一個研究團隊成功實現了對自旋波流的首次直接觀測，這一重大進展標誌著自旋電子學領域的重要里程碑。該團隊在一項新研究中表示：「控制自旋流，即自旋角動量的流動，是自旋電子學的主要目標，這一技術在未來的節能信息技術中可能成為主要競爭者。」研究人員利用先進的 X 射線技術，測量了材料中沒有電荷的角動量流動。這一過程在過去僅能間接研究，這也顯示了此次觀測的重要性。自旋電子學是一個新興領域，利用電子的自旋來創造可以更高效且以更高密度存儲和傳輸信息的設備。

控制自旋流是這項技術的關鍵步驟，然而，測量自旋流一直以來都相當困難。以往，科學家通常將自旋流轉換為電信號以進行檢測，這一過程會掩蓋直接的自旋信息。研究指出：「純自旋流從未被直接測量，因為相關的電場和非平衡自旋依賴的分佈函數的變化太小，無法用傳統的實驗檢測方法發現。」這一發現不僅為自旋電子學的發展奠定了基礎，還為未來在材料科學領域的應用提供了新的可能性。

這項研究由布魯克海文國家實驗室的國家同步輻射光源 II (NSLS-II) 的科學家主導，他們使用了一種稱為共振非彈性 X 射線散射（RIXS）的技術。透過施加溫度梯度，他們創建了一個裝置，能在磁性絕緣體釔鐵礦（YIG）中產生自旋波流。自旋波是攜帶角動量的量子激發，這些激發有助於理解材料內部的磁結構。Yanhong Gu，該研究的前博士後研究員指出：「我們的目標是揭示涉及自旋流的自旋波，這些並不是運動的自旋，而是形成自旋波的運動角動量，而電子電荷保持靜止。」

RIXS 技術的敏感性足以檢測到自旋流中自旋波強度的小失衡，這反映了自旋波在運動過程中分佈的變化。這為探討具體的激發如何攜帶自旋流以及其動量提供了微觀圖景。研究團隊利用數學模型計算了自旋波的持續時間及其運動方式，這些細節對於未來基於自旋波的自旋電子設備的開發至關重要。Valentina Bisogni，該研究的主要作者之一，表示：「隨著我們將材料推向非平衡狀態，我們現在可以檢測到激發光譜權重的變化。」這開啟了許多其他研究方向，包括其他形式的非傳統無電荷運輸，如聲子、軌道或等離子體，這些都可能更快且對磁場具有更好的抗干擾能力。

接下來的研究步驟包括在薄膜中重複實驗以與塊體晶體進行比較，研究團隊還計劃使用 RIXS 來研究材料中的其他非傳統運輸形式。他們希望在石墨烯和磁性范德瓦爾斯材料系統中發現應用潛力。這些研究成果將可能為自旋電子學的未來發展帶來新的機遇，並有助於推動新型信息技術的進步。

來自日本大阪大學的研究人員發現了兩種對精子功能和運動至關重要的蛋白質。這項研究的發現可能為面臨生育困難的夫婦提供新的診斷工具和治療方案。研究專注於精子的鞭毛，這是一種鞭狀結構，通過其運動推動精子向前游動。無法有效游動的精子，其成功受孕的機會大大降低。當鞭毛的形狀不正常或其運動受到損害時，精子無法高效移動，這會導致男性不育。研究的首席作者王浩廷在新聞稿中表示：「精子鞭毛的結構相當複雜，包括放射狀輻條，這對於控制鞭毛的運動至關重要。」他補充道：「CFAP91是一種放射狀輻條蛋白，與人類男性不育有關，但其具體影響機制尚不明確。」

