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2018年第3期(发布时间: Apr 3, 2019 发布者:闫亚飞)  下载: 2018年第3期.doc       全选  导出
1   2018-09-07 11:15:00.38 生物物理所在纳米酶标准化研究中获进展 (点击量:2)

  7月2日,中国科学院生物物理研究所阎锡蕴课题组在Nature Protocols 报道了纳米酶活性标准化,首次定义了纳米酶的催化活性单位(Nanozyme unit, U),即:在最适反应条件下,每分钟内催化1 μmol 底物转化为产物所需的纳米酶量为1 U,纳米酶的比活性(specific activity,U/mg),即定义为每单位质量的纳米酶单位数,并严格规定了纳米酶的比活检测条件及计算公式(ananozyme = V/(ε×l)×(△A/△t )/ Fe[m])。

2   2018-09-07 11:15:16.293 武汉物数所等在腔光力系统中能量相干传递研究方面取得进展 (点击量:0)

  中国科学院武汉物理与数学研究所研究员曹更玉带领的表面单分子化学物理研究组与中国科学院院士、北京计算科学研究中心讲座教授孙昌璞、研究员李勇和中科院理论物理研究所研究员易俗等合作,在微纳腔光力系统中的能量相干传递方面取得了新的研究进展,首次在实验上构造了基于动力学局域振动模式的相干光力开关,实现了耦合机械振子中能量传递速率全范围的连续调控。相关研究结果发表在Physical Review Applied上。

3   2018-09-07 12:06:41.65 大连化物所单原子催化研究取得新进展 (点击量:1)

  近日,中国科学院大连化学物理研究所航天催化与新材料研究室研究员乔波涛、中科院院士张涛研究团队在单原子催化研究方面取得新进展,发现单原子催化剂在醇选择性氧化反应中具有远超纳米催化剂的活性和选择性,首次提出并证明单原子催化剂界面最大化的特性是催化剂具有这种优异表现的重要原因。该研究工作发表于《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.)上并得到审稿人的高度评价。

4   2018-09-07 15:33:30.613 科学家发现中国黄土高原212万年以来的上陈旧石器遗址 (点击量:0)

  在将中国蓝田公王岭直立人头盖骨赋存地层年代由原来距今1.15 Ma前推至距今约1.63 Ma之后,中国科学院广州地球化学研究所研究员朱照宇(中科院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室客座研究员)联合中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员黄慰文和英国国家科学院院士Robin Dennell以及来自国内十余个单位的研究者,在历经13年(2004-2017年)的调查研究之后,在陕西省蓝田县发现了一处新的古人类活动遗址——上陈旧石器遗址,并且将目前所见的旧石器赋存的最老地层年代测定为距今约2.12 Ma。这一结果将蓝田地区古人类活动遗迹的年代再次向前推进了约50万年,从而使上陈遗址成为目前所知非洲以外最老的古人类遗迹点之一。这一年龄比目前公认的西亚格鲁吉亚德玛尼斯旧石器遗址年代(距今1.85 Ma)还早27万年。相关成果7月11日在线发表在《自然》(Nature)杂志上。

5   2018-09-07 15:34:07.243 天津工生所在甾体羟基化研究方面取得新进展 (点击量:0)

  中国科学院天津工业生物技术研究所研究员朱敦明和吴洽庆带领的生物催化团队,经过多年努力,通过转录组分析鉴定出一种来源于Thanatephorus cucumeris NBRC 6298的真菌P450酶(STH10),该酶可以催化甾体底物脱氧可的松的C19位和C11位的羟基化。这种新的真菌P450酶与先前报道的甾体芳香化酶细胞色素P450 19(CYP19)的相似度低于20%,是被首次确证的一种能够在甾体19位角甲基实现稳定羟基化的P450酶。该酶的发现为寻找有效合成甾体C-19羟基化的生物催化剂开辟了新的途径。

6   2018-09-07 15:35:52.183 大脑调控进食的神经环路机制研究获进展 (点击量:0)

