新浪微博
来源： 发布时间：2024-04-01
比固体电解质界面形成更快的锂多面体超快沉积
《自然》封面：12面“多面体锂”。《自然》杂志第7972期封面文章报道了影响锂金属沉积的因素，提出一种能达到稳定且可预测结果的方法。这意味着锂金属电池有望实现快速充电，而且能比锂离子电池储存更多能量。给这些电池重复充电需要锂金属在负极重新形成，而这个过程受到电池电解液和集流体的影响，会使锂沉积的形貌发生不可预测的变化，影响电池性能。研究发现，如果锂沉积的速度足够快，就能在4种不同的电解液和4种不同的集流体中形成这些斜方12面体，这颠覆了对锂电沉积的传统观点，并为锂金属电池的潜在升级铺平了道路。
可沿所需路径滚动的固体轨迹体
《自然》封面：“轨迹子”。《自然》杂志第7973期封面文章报道了更广义角度的物体滚落研究。车轮和台球在平滑斜坡上会以线性路径滚落，而卵形等形状不规则的固体，其滚落路径则类似正弦曲线。科学家们长期思考能否扩大这些可以滚动出不同轨迹的几何体范围。于是，他们创造了一种算法，设计一种能在斜坡滚下时遵循预定周期性轨迹的形状。随后，这些“轨迹子”被3D打印了出来，按预期路径滚落的实体“轨迹子”形状，并测试它们的滚落效果。研究发现，这些物体会遵循预期路径滚落，有时甚至能遵循物体间歇性上坡的路径。
三叠纪一种有弯刀形爪子的爬行动物
《自然》封面：一种生活在约2.3亿年前的古代爬行动物。《自然》杂志第7974期封面文章报道了巴西发现的保存完好的远古爬行动物部分骨骼。在距今7000万至2亿年前后，恐龙和翼龙分别占领了陆地和天空，但我们对它们的演化前身并不了解。兔蜥是已知与翼龙亲缘关系最近的非飞行类群。新发现的骨骼化石具有一些罕见特征，包括一个无齿喙和长有弯刀形爪子的增大手部。经过缜密分析，研究团队指出这一化石和其他前身化石间的形态学差异，提示前辈物种的多样性在当时已开始丰富，而不是在恐龙和翼龙出现后才开始丰富起来的。
保护区对热带生物多样性的景观尺度效益
《自然》封面：一只趴在树上的倭蜂猴。《自然》杂志第7975期封面文章报道了拥有超级生物多样性的东南亚的保护区，以评估它们对热带生物多样性的影响。联合国最近同意大规模扩大全球保护区，以减缓生物多样性的下降。国家公园和自然保护区是保护生物多样性的一种策略，但这类保护区在它们边界内外的具体效果却不明确。科学家通过分析保护区可及性和森林的三维结构，发现保护区能丰富其边界内和周围景观的鸟和哺乳动物的多样性。研究成果支持了联合国到2030年实现保护区覆盖率30%的目标设计。
澳大利亚：危机中的生态系统的教训
《科学》封面：澳大利亚原住民引导空中投掷燃烧装置来控制大火。《科学》杂志第6658期特刊报道了澳大利亚面临气候变化和生态系统退化的风险。在澳大利亚，严重的气候变化，以及排斥对原住民参与土地管理等因素，导致了极端的野火和洪水事件、珊瑚礁退化、生物多样性丧失，澳大利亚当地的原住民自身也因为这些灾害而遭受着巨大痛苦。尽管澳大利亚对入侵物种的危害比许多大洲的国家更敏感，但这些物种仍然对这个国家的生态系统和人类经济造成了可怕的伤害。作者呼吁，澳大利亚可以向世界上面临类似挑战的其他国家分享有价值的信息。
拉布雷亚牧场的巨型动物灭绝与火灾驱动的状态转变有关
《科学》封面：加州洛杉矶的拉布雷亚牧场挖掘出来的古生物化石标本。《科学》杂志第6659期封面文章报道了古人类疑似烧杀北美野生动物。更新世巨型动物灭绝的原因很难确定，部分原因是化石记录的较差时空分辨率阻碍了物种消失与考古和环境数据的对齐。科学家分析了拉布雷亚焦油坑出土的若干个哺乳类物种的172份化石和埃尔西诺湖的沉积物，推测是由于新仙女木时期之前的干燥气候与人类纵火引发一系列灾难性火灾，而大规模火灾是其中几个物种（包括剑齿虎、恐狼、地懒）灭绝的主要原因。
消除癌细胞中多余染色体