在每根鞭毛內部，存在著極為複雜的結構，包括被稱為放射狀輻條的微小組件。這些輻條對於控制推動精子前進的鞭狀運動是必不可少的。CFAP91正是這些放射狀輻條中的一種蛋白質，已知與人類男性不育有一定的關聯。為了研究CFAP91在精子發展中的功能，研究人員製作了「基因剔除」小鼠，這些小鼠經過基因改造，不再產生該蛋白質。研究團隊仔細檢查了這些小鼠的精子，重點觀察其形狀和運動方式。此外，研究人員還將CFAP91重新引入同樣的小鼠中，以了解其與其他蛋白質的相互作用。他們還利用一種稱為接近標記的技術，對成熟精子進行標記，以確定與CFAP91相鄰的其他蛋白質，從而建立其分子網絡的更完整圖像。高紀彥，這項研究的資深作者指出：「結果非常明顯，CFAP91 剔除小鼠不僅顯示出受損的精子鞭毛形成，還出現男性不育的情況。」通過重新引入CFAP91並使用先進技術，研究人員確定了其作用及其相互作用的蛋白質。

在第二個重要發現中，該研究使用接近標記技術識別了另一種位於成熟精子中靠近CFAP91的蛋白質EFCAB5。研究人員證明EFCAB5作為「專門調節精子運動的調節因子」，當其缺失時，男性生育能力會下降。王浩廷在新聞稿中總結道：「我們的研究結果顯示，CFAP91影響男性生育能力，因為它作為組裝放射狀輻條的支架。此外，我們還表明，鄰近蛋白EFCAB5對控制專門的精子運動至關重要。」不育問題因其可能的多種原因而難以診斷。這項研究的發現為不育問題提供了新的見解，揭示了精子的結構及其在男性生育中的作用。對特定精子蛋白質如何工作的深入了解，可能會促進新診斷和治療男性不育的工具的創建。這些研究結果已於9月10日在《自然通訊》期刊上發表。

美國空軍於 9 月 3 日在挪威海與挪威盟友合作，測試新一代精確海上打擊能力。這次聯合演習集結了空軍的第 53 翼、美國的 B-2 Spirit 隱形轟炸機，以及挪威皇家空軍的 F-35 戰鬥機和人員。根據美國空軍於 9 月 10 日發佈的新聞稿，這次演習的情境集中在使用空軍研究實驗室的 2,000 磅 Quicksink 海軍武器，在現實條件下摧毀水面艦艇。

B-2 的角色至關重要，其隱形特性和長距離打擊能力使其能夠穿透模擬防禦系統，並釋放精確制導的 Quicksink 彈藥。這種武器旨在從空中產生類似魚雷的效果，允許一次打擊便能破壞大型船隻的龍骨、消滅高價值艦艇，或在不依賴潛艇的情況下，阻止對手使用海上通道。空軍官員表示，這次測試確認了該武器的性能，以及轟炸機在新海上任務中持續適應的能力。此次演習不僅驗證了彈藥的破壞效果，還強調了盟友基礎設施和空域的重要性，挪威的支持使美國部隊能夠進入關鍵設施，並在戰略意義重大的操作挑戰環境中運作，這一環境與北方海域對北約領土的接近情況密切相符。

此次任務推進了長距離傳感器到打擊者操作的戰術、技術和程序。參與的空軍人員練習整合超視距通信和多域目標鎖定，這對於在重防護水域打擊移動船隻至關重要。Quicksink 的模塊化引導系統允許其接收來自飛機、無人機或海上傳感器的即時目標更新，為指揮官提供了更大的靈活性來在遠距離打擊船隻。第 72 測試與評估中隊的指揮官 Stephen Bressett 中校表示，雙方正在建立備戰能力，並創造使海上打擊更加分散、可生存且整合的選擇。這一過程中，空軍不斷預測、適應並回應高層領導的需求，以符合戰略環境的速度，這正是第 53 翼最擅長的。