  近日,中国科学院武汉物理与数学研究所徐富强研究团队与合作者在大脑如何调控进食的神经环路机制研究中取得新进展,首次发现了小鼠下丘脑结节核(Tuberal Nucleus, TN)的GABA能somatostatin(SST)阳性神经元在进食调控中的重要作用,提出了一个全新的进食调控的神经机制。相关研究结果发表在《科学》(Science)杂志上。

7   2018-10-12 16:09:36.767 北京生科院在识别非编码区致病性变异研究中获进展 (点击量:0)

        如何解读与复杂疾病有关的遗传变异,尤其是非编码区变异,是疾病遗传学领域的一个巨大挑战。现有的方法在评估非编码区致病性变异方面存在着假阳性率过高、敏感度不够等问题。为了解决这一难题,中国科学院北京生命科学研究院赵方庆团队首次提出一种全新的基于人群等位基因频率谱的监督集成算法(PAFA),以实现对复杂疾病和性状相关的遗传变异进行打分识别及功能性评估。7月11日,该团队的最新研究成果以Prioritization and functional assessment of noncoding variants associated with complex diseases 为题发表在国际学术期刊Genome Medicine上。

  PAFA算法引入了丰富的知识库,包括基因组注释、进化保守度指标和人口水平特征。特别是新引入的人群等位基因频率特征值,使得PAFA可以通过计算固定指数和离散度得分,对群体内部及群体间的差异性和多样性进行评估,从而能够在大量的背景变异中有效识别出与复杂疾病有关的功能性变异。此外,PAFA更加合理有效地对训练集进行了数据清洗。它从ClinVar、千人基因组计划和GWASdb等多个权威数据库中获取训练数据,并针对不同来源的变异采取了多重过滤策略。此外,该团队构建了一个友好的在线集成平台(访问地址:http://159.226.67.237:8080/pafa)。此平台不仅允许用户利用PAFA对变异进行评估,而且通过整合丰富的功能组学数据,为遗传变异提供全面的功能性注释。

  通过一系列综合测评分析,PAFA无论对于编码区还是非编码区的变异,都表现出更为出色的功能评估效果。尤其是对于非编码区致病变异的识别方面,比现有方法拥有更高的敏感度和特异度。通过对不同训练特征进行留一法交叉验证,发现群体等位基因频率特征的引入,可以显著提高对非编码区致病变异的识别效率。此外,合理地整合和清洗多种训练集,将会在区分癌症相关的频发变异(recurrent variant)和非频发变异方面取得更好的效果。

  该工作由赵方庆课题组的研究生周琳完成,得到了国家自然科学基金委和中科院的经费支持。

8   2018-10-12 16:16:49.18 【中国科学报】科学家实现任意皮秒精度序列发生器 (点击量:0)

        中科院院士、中国科学技术大学教授杜江峰带领中科院微观磁共振重点实验室,提出并实现了一种可突破时钟速度极限的时序发生方法,并实现了时间分辨率达5皮秒(10-12秒)的任意序列发生器,从而将高精度时间序列发生功能的时间精度首次提升至皮秒量级。近日,该成果作为编辑精选文章和头条文章发表于《科学仪器评论》。

  高精度的序列发生器广泛应用于高端仪器、测试测量、前沿科学研究等重要领域,其可用于产生高时间分辨率的控制脉冲序列,对各分系统进行高精度同步控制。目前,高精度序列发生器在量子计算、量子精密测量、自动化控制与测量、脉冲成像技术、医学诊疗等诸多方向得到广泛应用。

  在过去的数十年中,序列发生技术绝大部分采用高速时钟法。这种方法中序列的时间精度依赖于时钟速度,提高序列时间精度即需提高时钟速度。然而,技术上实现10吉赫以上速度的时钟难度很大,因此利用现有技术得到皮秒量级的时序发生功能是极其困难的。

  在最新研究中,杜江峰团队创新性地提出一种称之为“时间折叠”的高时间精度序列发生方法。与“时间内插”法相结合,最新研究不仅突破了传统的高速时钟法实现序列发生的时间精度的上限,得到皮秒量级的序列发生功能,还同时在皮秒尺度改善序列发生的时间线性,保障高质量、高稳定度的序列发生功能。