《科学》封面：完整的染色体。《科学》杂志第6660期封面文章报道了人类癌症中致癌基因对非整倍性有依赖性。染色体拷贝数变化，也称为非整倍体，是肿瘤基因组普遍存在的特征。虽然非整倍体在癌症中的普遍存在已有一个多世纪的历史，但非整倍体在肿瘤发展中的作用仍然存在争议。现有的单基因操作方法无法了解同时影响数百个基因后，在染色体尺度上会发生哪些变化。研究人员采用了一种染色体工程的策略靶向消除了多余的染色体，发现这会损伤癌症的发展。换言之，选择性地靶向处理额外的染色体可能会为治疗癌症提供一种新途径。
土耳其地震的复杂动力学研究
《科学》封面：一张无人机飞在土耳其小镇附近上空拍摄大地震震后照片。《科学》杂志第6661期封面文章报道了2023年2月6日发生在土耳其小镇的地震，造成了巨大的破坏和生命财产损失。主震造成地表破裂，总破裂长度超过300公里，是由一连串不太可能的事件造成的，这些事件突破了多个潜在的屏障。科学家使用了一系列的地球物理观测方法来建立断裂模型，这些观测和模型对于认识断层和预测地震灾害具有重要意义。研究结果还进一步强调了将近场远场观测数据驱动与基于物理的地震灾害评估模型相结合的重要性。
量子点发光二极管高性能研究
中国科学技术大学杜江峰院士、樊逢佳教授等人与国内外合作者利用混合相量子点中的偶极-偶极相互作用使量子点有效排列，增强了发光二极管中的光子外耦合。相关成果发表于《自然·光子学》（Nature Photonics）。量子点发光二极管是下一代显示技术的有力竞争者。研究人员开发出一种新型的多型晶体结构的量子点，使用纤锌矿化合物核作为结构模板来外延生长纤锌矿硫化锌壳层，得到了纤锌矿与闪锌矿硫化锌共存的多型晶体结构量子点。强离子性的纤锌矿硫化锌提供了排列量子点所需的大电偶极矩；闪锌矿部分影响电子结构，从而促进每个量子点的取向发光，两方面结合实现了跃迁偶极矩取向的调控。
首个“量子电子商务”方案
南京大学陈增兵等人实现了五用户的量子电子商务应用场景演示，为完整的电子商务交易流程提供了无条件的安全性保证。相关成果发表于《科学进展》（Science Advances）。成果里的量子电子商务协议可以容忍量子密钥的部分隐私泄露，因此在后处理阶段不需要进行复杂的隐私提纯操作，在大规模网络和大数据传输的情景下可以节省可观的计算资源、网络带宽和数据处理时间。研究团队还证明了方案对于设备不完美的鲁棒性，实验中通过量化量子态的制备缺陷、量子态的传输偏差，对包括光强波动、码型效应、偏振偏差、相位差异和特洛伊木马攻击等所造成的信息泄露量精确估计，并给出了协议失败的最大概率。
胶体量子点在液体中的放大自发辐射
中国科学院大连化学物理研究所吴凯丰、杜骏团队与美国洛斯阿拉莫斯国家实验室研究团队合作，开发体积紧凑的“俄歇抑制”型胶体量子点，在量子点溶液中观测到了准连续光泵浦下的放大自发辐射现象。相关成果发表于《先进材料》（Advanced Materials）。胶体量子点带边存在至少二重的能级简并，需要被激发至双激子态或更高阶的多激子态才能实现粒子数反转，使得一般量子点的光增益寿命被限制在皮秒量级。研究团队设计合成了体积紧凑的核壳结构量子点，具有组分渐变的合金化结构，其平缓的限域势垒有助于抑制非辐射俄歇复合，策略能够将量子点的双激子寿命从常规的皮秒量级延长到纳秒量级。
金属纳米团簇实现超高近红外磷光量子产率
清华大学化学系王泉明教授课题组通过在金纳米团簇中进行铜的精确掺杂，实现近红外区室温溶液态接近100%的磷光量子产率。相关成果发表于《科学》（Science）。由于受到能隙定律的限制，大多数团簇在近红外区的量子产率<1%，严重限制它的实际应用。研究发现，铜的引入不仅增加了结构刚性，非辐射跃迁速率大幅降低，特别重要的是系间窜跃速率提高300倍，因此磷光量子产率极大提高。即使在室温下的溶液中，通过金铜合金纳米团簇仍可以实现接近100%的磷光量子产率，这将使得从生物成像到发光器件的应用成为可能。此外，通过各种合成策略可以系统地调节金属纳米团簇的发射能量范围。
人类网格表征和认知计算模型进展综述