此次測試還推進了精確打擊系統的大型和小型變體的發展，目前正處於評估階段。空軍官員表示，較小版本的 Quicksink 將使 F-35 等戰鬥機能攜帶多枚 Quicksink 彈藥，擴大指揮官從多個平台干擾敵方艦隊或後勤船隻的選擇。Quicksink 來自聯合直接攻擊彈藥系列的引導套件，旨在滿足空軍所稱的「迫切需要迅速消除海上威脅的需求」，這些威脅存在於全球廣袤的海洋上。該武器的專用尋標器允許使用 Mark 80 系列炸彈攻擊船隻，幫助解決在與強大敵人的大規模衝突中，精確制導武器數量不足的問題。空軍於 2022 年首次公開展示 Quicksink，並在 2024 年環太平洋演習中對兩艘退役的兩棲艦進行了擊沉演練。

B-2 Spirit 轟炸機還進行了針對前 USS Dubuque (LPD-8) 和 USS Tarawa (LHA-1) 的進一步展示，顯示了該武器在隱形平台上發射時的有效性。除了核威懾任務外，B-2 的長距離和載彈能力使其能夠在遠距離投擲大型彈藥。今年 6 月，位於密蘇里州的 B-2 Spirit 在「午夜打擊」行動中，向伊朗核設施投擲了 14 顆 30,000 磅 GBU-57 大型穿透彈，進一步彰顯了其多用途的能力。挪威海的測試標誌著空軍最新的努力，旨在將反艦武器整合到其飛機上，以應對日益增長的對手海軍挑戰。根據 Naval News 的報導，該服務在 1 月份也開始考慮將 AGM-158 長程反艦導彈整合到其 F-15E 和 EX 戰鬥機上。

空軍表示，其北大西洋的試驗促進了大型和小型 Quicksink 變體的開發。服務發布的照片顯示，2,000 磅 GBU-31 和 500 磅 GBU-38 炸彈正在為此次演示做準備。Quicksink 的開發正值北京擴大其在印太地區的海軍存在之際，這一背景下的測試顯得尤為重要。這些努力不僅體現了美國空軍對海上打擊能力的重視，也顯示出其在面對全球安全挑戰時，持續提升技術和戰術的決心。

一組國際科學家利用 Google 的 58 量子位 AI 晶片 Willow 觀察到一種從未見過的奇特物質相，這一發現進一步支持了多重宇宙的理論。這個研究團隊由德國慕尼黑工業大學 (TUM)、新澤西州的普林斯頓大學以及 Google Quantum AI 組成，他們首次實現了一種 Floquet 拓撲有序狀態。該狀態是一種非平衡的量子物質狀態，存在於一個由時間周期性的哈密頓量驅動的系統中，這意味著物理系統的規則隨時間變化，但又具有可重複和可預測的周期性。這一奇特相早在數年前就已經被理論提出，但直到現在在任何實驗中都未曾直接觀察到。根據 TUM 的說法，這一發現標誌著量子物質研究的一個重大進展。

物質的相位是物質能夠採取的基本狀態，類似於水可以存在於液體或冰的狀態下。它們在平衡狀態下被定義，這時系統在時間上是穩定的。然而，自然界並不總是遵循常規規則。有些物質相只有在系統被推向非平衡狀態時才會出現。研究團隊證明了量子計算機獨特地適合揭示和研究這些不尋常的狀態。與傳統物質相相比，非平衡量子相的特點在於它們的動態和隨時間演變的特性。目前，傳統的平衡熱力學無法捕捉這種行為。

Floquet 系統中發現了一種特別豐富的非平衡狀態。這些量子系統以規則的時間模式驅動，這種有節奏的驅動能夠創造出在平衡狀態下無法實現的新型秩序，揭示出超出傳統物質相範疇的現象。現在，利用 Willow，這個 Google 的 58 量子位量子處理器，研究團隊對新相的行為進行了成像，並開發了一種干涉算法來探測其拓撲結構。這使得科學家們見證了奇特粒子的動態“轉化”，這一現象早在理論上就已經被預測出來。