  测试表明,新的序列发生技术可实现时间分辨率为5皮秒、动态范围为5纳秒至10秒的序列发生功能。新提出的“时间折叠”技术还提供了进一步提升时间性能的潜力。

9   2018-10-12 16:22:22.987 纳米剪纸技术与三维光学超手征体研究取得进展 (点击量:0)

        剪纸作为中国最古老的传统艺术之一,已有上千年的历史,被广泛应用在各类窗花、贺卡、仪式和节日所用的装饰中。但正如中国很多传统技术的发展历程一样,早期的人们并没有关注到剪纸技术中的科学思想。反而是中国纸文化在公元6世纪传播到日本之后,剪纸方法得到了详细记录并不断积累和发展。因此,现代科学中“剪纸”的英译词“kirigami”实际上出自于日语(命名于1962年,kiri意为“剪”,gami意为“纸”),导致很多学者认为剪纸艺术起源于日本,尽管中国出土的文物“北朝对马团花剪纸”早已形成于公元386-581年期间。与剪纸相对应的还有我们熟知的折纸艺术的英文名称“origami”,同样来源于日语(ori意为“折”)。
  近年来,剪纸和折纸技术在科学界得到了广泛的重视,包括美国哈佛大学、麻省理工学院、西北大学在内的许多著名研究团队都进行了专门的研究,这是由于看似简单的剪纸和折纸技术中其实蕴涵着深邃的科学思想。例如常见的立体剪纸贺卡就包含了从二维平面结构到三维立体结构的形变科学,其衍生出来的立体几何变换知识非常丰富,一个显著的特征是结构所占空间大小在形变过程中发生了几个数量级的变化,而驱动这一变化所需要的能量设计又十分巧妙。因此,结合当代材料和制造领域的巨大进步,剪纸和折纸技术在很多领域得到发展,包括外太空飞行器的太阳能帆板折叠技术,微纳机电系统(MEMS/NEMS),形变建筑学,性能特异的机械、生物和光学器件,乃至DNA纳米剪裁和折叠技术。
  最近,针对国家在三维纳米制造领域的重大需求,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心光物理实验室L01组的李家方博士负责发起了一个探索纳米剪纸技术的国际合作团队,包括物理所博士生刘之光、麻省理工学院博士生杜汇丰和方绚莱教授(Nicholas X. Fang)、华南理工大学李志远教授和物理所L01组长陆凌研究员。该团队从中国传统的“拉花剪纸”中获得灵感,首次实现了纳米尺度的片上原位剪纸技术,制备了形貌特异的三维纳米结构,实现了通信波段光学超手征体的构建。该项研究成果以“Nano-kirigami with giant optical chirality”为题于7月6日发表在《科学》子刊Science Advances杂志上。
  在该研究工作中,刘之光和李家方博士采用高剂量的聚焦离子束(FIB)作为“剪裁”手段,利用低剂量全局帧扫描的FIB作为“形变”手段,实现了悬空金纳米薄膜从二维平面到三维立体结构的原位变换,加工的三维金属结构分辨率在50nm以下,约为头发丝直径的两千分之一。其基本原理是利用FIB辐照金膜时,薄膜内产生的缺陷和注入的镓离子分别诱导不同类型的应力,结构在自身形貌的智能导向下通过闭环形变达到新的力学平衡态。因此通过设计不同的初始二维图案,可以在同样的扫描条件下分别实现向下或向上的弯折、旋转、扭曲等立体结构形变。该方法突破了传统自下而上(bottom-up)、自上而下(top-down)、自组装等纳米加工方法在几何形貌方面的局限,是一种新型的三维纳米制造技术。在陆凌研究员的启发下,研究团队实现了“纳米剪纸”这一概念的论证;在李志远教授的建议下,研究团队发展了一步成型的概念,克服了以往多道工序引起的不确定性,并对该技术在光、机、电等多个领域的潜在应用进行了探讨。
  纳米剪纸技术中涉及到丰富的动力学过程,如果仅从实验表象着手弄清其中的物理,需要海量的实验验证。为探索纳米剪纸中蕴涵的科学思想,李家方博士在2017年远赴美国麻省理工学院(MIT)进行了为期三个月的合作研究。而合作团队的MIT杜汇丰博士生和方绚莱教授正是该领域的顶级专家,他们迅速帮助建立了有效的材料和力学模型,对纳米剪纸的动力学过程进行了完美再现,并精准地预测了纳米剪纸的结果,使得结构的尝试在计算机中即可迅速完成,为新颖结构的设计提供了建设性的思路。同时,纳米力学结构模型还给出了结构内部的应力分布情况,为结构的优化设计提供了有效参考。更为重要的是,合作团队构建了“纳米力学和纳米光子学”一体化研究体系,有望可以根据目标功能函数,对纳米剪纸进行逆向设计和机器优化,为三维智能纳米制造提供一种新的技术方案。
  在应用方面,以往的宏观剪纸技术采用多道复杂工序和复合材料,结构尺寸多在数厘米到数百微米范围,很难实现片上原位制造,其应用也大多局限在机械和力学领域。与其相比,该研究团队发展的纳米剪纸技术拥有更小的纳米量级加工尺度,具有单材、原位、片上可集成的优势,有利于实现光响应的功能结构,例如构建光学超手征体(chirality)。当一个结构对任何平面都不具备镜面对称性时,我们说这种结构具有内在的手征特性,如各类螺旋线或螺旋体结构。但要构建光学手征特性,需要实现结构对左旋和右旋圆偏振光的不同响应,包括吸收/透射和相位两方面,分别体现为圆二色性(circular dichroism)和圆双折射特性(circular birefringence),二者在生物分子识别、偏振显示、光通信等方面有着重要的应用。基于纳米剪纸可实现三维扭曲的技术特点,研究团队设计并实现了一种“风车型”纳米结构阵列,观测到了强烈的圆二色性和圆双折射特性。考虑到该阵列结构的厚度仅为约430nm(包括衬底),其对应的最大偏振旋转灵敏达到了200,000o/mm以上,超过了已报道的手征超构材料和二维平面纳米结构。
  该研究工作还得到了中科院物理所微加工实验室和光物理实验室多位老师和同学的重要支持,特别是自2015年开始微加工实验室及团队成员参与发展的FIB线扫描应变折叠技术[Light: Science & Applications 4, e308 (2015); Sci. Rep. 6, 27817 (2016); Sci. Rep. 7: 8010(2017)],为纳米剪纸中全局帧扫描下的应力自平衡和闭环形变技术提供了重要的技术参考。
  该工作得到了国家自然科学基金委(61475186, 61675227, 11434017)、科技部(2017YFA0303800)、国家留学基金委员会(201704910310)及美国相关研究基金的资助。

