環境中生存，因為高酸度增加了金屬的溶解性和毒性。

這種苔蘚不僅生存下來，還在富含溶解金屬的水中繁榮生長。這一觀察促使了對該植物如何應對極端化學環境的深入研究。安娜-瑪利亞·皮爾蒂拉教授解釋，越來越多的證據顯示微生物在幫助植物在極端環境中生存中扮演著關鍵角色。她的研究小組早前研究了金在雲杉針葉中的積累，以及芬蘭北部與南部之間微生物多樣性的變化。這些工作有助於塑造新研究的方向。

研究揭示，苔蘚並不是單獨去除金屬。這一過程依賴於植物與生活在其組織內的微生物之間的密切合作。這些被稱為內生菌的微生物在從金屬污染水域收集的苔蘚中更為豐富。兩個物種尤其突出：Phialocephala bamuru 和 Hyaloscypha hepaticola。這兩種微生物在污染地點的苔蘚中經常出現，研究人員也在實驗室條件下成功培養了這兩種微生物。

研究結果表明，這些微生物通過改變內部化學條件來幫助苔蘚處理溶解金屬。這一過程使金屬沉澱並變得不那麼有害。後博士研究員凱薩·勒霍斯瑪表示，苔蘚就像一個海綿，能夠綁定並轉化金屬為更安全的固體形式。微生物修改苔蘚組織內的條件，使有害的溶解金屬可以轉化為可管理的顆粒。而且，隨時都有可能去除富含金屬的苔蘚。

該研究檢測了鐵、鎘、銅、鋅、鎳和砷等金屬，這些金屬對生態系統和水質構成長期風險。該項目涉及國際夥伴及與 Pyhäsalmi 礦和鋼鐵生產商 Outokumpu 的業界合作。研究人員還從芬蘭已關閉的 Saattopora 礦和瑞典的 Adakgruvan 礦收集了苔蘚樣本，並將富含金屬的苔蘚與來自清潔環境的苔蘚進行比較。先前的測試顯示，苔蘚能在三周內去除水中的養分，而金屬的去除則需要更長的時間，可能需要幾周。

正在進行的研究旨在測量在不同條件下的效率。皮爾蒂拉的團隊也在探索商業用途。她表示，我們正在開發微生物菌株和產品，以用於不同的行業。研究小組將在芬蘭北部的 Jäälinjärvi 湖附近的 Kalimenjoki 流域測試苔蘚-微生物淨化系統。在森林排水管理中，勒霍斯瑪強調，苔蘚不應被視為阻礙水流的垃圾。相反，研究人員將苔蘚視為淨化污染北方水域的積極夥伴。該研究發表在《iMetaOmics》期刊上。

碳並不會消失在地面之下；它會被化學地捕獲。科學家們早已知道，富含鐵的土壤能靜靜地鎖住大量碳，讓這些碳保持在大氣之外數十年甚至數百年。然而，這些礦物質如何能如此緊密地抓住各種有機化合物仍然不甚明瞭。如今，西北大學的工程師們揭示了自然界中最有效的碳陷阱之一的分子層面奧秘。他們的研究顯示，鐵氫氧化物作為一種常見的土壤和沉積物中的鐵氧化物礦物，利用多種化學策略來抓取和穩定碳，這遠超過單純的靜電吸引。

這些發現幫助解釋了為何土壤能儲存約 2,500 億噸碳，成為地球上最大且最持久的碳匯之一，僅次於海洋。最初，鐵氫氧化物看起來相當簡單。在大多數環境條件下，這種礦物呈現整體正電荷，這使得科學家們假設它主要與帶負電的有機分子結合。然而，西北大學的團隊利用高解析度的分子建模和原子力顯微鏡發現了截然不同的現實。

鐵氫氧化物的表面並不是均勻帶電的。相反，它更像是一個正負電區域拼接而成的納米級拼布。西北大學的研究領導者 Ludmilla Aristilde 表示，鐵氫氧化物在相關環境條件下的整體電荷是正的。這使人們假設只有帶負電的化合物會與這些礦物結合，但我們知道這些礦物也能與帶正電的化合物結合。Aristilde 補充道，正是表面上分佈的正負電荷的總和，賦予了這種礦物整體的正電荷。

這種表面不均勻性解釋了為何鐵氫氧化物能吸引多種有機物質，包括理論上不應該附著在正電表面上的化合物。研究人員在繪製了礦物表面後，測試了現實世界中的有機分子如何與鐵氫氧化物相互作用。他們將鐵氫氧化物暴露於氨基酸、植物酸、糖和在土壤中常見的核糖核苷酸中。透過測量每種化合物與礦物的附著量並利用紅外光譜分析相互作用，團隊確定了幾種不同的結合機制。

正電荷的氨基酸附著在帶負電的表面區域，而帶負電的氨基酸則與正電區域結合。其他分子則遵循更複雜的路徑。核糖核苷酸首先受到靜電力的吸引，然後與鐵原子形成更強的化學鍵。而糖則是通過較弱的氫鍵附著。Aristilde 說，鐵氧化物礦物對控制土壤和海洋沉積中有機碳的長期保存至關重要。