Willow 之前因其令人驚訝的計算能力而引起關注，並引發了有關其表現是否間接支持多重宇宙理論的辯論。該概念最早由美國物理學家 Hugh Everett 在 1957 年提出，認為宇宙只是眾多宇宙中的一個，這些宇宙共同構成了一個更大的整體，其中包含所有存在的事物，包括空間、時間、物質、能量和數據。通過在不到五分鐘的時間內完成一項可能需要當今最快的超級計算機 10 兆年才能完成的計算，去年的這款強大的 AI 晶片暗示了平行宇宙存在的可能性。

研究團隊認為，這些發現標誌著量子模擬新章的開始，將量子計算機轉變為探索未知的非平衡量子物質世界的實驗室。這些見解有助於更好地理解物理學並發展未來的量子技術。TUM 自然科學學院物理系的博士生、該研究的第一作者 Melissa Will 解釋道：“高度糾纏的非平衡相在傳統計算機上模擬是非常困難的。”她在一份新聞稿中表示：“我們的結果顯示，量子處理器不僅僅是計算設備，它們是發現和探測全新物質狀態的強大實驗平台。”該研究已發表在《自然》期刊上。

日本於 9 月 10 日發佈了新影像，展示其艦載電磁炮從測試船 JS Asuka 發射，這標誌著該國在發展定向能武器方面邁出了重要一步，旨在加強日本自衛隊的武裝能力。這次測試由防衛省下屬的獲取、技術與後勤局（ATLA）負責，該機構管理著研究、採購及技術支援，並在日本海上自衛隊的協助下，於 6 月至 7 月初進行了艦艇上的電磁炮試驗。這是日本首次向外界展示艦載電磁炮在真實艦艇上運行的影像，顯示了其在武器技術方面的進展。

ATLA 的計劃得到了日本鋼鐵公司的支持，該公司是日本頂尖的海軍炮製造商之一。日本自 2016 年正式啟動其電磁炮計劃以來，已於 2022 年開始進行實彈測試。早期研究集中於兩個技術挑戰：如何在超音速速度下保持彈丸的穩定性，以及如何減少由於極端壓力造成的炮管磨損。這些挑戰在其他國家的類似計劃中曾經造成過障礙。

電磁炮利用電磁場加速彈丸，產生巨大的力量，這種力量可以迅速損壞內部組件。與此同時，美國海軍在 2021 年取消了其已公開的電磁炮項目，該項目耗資超過 5 億美元。據《防務新聞》報導，該原型在不到 30 次發射後就遭遇了嚴重的炮管磨損，這促使華盛頓將重點轉向固態激光系統。然而，這些武器在現場表現不穩定，且作戰準備程度有限。

目前，日本的電磁炮原型安裝在 JS Asuka 上，據報導其重量約為 8 噸，炮管長度為 6 米。根據 Shephard Media 的開源分析，該系統發射的 40 毫米鋼彈的重量約為 320 克。早期測試顯示，該武器達到的初速約為 2,230 米每秒，或約為音速的 6.5 倍，未來計劃將其能量從 5 兆焦耳提升至預計的 20 兆焦耳。與傳統的爆炸性彈藥不同，電磁炮依賴純粹的動能來達成毀滅效果，能夠以超音速發射惰性彈丸，這使其在某些角色上成為導彈的成本效益替代品。

電磁炮的優勢還在於能夠避免激光武器所面臨的視距限制和大氣衰減，使其具備全天候作戰能力及潛在的超視距作戰能力，這在海上作戰中是顯著的優勢。日本的國防規劃者們研究將電磁炮與長程攔截系統結合，以加強對抗超音速滑行飛行器和大規模無人機群的分層空中防禦。紅海的對抗事件中，昂貴的攔截系統被用於對抗低成本無人機，這凸顯了以導彈為中心的防禦的經濟挑戰。

電磁炮有潛力容納更多彈藥，且每次發射的成本更低，這些因素可能改變我們對於依賴穩定供應和消耗的戰爭方式的看法。日本在基於能量的武器技術上取得了重要進展，這個領域長期以來承諾良多，但未能實現，現在卻越來越接近實際使用的階段。

