德国科学家首次使用纯电场，对电子进行了有效地引导。新的电导技术就像光纤中的波导一样，有望应用于导物质波实验、非侵入性电子显微镜等多个领域。相关研究发表在5月9日出版的《物理评论快报》上。厘清电子的属性对人们理解自然界的基本法则非常重要。电子是首个显示出具有类似波的性质的基本粒子，因此，其在量子力学理论的发展过程中不可或缺，观测电子会给科学家研究物理学的基本法则提供新的视域。然而，电子小且运行速度极快，因此很难控制。目前与限制电子有关的实验主要在“彭宁离子阱”中进行，该离子阱将一个稳恒磁场同一个振荡电场结合在一起。离子阱中使用的标准技术“保罗阱”1989年由因此获得诺贝尔物理学奖的德国物理学家沃尔夫冈·保罗发明，“保罗阱”建立于施加了一个射频电压的四个电极上，得到的电场会产生让离子保持在陷阱中央的驱动力。现在，马克斯普朗克超快量子光学科研小组的负责人皮特·霍默霍夫领导的团队将“保罗阱”应用于引导电子上，通过朝建造在一个平板衬底上的电极施加一个约为1吉赫（GHz，千兆赫兹）的微波电压，首次使用纯电场有效地引导了电子慢速运动。对于很多具有增殖电子的实验，比如要用到慢电子的干涉量度实验来说，使用纯电场限制电子非常具有优势。实验中，电子在一个热源中（像钨丝在灯泡中被加热一样）产生，射出的电子被校准同几个电子伏特的一束平行光束平行，因此，电子无法进入由一个平板衬底上的5个电极生成的“波导”中，而是由电极上方半毫米内的一个振荡四极场将电子限制在径向，纵向没有力施加于电子上，此处的电子能沿着“导管”自由行进。因为径向的限制非常强，电子被迫沿着电极小范围波动地行进。霍默霍夫表示，该实验证明，电子能被纯电场有效地引导。然而，因为电子源产生的有些电子束校准得不那么好，实验中失去了很多电子。未来，科学家计划将新的微波导同锋利金属尖的电场产生的电子源结合在一起，有望提供校准得非常好的电子束。科学家能利用新试验观测径向电压上电子的每个量子力学振荡。该试验的参与者约翰内斯·霍夫罗格表示，实验中观察到的电子被强烈限制意味着，电子不太可能从一个量子状态“跃迁”到更高状态，单个量子状态会持续相当长的时间，科学家可用此进行量子实验，诸如使用被引导的慢电子进行的干涉量度实验等。新方法也能用于开发新式电子显微镜技术以上就是关于纯电场首次引导电子运动 可开发新式电子显微镜的全部内容，声明如下:本文内容及图片素材部分来源于网络，根据《信息网络传播权保护条例》，如果我们转载的作品侵犯了您的权利,请在一个月内通知我们，我们会及时删除。 图为一种被认为与生命起源有关的RNA聚合酶核酶。核酶被冷冻在冰中，象征着它是如何被及时冷冻以进行成像的，以及它如何在冰冷的条件下发挥最佳作用。活性位点用黄/红光突出显示，模板-产物螺旋的建议位置以透明方式显示。功劳:uux.cn/符文·基德莫斯（神秘的地球uux.cn）据奥胡斯大学（Lise Refstrup Linnebjerg Pedersen）：复杂的生命分子机制是如何从简单的开端发展起来的，这是一个长期存在的问题。几条证据指向一个原始的“RNA世界”，在那里，“RNA复制机”（所谓的复制酶）开始复制自身和其他RNA分子，以启动进化和生命本身。然而，古老的复制酶似乎已经消失了，它在现代生物学中的作用已经被更高效的蛋白质机器取代。为了支持RNA世界假说，研究人员一直在寻求在实验室中再造一种等同于RNA复制酶的酶。虽然这种古老复制酶的分子“分身”已经被发现，但由于难以确定动态RNA分子的结构，它们的详细分子结构和作用模式仍然难以捉摸。嗜冰RNA复制酶的结构在《美国国家科学院院刊》上发表的一篇研究论文中，一组研究人员现在利用低温电子显微镜（cryo-EM）报告了RNA复制酶的第一个原子结构。正在研究的RNA复制酶是由霍利格实验室（英国剑桥LMB MRC）开发的，可以在共晶冰相（类似于冰凌）中使用核苷酸三联体有效复制长模板。现任奥胡斯大学助理教授的Emil L. Kristoffersen从霍利格实验室的博士后研究回来后，促进了与安德森实验室（丹麦奥胡斯大学）的合作，通过冷冻电镜确定了RNA复制酶的结构。有趣的是，这种结构与基于蛋白质的聚合酶有惊人的相似之处，其模板结合、聚合和底物识别的结构域以类似张开的手的分子形状排列。“令人惊讶的是，我们在试管中人工进化的核酶显示出天然蛋白质聚合酶的特征。这表明无论材料是RNA还是蛋白质，进化都可以发现聚合的分子解决方案，”英国剑桥LMB医学研究中心项目负责人菲利普·霍利格解释道RNA世界中的RNA合成模型为了更好地了解RNA复制酶的工作原理，研究人员进行了全面的突变研究，以突出RNA结构的关键元素。这项分析证实了催化位点的特征，但也揭示了两种所谓的接吻环相互作用的重要性，这种相互作用将支架和催化亚单位结合在一起，以及特定RNA结构域对保真度的重要性，即复制酶复制RNA链的准确性。虽然研究人员无法确定在主动复制RNA时复制酶的结构，但有可能建立一个与所有实验数据一致的基于RNA的RNA复制模型。“Cryo-EM是研究RNA分子结构和动力学特征的一种强有力的方法。尤恩·麦克雷说:“通过结合冷冻电镜数据和实验，我们能够建立这种复杂RNA机器内部运作的模型。”他在奥胡斯大学安德森实验室做博士后研究，但现在已经在美国德克萨斯州休斯顿卫理公会研究所成立了自己的研究小组..RNA纳米技术和医学的启示这项研究令人兴奋地首次看到了被认为位于生命之树根部的RNA复制酶。然而，目前开发的基于RNA的复制酶非常低效（与基于蛋白质的聚合酶相比），并且还不能维持自身的复制和进化。报道的研究提供的结构洞察力可能有助于设计更有效的复制机制，从而使我们更接近于在试管中开发RNA世界场景。“RNA复制酶的特性可以通过使用RNA世界中可能存在的化学修饰来进一步改善。此外，对生命起源的研究导致发现了几种新的RNA构建模块，这些模块可能用于新兴的RNA纳米技术和医学领域，”丹麦奥胡斯大学副教授Ebbe Sloth Andersen解释说。