有機碳在環境中的命運與全球碳循環緊密相關，包括有機物質轉化為溫室氣體。因此，了解礦物如何捕獲有機物質至關重要，但對於鐵氧化物如何通過不同的結合機制捕獲不同類型的有機物質的量化評估尚未出現。團隊相信，這些多樣的結合策略有助於解釋為何某些有機分子在土壤中保持保護，而其他分子則更容易被微生物分解。接下來，研究人員計劃研究有機化合物附著在礦物表面後的情況，包括它們是否轉變為更穩定的形式或變得更易於降解，相關的研究已發表在《環境科學與技術》期刊上。

一個出乎意料的參與者進入了 AI 人才的競爭行列，那就是美國白宮。特朗普政府於周一發佈了一項名為「美國科技力量」的新招聘計劃，這是一個為期兩年的計劃，旨在將頂尖科技和人工智能人才吸引到聯邦政府。這項努力反映了華盛頓日益迫切的需求，以現代化老舊系統，並與中國快速擴張的 AI 生態系統競爭。該計劃計劃招聘大約 1,000 名早期職業的工程師、數據科學家、項目經理和 AI 專家，他們將直接在聯邦機構內工作，參與高優先級的科技項目，並向機構領導報告，而不是作為一個集中單位運作。

美國人事管理辦公室（OPM）主導了這項努力。OPM 主任 Scott Kupor 表示，政府需要更強的技術深度來應對複雜的數位挑戰。他在接受 CNBC 電視訪問時指出：「我們正在重塑勞動力，以便將合適的人才放在合適的問題上。」他將這個計劃視為人才管道和現代化工具。參與者將承諾兩年的政府服務。他強調，「您的政府需要您來通過現代軟件開發來改變聯邦政府。如果您準備好迎接一個巨大的挑戰，請加入這個國家最優秀的 1,000 名技術專家，成為 @USTechForce 的首屆成員。」

在這段時間內，他們將專注於 AI 實施、應用開發、數據現代化和數位服務交付。各機構將根據其需求定義具體項目。OPM 將通過技術評估和初步審查來篩選申請者，然後各機構將進行最終面試並作出招聘決定。申請於周一開放，OPM 預計大部分人選將在 2026 年初到位。根據職位和機構的不同，薪水預期在每年 $130,000 / 約 HK$ 1,014,000 至 $200,000 / 約 HK$ 1,560,000 之間，福利將遵循聯邦就業標準。

這項科技力量計劃在很大程度上依賴於與私營部門的合作。已有超過兩打科技公司簽署協議支持該計劃，名單包括 Amazon Web Services、Apple、Google Public Sector、Microsoft、Nvidia、OpenAI、Oracle、Palantir、Salesforce、Dell、Meta、Adobe 和 xAI。這些公司將提供導師指導、培訓資源和職業建議。其中一些公司還將提名員工暫時離開私營部門的工作，以便在政府機構內服務。一旦參與者完成兩年的任期，他們可以追求公私部門的全職角色。合作公司已同意考慮科技力量的校友進行聘用。OPM 還計劃舉辦演講活動，邀請矽谷高管參加。

科技力量的成員將在各部門內嵌入，而不是在一個統一的架構下運作。他們的任務可能包括將 AI 整合到國防系統中、改善情報分析以及現代化稅務管理平台。Kupor 表示，這項工作的範疇可能從國防部的 AI 驅動無人機到國務院和國稅局的高級數據工具。每個機構將控制項目的範圍和監督。這項倡議是在特朗普總統最近簽署的一項行政命令之後推出的，該命令旨在建立國家 AI 政策框架。政府強調擴大 AI 基礎設施，同時減少監管障礙，這一立場受到主要科技公司的青睞。這也建立在早期現代化努力的基礎上，包括現在已經去中心化的政府效率部。官員表示，科技力量代表了一種更具針對性的做法。通過提供有競爭力的薪資、行業曝光和項目結束後的職業選擇，白宮表明其希望直接與大型科技公司競爭人才。在全球 AI 競賽中，聯邦政府不再計劃袖手旁觀。

麻省理工學院（MIT）的研究人員最近發佈了一個新的物理模型，旨在改善對質子在各類金屬氧化物中移動性的預測。這一突破有助於開發以質子作為載流子的全新材料和技術，取代目前廣泛使用的鋰。隨著電動車和可再生能源發電廠對鋰的需求激增，其價格也隨之上漲。除了成本上升外，鋰還引發了安全和環境問題，促使科學家尋求更安全且具成本效益的載流子。

隨著燃料電池和電解槽技術的進步，質子成為了重要的載流子。與其他金屬離子相比，質子是最簡單的載流子，僅由一個氫原子核組成，沒有電子。然而，成功的關鍵在於它們在材料中移動的便利程度。目前，技術發展僅允許質子在金屬氧化物中在高於752°F（約400 °C）的溫度下作為載流子。科學家尚未能在較低溫度下重現這一能力，使得MIT的模型格外重要。