中國近日正式開通了全球最長的斜拉橋，這座橋位於中國東部的江蘇省，連接了常州和泰州兩個城市。根據官方資料，這座長達 10.3 公里（6.4 英里）的橋梁大幅縮短了兩地之間的旅行時間，從原本的 80 分鐘縮減至僅需 20 分鐘。這座橋的主跨長度達到 1,208 米（3,960 英尺），耗時約六年才得以完工。這是長江上首座同時整合了高速公路、一般地方道路以及城際鐵路的橋樑，展示了中國在基礎建設方面的創新能力。

根據中國媒體的報導，常泰長江大橋在建設期間創下了多項世界紀錄。這座橋的名稱由常州和泰州兩個城市的名稱結合而成，並且被認為是全球跨度最長的斜拉橋，還是世界上跨度最長的鋼桁架拱橋，同時擁有最長的鋼桁架梁的連續長度。國有企業中國交通建設在社交媒體上發表的文章中指出，建設過程中取得了許多非凡的成就，包括在淤泥層中實現大型沉箱的最快下沉速度，並開發了全球首台起重力超過 10,000 噸米的智能塔吊。

此外，該團隊還自主設計了世界上最大的甲板起重機，具備多項先進功能，能夠以毫米級精度放置超重的構件。橋塔的高度達到 350 米（1,148 英尺），相當於一棟 120 層的摩天大樓。這座創紀錄的橋樑於星期二正式開通，未來將為該地區的經濟活動提供長期支持，官方認為這將有助於促進長江三角洲的經濟增長。

長江從中國西部的西藏高原流出，並在上海附近入海，是亞洲最長的河流，也是世界第三長的河流，總長約 6,300 公里（3,917 英里）。該河流的一個獨特之處在於，它完全位於中國境內，對於中國的經濟和文化發展具有重要意義。常泰長江大橋的主橋面由多根電纜支撐，這些電纜連接著一個或多個設計用於承載重量的塔樓。根據《南華早報》的報導，江蘇省交通部項目的現場負責人李震表示，橋樑的基礎已經加固，以增強其抵抗河流水流的能力。

此外，橋上的菱形塔樓由鋼和混凝土製成，以提高穩定性並允許在溫度變化時進行調整。常泰長江大橋採用不對稱的下層甲板設計，一側設有時速 200 公里（124 英里）的鐵路，另一側則是一般的地方道路。這是第一座大橋採用並排交通佈局的設計，通常鐵路線會在中央，兩側則分別為道路，這一創新設計為交通提供了更為靈活的解決方案。隨著這座橋的啟用，未來的交通流量將大幅提升，為當地居民和商業活動帶來便利。

密西根大學的工程師們最近開發出一種新的納米結構，能夠在室溫下引導和停止激子。激子是一種量子準粒子，能夠攜帶能量而不帶電荷。這項創新標誌著團隊首次建造出類似於晶體管的開關，能夠控制激子的流動。這一突破將可能為取代傳統電子設備開啟新的道路，專注於激子學（excitonics）的應用。

激子是在光激發半導體中的電子時形成的，這個過程同時留下了帶正電的空穴。電子和空穴作為一對結合在一起，形成一個中性的能量包。由於激子不帶電荷，它們能夠在不產生熱量的情況下自由移動，這樣的特性使得激子在電子電路中具有很大的潛力。密西根大學的電機與計算機工程教授Mack Kira表示，隨著人工智能及其他高需求計算的快速發展，電子設備所面臨的能量消耗和熱量生成的挑戰日益嚴峻。他進一步解釋，基於激子的處理中心將能夠避免巨額的能源成本。

激子在許多技術中已經發揮了作用，例如太陽能電池和有機發光二極管（OLED），甚至在植物的光合作用中也扮演著重要角色。密西根大學的副教授Parag Deotare指出，現今的智能手機顯示器使用的有機發光二極管都是基於激子的技術。他提到，植物甚至能將光能轉化為激子，然後將這種量子能量包運輸到需要的地方，最終轉化為化學能。