中国科学院心理研究所王亮、尼古拉·阿克斯马赫等人系统梳理了人类网格表征和认知计算模型研究进展。相关成果发表于《神经生物学进展》（Progress in Neurobiology）。网格细胞主要位于大脑内嗅皮层，是哺乳动物完成空间导航时实现自我定位的关键脑区之一，于2005年被首次报道。成果发现者莫泽夫妇与位置细胞发现者欧基夫教授因共同揭示了大脑GPS定位系统，于2014年分享了诺贝尔生理学或医学奖。综述文章简要概括动物中网格细胞的关键研究成果，介绍了周期调制信号，即空间运动方向与脑活动的六周期调制模式。文章最后总结了网格细胞的认知计算模型，阐释了网格研究的临床转化和对人工智能的启发。
颜色编码不对称性的环路机制
北京师范大学邢大军课题组和中国科学院生物物理研究所刘宁课题组合作，揭示灵长类视觉系统中颜色不对称编码的皮下起源和皮层内的演变机制。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。颜色是灵长类动物的物体识别和记忆的重要视觉信息，灵长类动物（包括人和猕猴）视觉皮层对不同颜色的编码强度并不均匀。通过研究猕猴，研究团队不仅揭示了颜色编码不对称性的通路起源，以及不同皮层连接形式（前馈、交互和反馈）对颜色信息处理的调节作用，还确认了颜色编码在电生理信号和核磁信号中的一致性。这对于使用电生理和核磁技术研究颜色信息（或者其他信息）的全脑加工具有参考意义。
原发性失眠治疗药物的有效性和耐受性研究
北京大学第六医院院长陆林院士团队全面评估了不同药物在治疗原发性失眠的有效性和耐受性等方面的优劣势，为临床治疗原发性失眠障碍提供循证依据。相关成果发表于《睡眠医学评论》（Sleep Medicine Reviews）。失眠是目前最常见的睡眠障碍之一，药物治疗目前仍然是临床上治疗失眠的主要手段，但由于药物种类繁多，不同治疗药物的有效性和耐受性不明确，导致医生在选择最佳治疗药物时缺乏有效依据。这项研究系统分析了不同种类镇静催眠药在治疗成人原发性失眠中的有效性和耐受性，有望为临床医生和失眠患者在选择最佳药物治疗方案时提供更为全面的科学依据和数据支撑。
小鼠上丘双眼神经元眼优势可塑性的发育关键期
复旦大学脑功能与脑疾病全国重点实验室顾宇课题组和天津医科大学史学锋团队合作，揭示上丘双眼神经元的眼优势可塑性及其调控机制与生理意义。相关成果发表于《细胞·通讯》（Cell Press）。可塑性是一把双刃剑，动物从发育期到成年期神经可塑性的降低有利于神经环路的逐渐成熟与稳定，但与此同时也限制了成年后诸多脑疾病（如弱视等）的治疗。研究报道了小鼠上丘双眼神经元眼优势可塑性及其分子机制，揭示了小鼠上丘双眼神经元眼优势可塑性的来源，以及与双眼神经元存在类似初级视觉皮层眼优势可塑性的相似性及不同点，并阐明了小鼠上丘双眼神经元眼优势在搜索性捕食行为中的作用。
活动星系核宽线区反响映射研究
中国科学院云南天文台席文哲等人建立了一个利用比较星对时域光谱数据进行二级谱修正的方法。相关成果发表于《天文与天体物理研究》（Research in Astronomy And Astrophysics）。宽发射线是活动星系核最显著的特征之一，一般认为它来自距中心超大质量黑洞几千引力半径处的宽线区。宽线区云块在强大的引力作用下高速运动，产生速度展宽超过一千公里每秒的宽发射线。新研究通过加入紫外截止滤波片，得到没有二级谱污染的比较星模板谱，用它进行流量定标去除标准星的二级谱影响，再利用比较星的Hα吸收线进一步改正目标源和比较星的二级谱影响。改正后的光谱和通过紫外截止滤波片得到的本征光谱之间的偏差大约为2%。
集成光分束器研究
中国科学院南京天文光学技术研究所天文光子学研究何晋平研究员团队与华东师范大学程亚教授团队合作，在天文光子学研究方面获得新进展。相关成果发表于《激光与光子学评论》（Laser & Photonics Reviews）。天文光子学作为下一代天文终端仪器技术的基石，有潜力带来新一代高性能天文观测仪器。集成光分束器作为构建复杂集成光子器件的基础，在光谱芯片、光相控阵、光干涉、光通信等众多重要领域应用广泛。研究团队通过采用飞秒激光光刻辅助化学机械抛光的工艺在薄膜铌酸锂平台上实现了低损耗、多通道输出的平坦型分束器。通过调整输入光的偏振状态，还可以在多模波导条件下获得不同类型分布的光强输出。