10   2018-10-12 16:28:37.39 南海海洋所等高效合成支链二烯醇衍生物研究获进展 (点击量:0)

        近日,中国科学院南海海洋研究所研究员刘永宏课题组助理研究员廖升荣与美国加州大学教授张立明及意大利帕维亚大学教授Giuseppe Zanoni合作,以南海海洋所为第一单位在《德国应用化学》杂志(Angew. Chem. Int. Ed.)上发表题为Bifunctional Ligand Enables Efficient Gold-Catalyzed Hydroalkenylation of Propargylic Alcohol (2018, 57, 8250–8254) 的研究论文,首次报道了在双功能配体Au(I)催化剂的催化下,通过分子间有机烯基硼酸盐底物对炔烃的加成,高效、快速、室温条件下合成末端取代的支链二烯醇衍生物。

  末端取代支链二烯醇结构是海洋天然产物大环内酯amphidinolide家族(C1、C2、C3和F等)的重要结构单元,也是海洋天然产物如(+)-amphirionin-4和halicyclamine A等的重要合成中间体(图1)。利用该方法能够高效、条件温和地构建这些天然产物中的邻二烯醇结构,并且操作简便,无需无水无氧高温等严苛反应条件,该方法为这类海洋天然产物的合成提供了一种新的思路。