然而，儘管激子具有廣泛的應用潛力，但它們的控制仍然是一個挑戰。與電子不同，激子不會對電場作出反應，這使得創建電流或電路變得困難。為了解決這一問題，密西根大學的研究團隊開發了一種脊形結構，類似導線的功能，這種脊形結構能夠創造出一種能量景觀，能夠沿著受控路徑引導激子。研究人員在脊的兩側安裝了電極，作為開關的作用。當電極通電時，電壓形成的能量屏障將阻止激子的移動，而當電壓關閉時，激子又會重新流動。這種開關在此之前尚未被實現，密西根大學的博士生Zhaohan Jiang表示，這項技術的開發顯示了激子基開關的實用性。

在實驗中，這一裝置達到了超過19分貝的開關比，這種差異足以支持先進的光電子應用，並確認了激子基開關的可行性。研究團隊還利用光來推動激子沿著脊形結構移動，創造出所謂的光激子開關。脊形結構和光的結合使得激子能夠在室溫下以不到半個納秒的時間，向一個方向移動四微米。Deotare預測，隨著這項技術的進一步發展，未來可能形成光激子電路，並提升光子學與電子學之間的接口，從而加速處理和通信。

這項研究的潛在應用範圍非常廣泛，快速且低熱量的數據傳輸能夠驅動超級計算機、智能手機、數據中心以及以人工智能為驅動的設備。自動駕駛汽車和數字雙胞胎等技術也可能受益於激子電路的效率。該項目獲得了美國陸軍研究辦公室和美國空軍科學研究辦公室的資助。研究團隊在密西根大學創新合作夥伴的協助下已申請專利保護，未來的目標是將數百個激子開關連接成更大的系統。

如果這項工作成功，將標誌著計算技術的新時代的開始，激子將取代電子，能源需求高的設備將被更快速、更冷卻且更高效的技術所取代。這項研究已於《ACS Nano》期刊上發表。

約翰霍普金斯大學的研究人員最近揭示了新材料及其製程，這些創新可能會推動微晶片製造的邊界。他們的研究承諾能夠研製出更小、更快以及更具成本效益的晶片，這些晶片可應用於從智能手機到飛機等各種領域。這項研究不僅顯示出微晶片的潛力，還提出了可行的大規模生產路徑，使得未來的高科技產品能夠以更具競爭力的價格進入市場。

該團隊發展出一種能夠製造肉眼不可見的小型電路的方法。這一過程不僅精確，而且經濟實惠，為大規模生產鋪平了道路。約翰霍普金斯大學的化學與生物分子工程學的布隆伯格特聘教授邁克爾·查帕茨斯表示：“各公司都有他們的藍圖，規劃未來10至20年的發展方向。”他強調，找到一種能夠在生產線上快速且精確地製作更小特徵的過程，一直是微晶片發展的一大挑戰。

在微晶片的製造中，先進的激光技術已經存在，但如何找到能夠處理越來越小的微晶片的材料和工藝，則成為了關鍵。微晶片是平坦的矽片，內嵌電路以執行基本功能。製造商會在矽晶圓上塗覆一種對輻射敏感的材料，稱為「光阻」。當輻射束打在光阻上時，會引發化學反應，從而在晶圓上刻印出圖案和電路。然而，傳統的光阻在高能量輻射束的作用下，難以雕刻出最細微的細節。

查帕茨斯的研究小組和費爾布羅瑟研究組的先前工作引入了一種由金屬有機化合物製成的光阻，這種材料能夠承受“超越極紫外輻射”（B-EUV）。例如，鋅等金屬能夠吸收B-EUV光並產生電子，從而觸發一種稱為咪唑的有機材料的化學轉變。這標誌著科學家首次成功地在矽晶圓規模上從溶液中沉積咪唑基金屬有機光阻，並能以納米級精確控制其厚度。

