科学家研制出一种微型芯片，能够在单一器件中实现光基信息的产生、引导和读取，标志着向超快、节能计算迈出了重大飞跃。该突破利用原子级薄材料和纳米结构，控制了光的一种被称为“谷”自由度的独特量子特性，从而实现了以全新方式对信息进行编码。

一种突破性的制氢方法有望大幅降低清洁燃料的生产成本并简化生产流程。伯明翰大学的研究人员研发了一种钙钛矿基催化剂，能在远低于现有技术的温度下将水分解为氢气，这将有望使工厂、钢厂、水泥厂和可再生能源场所能够将废热转化为高价值的氢气。

研究人员发现了如何在一种先进材料中利用微观缺陷和原子振动来控制一种强大量子效应。该效应可以将来自环境的交流电信号直接转换为电子设备所需的电流，而无需传统元件。随着温度的变化，信号甚至可以翻转方向，这为科学家调控器件性能提供了一种新途径。

科学家在钴这一长期被认为已被完全理解的金属内部，揭示了出乎意料的量子复杂性。先进测量技术显示，其中存在致密的拓扑电子态网络，且这些状态在室温下依然保持稳健。这些状态能够实现极快的电子行为，并可通过磁性进行切换或控制。这一发现有望为下一代计算和自旋器件开辟新路径。

明尼苏达大学的一个研究团队发现，仅将金属膜的厚度改变几个纳米，就能显著改变其电子行为。这一发现揭示了一种令人惊讶的控制金属的新方法，有望推动电子学、催化和量子技术领域的未来进步。

芝加哥大学的一个研究团队发现了一种出人意料地简单的方法，可以制备通常难以产生的强大量子态。通过对光腔内原子的能级进行微调，研究人员无需添加复杂的硬件即可生成多种高度纠缠态。

科学家利用纳米级金超材料大幅增强了跨越微小间隙的热传递，实现了高达同类传统系统四倍的能量流。这一突破有望带来更优的芯片冷却技术、更高效的能源技术，并开启精密热工程的新时代。

麻省理工学院研究人员证明，一种燃料可同时驱动化学和电航天器推进器，这有望变革小型卫星的能力。该方法在单一紧凑系统中结合了快速爆发速度与高效远程推进。一项由NASA支持的立方星任务即将在轨测试该技术。

科学家开发了一种基本实现自我调节的人工光合作用系统，免除了许多现有设计中对电池的需求。其关键创新在于一种电解槽，它能够在升温时通过改变自身的电学性质，自动适应阳光的变化。这使得太阳能燃料的生产更加稳定，同时降低了成本和复杂性。

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研究人员开发出一种技术，能够直接从单晶体中雕刻出复杂的三维纳米器件。为展示其强大功能，他们用磁性材料雕刻出微型螺旋结构，发现这些结构具有类似可切换二极管的行为特性。电流倾向于单向流动，但通过改变磁化方向或螺旋扭曲度可以翻转这一效应。该发现表明，几何形态本身可作为电子设计的工具。

当材料变得仅有一个原子厚度时，其熔化过程不再遵循常规规则。此时并不会直接从固态跃变为液态，而是会出现一种特殊的中间状态——原子排列像液体般松散，却仍保留部分类似固体的有序结构。维也纳大学的科学家通过拍摄保护性石墨烯夹层内超薄碘化银晶体的熔化过程，首次实时捕捉到了这种难以捉摸的"六角相"。