  末端取代支链二烯醇的常见合成方法是采用Suzuki Miyaura反应,利用烯基硼酸底物与支链卤代烯烃发生C-C偶联而得到。但由于卤代支链底物需要特殊制备,以及产物烯键邻位羟基的手性在催化偶联过程中较难维持,而使得其制备过程难度较大,Suzuki Miyaura反应需要无氧高温反应条件,操作繁琐,条件苛刻,亟需发展操作简单、高效、条件温和的合成方法。为克服上述缺点,设计构建的末端取代支链二烯醇的一种新方法,实用性强、范围广。适用于多取代的烯基硼酸盐和炔醇,也适用于含有不饱和键、杂环、酯基、酰胺、硅基等的多种底物。不需要无水无氧条件,室温下便可进行反应。

  该反应的机制相对简单,配体中的N原子与炔醇中的羟基氢产生氢键作用,促进羟基氧对硼原子的进攻,导致与硼连接的碳原子进攻被Au(I)活化的炔键,最后通过脱硼与Au(I)的氢解,得到产物与催化剂,而催化剂又参与了下一个循环(图2)。配体中的叔胺N原子虽然扮演着类似一种常规碱的作用,但其更重要的角色则是将炔醇拉近催化活性中心,将整个催化反应构建在一种近似分子内反应的催化模式下进行。与外加碱(Et3N)的催化反应相比,催化效率大大提高,模板反应产率从16%提高到77%,突显双功能催化配体在催化过程中的高效催化作用。同时通过化学计算(DFT),该反应催化机制也得到了比较详细的研究(图3)。

  该项目得到了国家留学基金委的资助。

11   2018-10-12 16:33:05.72 半导体所等磁性绝缘体中磁振子的拓扑性质研究取得进展 (点击量:0)

        磁振子是磁性材料中最基本的元激发,能够用作信息的载体来传递信息。磁性绝缘体中由于没有自由载流子,磁振子传输距离能达到毫米的量级,是用来传递和处理信息的绝佳载体。但是如何构造磁振子的波导实现磁振子的定向传播是目前该领域的重要课题之一。

  磁振子在固体中的传播无规往往不易控制。中国科学院半导体研究所超晶格国家重点实验室博士生李运美、教授常凯和复旦大学教授肖江合作,利用纳米刻蚀的方法在磁性绝缘体薄膜上刻蚀有转角的孔洞的三角阵列,孔洞的转角能够控制磁振子能带带隙的大小和符号,以及谷的拓扑数的符号。通过构造具有相反孔洞转角的界面,体系具有整数的拓扑数,界面上存在受拓扑保护的沿着界面传输的态。这些态表现出背散射禁戒的特点,同时在传播过程中保持很强的相干性。在构造的磁振子的马赫-曾德尔干涉仪中,通过连续改变外加磁场,能够实现磁振子信号的连续变化。干涉仪对外磁场很敏感,通过调节干涉仪臂长,能够探测到地磁场量级(约1Gs)的微弱磁场变化。

  磁振子目前是下一代信息载体的有力竞争者,该工作提出了一种高效率定向且无损耗传输磁振子的方法,为构造基于磁振子的自旋电子学器件以至于电路提供了新的思路。

  文章发表于《纳米快报》(Yun-Mei Li, Jiang Xiao, and Kai Chang, Topological Magnon Modes in Patterned Ferrimagnetic Insulator Thin Films, Nano Lett. 2018, 18, 3032(2018))。文章发表后立即引起国际同行关注,美国物理新闻网站phys.org编辑撰文在网站上图文并茂地用1页多篇幅介绍该工作。

12   2018-10-12 18:28:50.997 上海光机所低振荡宽带高色散镜研究取得进展 (点击量:0)

        近期,上海光机所薄膜光学实验室在抑制色散镜震荡研究方面取得进展。课题组基于表面减反膜阻抗匹配设计思想,采用啁啾膜系加倾斜沉积雕塑结构低折射率SiO2膜层,设计和制备了低振荡高色散镜,实现单个色散镜在680-920nm近240nm带宽范围内提供平坦的-200fs2群延迟色散。这是相同带宽范围内,群延迟色散量较大的设计结果,并首次实现单个雕塑结构低振荡色散镜应用于飞秒激光器系统进行色散补偿,激光脉冲通过低振荡色散镜2次,能够获得16fs超短脉冲输出。