探索宇宙年龄之谜
中国科学院国家天文台郭琦、邵实等人与中国科学院大学、上海交通大学和荷兰莱顿大学等多家国内外单位的同行合作，取得来自绕星系团运动的新发现。相关成果发表于《自然·天文》（Nature Astronomy）。通常，可以借助卫星星系的动力学信息推测星系群和星系团的动力学状态。研究团队利用斯隆光谱红移巡天发现了大质量星系群中卫星星系对相对于中央星系有同向运动超出，这与标准宇宙学模型预测的差异显著。卫星星系对同向运动通常表征了它们沿着大尺度结构被吸积的过程。研究结果显示，在真实的宇宙中大质量星系群比根据宇宙微波背景辐射推测的形成更晚，这种差异也预示着存在一个更年轻的宇宙。
磁螺旋桨激变变星的高分辨率射电观测研究
中国科学院新疆天文台崔朗等人利用欧洲甚长基线干涉网开展观测，首次给出这个源毫角秒分辨率射电图像，并捕捉到这个源的射电耀发现象。相关成果发表于《英国皇家天文学会月刊：快报》（MNRAS）。磁螺旋桨激变变星是一类特殊的吸积双星，拥有一颗自转很快的磁白矮星和一颗主序伴星，其白矮星快速旋转的磁层像“螺旋桨”般将从伴星吸积来的物质甩出。研究发现，J0240+1952的射电辐射在两个天文单位尺度上依然致密，且亮温度高，为非热辐射起源。这个源的射电辐射符合磁螺旋桨模式驱动的辐射机制，其交叠的多耀发现象可被解释为一种同步辐射的叠加效应，而同步辐射来自此系统吸积流中多个不断膨胀的磁化团块。
紫杉醇的生物合成途径获突破
中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心）闫建斌团队联合北京大学、清华大学等国内外6家单位开展技术攻关，在国际上率先实现紫杉醇的生物合成，有望解决“明星抗癌药”紫杉醇供应不足的问题。相关成果发表于《科学》（Science）。在自然界中，存在一类天然产物药物，可被广泛应用于癌症治疗、预防心血管疾病等，紫杉醇就是其中一种。天然紫杉醇来源稀缺且单一，仅能从珍稀濒危裸子植物红豆杉中提取，但红豆杉极为稀少，且生长速度缓慢。研究发现紫杉醇生物合成途径中的两个缺失的关键酶，阐明关键结构分子紫杉烷氧杂环丁烷的形成机制，打通了紫杉醇生物合成途径。
葡萄糖二酸体外生物合成
中国科学院天津工业生物技术研究所张以恒团队利用体外生物转化显著提高了葡萄糖二酸的产量。相关成果发表于《有机工艺研究与开发》（Organic Process Research & Development）。葡萄糖二酸是葡萄糖的一种二元羧酸衍生物，是重要的平台化合物，被广泛用于医药、化工等领域，目前主要以葡萄糖为底物通过硝酸氧化法化学合成，传统微生物发酵法没有实现工业化生产。研究团队在体外合成生物学技术生产肌醇产业化成功的前期基础上，开发了一种高效从淀粉合成葡萄糖二酸的新方法，称为“一锅三步转化”。通过多维优化策略，研究证实体外生物转化合成方法具备了生产高得率与高滴度葡萄糖二酸的潜力。
调控结瘤共生固氮的核心因子
中国科学院遗传与发育生物学研究所冯健研究组系统总结了植物特异的转录因子在调控植物结瘤固氮过程中的关键作用。相关成果发表于《植物科学前沿》（Frontiers in Plant Science）。氮素是植物生长发育不可或缺的重要营养元素。豆目、壳斗目、葫芦目和蔷薇目的部分植物除了能通过根系从土壤中吸收氮素外，还能与土壤中的固氮微生物（例如，根瘤菌或弗兰克氏菌）共生固氮，将空气中的氮气转化为氨，满足植物对氮素的需求。植物特异的转录因子蛋白功能的发挥伴随着根瘤发育的全过程，通过控制特异关键基因的表达调节根瘤菌侵染、根瘤器官发生、固氮过程及根瘤数目决定等多个发育过程。
碳碳键断裂的木质素精炼厂