研究者利用約翰霍普金斯大學、華東理工大學、洛桑聯邦理工學院、蘇州大學、布魯克海文國家實驗室和勞倫斯伯克利國家實驗室的實驗和模型來創建這些光阻。他們所採用的方法，即化學液體沉積（CLD），使得各種金屬-咪唑組合的精確工程設計和快速測試成為可能。查帕茨斯表示：“透過調整這兩個組件（金屬和咪唑），可以改變吸收光的效率及隨後反應的化學過程，這為我們創造新的金屬有機配對開啟了可能性。”

團隊目前已開始針對B-EUV輻射進行組合測試，這一技術預計在未來十年內將被廣泛應用於製造中。查帕茨斯進一步指出：“不同波長與不同元素的相互作用有所不同，對於某一波長表現不佳的金屬，可能會在其他波長中表現出色。”例如，鋅在極紫外輻射下的表現並不理想，但在B-EUV中卻是最優選擇之一。

這項材料科學和工藝設計的突破，可能會加速微晶片向更小、更快和更高效的方向發展，並有潛力在未來幾年內重塑電子產品的製造格局。這項研究成果已於今日發表在《自然化學工程》期刊上，為微晶片技術的未來帶來了新希望。

一組來自萊斯大學的研究團隊開發了一種策略，能夠在活細胞內部聚焦於微小的蛋白質片段。這項方法揭示了細微的環境變化，這些變化可能預示著阿茲海默症、帕金森症和癌症等疾病的早期階段。研究結果還指向了篩選針對蛋白質聚集疾病的藥物的新方式。研究人員將一種名為 AnapTh 的螢光探針精確地工程化到蛋白質的子域中。這種探針能夠監測傳統技術往往無法捕捉的實時變化。

通過跟踪局部變化，科學家們可以看到相同蛋白質的不同區域在開始聚集時的行為差異。萊斯大學化學教授兼 SynthX 中心主任韓曉表示：「我們基本上構建了一個分子放大鏡，這使我們能夠可視化先前未被注意到的微小環境變化。」這個團隊的設計基於這樣的理念：早期的局部變化出現在可見的聚集之前。AnapTh 作為一種螢光氨基酸，其發射光譜會根據周圍微環境的變化而改變。科學家們利用基因編碼擴展，將探針插入選定的位置，而不會干擾蛋白質的折疊或功能。這種方法讓他們獲得了空間分辨率和實時監測能力，而現有工具無法達到此效果。

當聚集開始時，某些部分變得更密集和更疏水，而其他部分則保持不變。這種不均勻的蛋白質聚集模式挑戰了舊有的模型，這些模型將聚集描述為均勻的。相反，證據顯示聚集從離散的「熱點」開始，然後擴散開來。這些早期的局部錯誤折疊事件可能成為未來的生物標誌物或作為治療的切入點。這些結果重新塑造了科學家對蛋白質聚集的看法，突顯出一個既不均勻又動態的過程，具體位置驅動著最早的與疾病相關的變化。這一新視角為神經退行性疾病的分子觸發因素提供了新見解。

蛋白質聚集是阿茲海默症斑塊、帕金森症路易小體及癌症中錯誤折疊蛋白質等毀滅性疾病的根源。了解這些變化從何而來以及如何開始，為研究人員指明了更清晰的治療方向。這一發現提供了一個更清晰的視角，幫助研究小錯誤的折疊如何演變為重大的健康威脅。同時，萊斯團隊還展示了該平台如何幫助藥物發現。通過檢測早期的子域變化，這個工具能夠以更高的靈敏度跟踪疾病的進展。研究人員還可以識別在聚集擴散之前介入的化合物。

這個平台為研究人員提供了先機，現在他們可以測試潛在的抑制劑，並在出現早期問題的第一時間觀察它們是否能防止局部錯誤折疊。這種精確程度正是藥物開發所需的。這個方法可能縮短藥物篩選的時間表並提高針對特定疾病弱點的針對性。此研究的共同作者還包括萊斯大學的研究人員金世凱、陳宇達、郭亦明、胡宇及彼得·沃林斯。本研究已發表於《自然化學生物學》期刊。