質子的導電機制是由於它們沒有自身的電子，因此傾向於嵌入附近離子的電子雲中，並在一個離子與另一個離子之間跳躍。在金屬氧化物中，質子嵌入氧離子中並形成共價鍵，當它們移動到下一個氧離子時，則利用氫鍵。在這一過程中，共價H-O鍵會旋轉，導致質子無法返回原位。MIT材料科學與工程系的比爾吉·耶爾迪茲（Bilge Yildiz）教授解釋，質子導體是不同能源轉換技術中重要的材料，適用於清潔電力、清潔燃料和清潔工業化學合成。

此外，為了實現能效高的腦啟發計算，還需要在室溫下運行的無機可擴展質子導體。耶爾迪茲教授領導的MIT團隊觀察到，氧離子子晶格的靈活性對質子導電性至關重要，於是決定對不同材料進行量化。他們將這一指標稱為O…O波動，因為它測量的是由晶格中的聲子或集體振動引起的氧離子間距的變化。此外，團隊還創建了一個包含七個能影響質子運動特徵的數據集，並量化了這些特徵的作用，隨後訓練了一個人工智能（AI）模型來預測材料對質子的反應。

根據模型，氫鍵長度和氧子晶格的靈活性是決定質子運動的最重要因素。氫鍵越短，材料轉移質子的能力越強；同樣，氧離子鏈的靈活性越高，質子的導電性也越好。這不僅有助於篩選出有前景的質子傳輸材料，研究人員還相信，他們的數據集可以幫助訓練生成性AI模型，以創造適合質子傳輸的新材料。耶爾迪茲補充道，近期在這一領域生成的龐大材料數據庫，例如谷歌和微軟的數據庫，可以用來篩選我們所發現的這些關係。如果符合這些參數的材料化合物不存在，我們也可以利用這些參數生成新的化合物，從而提高清潔能源轉換和低功耗計算設備的能效和可行性。這項研究成果已於今日發表在期刊《Matter》上。

法國國防部於 12 月 12 日宣布，法國第四艘 Suffren 級核動力攻擊潛艇 De Grasse (S638) 的核反應堆首次啟動，這一里程碑標誌著該艦艇向實際服役邁出了重要一步。根據聲明，潛艇成功達成了「發散」，這是指在反應堆核心中控制性啟動核鏈反應的技術術語。此步驟為潛艇在未來幾個月內開始進行初步海試，即所謂的 alpha 測試鋪平了道路。

De Grasse 是法國海軍在 Suffren 級計劃下建造的第四艘 Barracuda 型攻擊潛艇，旨在取代自 1980 年代開始服役的老舊 Rubis 級艦隊。該核反應堆由法國原子能委員會設計，TechnicAtome 負責反應堆的設計、建造、調試及長期維護。法國主要海軍造船公司 Naval Group 則負責製造反應堆壓力容器並將推進系統整合進潛艇中。

發散的進行標誌著專訓的核推進官員將開始持續監測反應堆，這一過程將在潛艇的服役期內不間斷，預計將延續至 2060 年代。潛艇以法國海軍上將 François Joseph Paul, Comte de Grasse 命名，他在 1781 年的切薩皮克戰役中戰勝英國皇家海軍，對美國獨立的確保起到了關鍵作用。

法國的防務採購機構已經訂購了六艘攻擊潛艇，屬於 Barracuda 計劃。前三艘潛艇 Suffren、Duguay-Trouin 和 Tourville 分別於 2022 年 6 月、2024 年 4 月和 2025 年 7 月進入服役。另有兩艘 Rubis 和 Casabianca 目前正在建造中，預計將在 2030 年之前交付，依據法國 2024-2030 年軍事規劃法。

這些 5,100 噸的核潛艇一旦完全交付，將成為法國潛艇作戰能力的核心。海軍官員表示，該級別潛艇在性能上相比 Rubis 級有顯著提升，提供了更大的隱蔽性、耐久性和作戰靈活性。潛艇在水面上的排水量約為 4,700 噸，潛水時約為 5,100 噸，長度為 99 米，直徑近 9 米，能夠潛入超過 350 米的深度。

這些潛艇由一個壓水反應堆提供動力，發電功率約為 150 兆瓦，能夠超過 25 節的速度，並可在海上逗留長達 70 天，主要受限於糧食供應。每艘潛艇配備 63 名海員，並可搭載約 15 名特種部隊成員。武器系統包括 F21 重型魚雷、現代化的 Exocet SM39 反艦導彈、可打擊陸地目標的海軍巡航導彈以及海軍水雷。未來升級計劃還包括無人空中和水下載具。

法國官員指出，Suffren 級潛艇引入了若干創新技術，包括無穿透光電桅杆，提供高解析度影像，並可在作戰信息中心中隨時訪問。此外，潛艇還配備了可部署特種部隊的可拆卸乾甲板庇護所，能夠發射水下運輸工具和作戰潛水員。這一發展正值人們對於潛艇作戰的關注日益增加，以及在有爭議的海域中對於戰略威懾需求的提升之際。