  色散镜具有反射率高及色散补偿可精确控制等优点,是超强超短脉冲激光系统中重要的色散补偿元件之一。随着超强超短脉冲技术的不断发展,要求色散镜具有很宽的工作带宽和更大的色散补偿量。由于色散镜的带宽、色散量、色散震荡存在相互制约的关系,带宽和色散量的增加必然导致色散振荡的加剧,而色散振荡会严重影响实际应用中脉冲输出质量。传统的色散振荡多采用两个镜子色散曲线相互匹配来抑制。

  采用倾斜沉积雕塑结构SiO2膜层,折射率可调控至1.09(@800nm),能较好的匹配空气介质,从而降低色散振荡。通过离子束溅射工艺制备Nb2O5/SiO2高低折射率材料交错的啁啾膜系,并在此基础上沉积雕塑结构低折射率SiO2膜层。将制备的获得单个低震荡宽带高色散镜应用于钛宝石激光器系统中,反射两次共提供-400fs2色散补偿,可将100fs的激光脉冲压缩至16fs。该研究发表在OpticalMaterialsExpress, 8(4)836 (2018)。

13   2018-10-17 20:23:02.847 金属所米级单壁碳纳米管薄膜的连续制备及全碳电路研制获进展 (点击量:0)

        单壁碳纳米管具有优异的力学、电学和光学性质,在柔性和透明电子器件领域可作为透明电极材料或半导体沟道材料,因此被认为是最具竞争力的候选材料之一。开发出可高效、宏量制备高质量碳纳米管薄膜的方法已成为该材料走向实际应用的关键难题。首先,迄今制备的单壁碳纳米管薄膜的尺寸通常为厘米量级,批次制备方式不能满足规模化应用要求。其次,由于在碳纳米管薄膜制备工艺过程中通常会引入杂质和结构缺陷,使得薄膜的光电性能劣化,远低于理论预测值。因此,发展一种高效、宏量制备高质量单壁碳纳米管薄膜的制备方法具有重要价值。

  近日,中国科学院金属研究所先进炭材料研究部孙东明团队与刘畅团队合作,提出了一种连续合成、沉积和转移单壁碳纳米管薄膜的技术,实现了米级尺寸高质量单壁碳纳米管薄膜的连续制备,并基于此构建出高性能的全碳薄膜晶体管(TFT)和集成电路(IC)器件。研究人员采用浮动催化剂化学气相沉积方法在反应炉的高温区域连续生长单壁碳纳米管,然后通过气相过滤和转移系统在室温下收集所制备的碳纳米管,并通过卷到卷转移方式转移至柔性PET基底上,获得了长度超过2m的单壁碳纳米管薄膜。对该过滤沉积过程进行流体仿真,其结果表明当调节出气口速度使抽滤过程处于平衡状态时,该过滤系统中的气流呈现出均匀的气流速度分布(图1)。通过该方法制备的单壁碳纳米管薄膜表现出优异的光电性能和分布均匀性,在550纳米波长下其透光率为90%,方块电阻为65Ω/□(图2)。研究人员利用所制备的碳纳米管薄膜构筑了高性能全碳柔性透明晶体管(图3)以及异或门、101阶环形振荡器等柔性全碳集成电路(图4)。

  这是研究人员首次开发出米级长度的单壁碳纳米管薄膜的连续生长、沉积和转移技术,所制备的单壁碳纳米管薄膜及其晶体管具有优异的光电性能,为未来开发基于单壁碳纳米管薄膜的大面积、柔性和透明电子器件奠定了材料基础。该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国博士后科学基金、中科院装备研制计划、辽宁百千万人才计划、青年千人计划等的支持。单壁碳纳米管薄膜的连续制备技术已获得中国发明专利(ZL201410486883.1),相关论文于近日在《先进材料》(Advanced Materials)在线发表。

14   2018-10-12 18:35:11.223 国家纳米中心在分子组装体系上转换圆偏振发光领域取得进展 (点击量:0)

        近日,Angew. Chem. Int. Ed.刊发了中国科学院国家纳米科学中心研究员段鹏飞团队和刘鸣华团队合作完成的工作(Dual upconverted and downconverted circularly polarized luminescence in donor-acceptor assemblies)。该工作首次报道在同一个体系中实现了手性和激发态能量转移调控的双重圆偏振发光,为设计新型手性发光材料提供了一种新的途径。

  具有圆偏振发光(CPL)特性的材料在显示、信息加密、存储、光电器件以及不对称光催化等方面具有潜在的应用价值,在近年来受到越来越多的研究关注。如何能够构筑发射方向可控兼具高发光不对称因子(glum)一直是CPL研究领域中的前沿挑战。分子通过自组装在超分子层次上形成有序的组装结构往往表现出相对单分子状态放大的功能和性质,因此分子组装体系在构筑具有CPL发射特性材料方面具有显著的优势。自从2016年以来,国家纳米中心团队在手性超分子组装体系中构筑圆偏振发光材料方面做出了一系列的系统性研究工作。例如,他们利用自组装手性纳米管为主体基质,将非手性的有机染料分子、半导体量子点和钙钛矿纳米晶等,分别与手性凝胶共组装,实现了超分子手性向非手性的发光纳米材料的传递,并且实现了全光谱范围的圆偏振光发射,为CPL发光材料的制备提供了一种简单易行的思路和途径(Adv. Mater. 2017, 29, 1606503;Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 12174;Adv. Mater. 2018, 30, 1705011)。

  在传统的CPL研究领域中,大部分工作都集中在从单一手性通道来研究体系的CPL性质,即用激发光直接激发手性发光物质,其从激发态返回到基态的过程中发射出CPL,但却很少有报道将手性和其它信息通道结合起来研究体系的性质,期望能够赋予体系一些新的性质和功能。他们设计合成了一种含有手性谷氨酰胺衍生物的凝胶因子,发现该凝胶因子可以自组装形成手性螺旋纳米纤维结构,并且表现出超分子手性和CPL特性。当将非手性的染料掺杂到凝胶体系中,染料和凝胶因子可以共组装形成纳米螺旋结构。并且在共组装的过程中,凝胶因子的手性和激发态能量可以在超分子层次上传递到原本非手性的染料分子聚集体上,非手性的染料分子聚集体能够同时捕获手性凝胶因子的手性和激发态能量,并且表现出能量转移放大的圆偏振发光特性。这一研究成果开辟了自组装体系中手性和能量传递的新思路,为设计新的增强CPL这一研究成果开辟了自组装体系中手性和能量传递的新思路,为设计新的增强材料发光不对称因子(glum)提供了全新的启示(Nat. Commun., 2017, 8, 15727)。

  更进一步,他们将手性和基于三重态-三重态湮灭机制的光子频率上转换(TTA-UC)集成在同一个体系中,在这个工作中,轴手性的联二萘胺衍生物作为三重态能量的电子受体,非手性的敏化剂为三重态能量的电子给体。研究发现,联二萘胺受体分子通过TTA-UC机制被激发而发射出CPL的发光不对称因子的glum值比直接激发下的glum值增强了将近20倍,从而表现出上转换增强的圆偏振发射(J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 9783;图1)。这个工作开拓了上转换圆偏振发光这个新领域,为增强CPL材料发光不对称因子(glum)提供了新的思路。

  在最新的研究工作中,他们进一步将上转换圆偏振发光的概念拓展到超分子组装体系中(Angew. Chem. Int. Ed., DOI:10.1002/anie.201804402;图2)。他们设计合成了手性凝胶因子和非手性的敏化剂。在两者形成的共组装体中,手性从凝胶因子传递到非手性敏化剂,而在532 nm 激光激发下,三重态能量从非手性敏化剂传递到手性凝胶因子,从而实现了手性和能量在给体和受体分子之间的双向传递过程。手性和能量的双向传递导致体系能够发射双重的上转换和下转换圆偏振光。这是首次报道在同一个体系中实现了手性和激发态能量转移调控的双重圆偏振光发光,为设计新型手性发光材料提供了一个新的途径。

  该系列研究工作得到了中科院率先行动“百人计划”基金、国家自然科学基金和科技部纳米重点专项和重点研发计划等的支持。

15   2018-10-12 18:43:49.133 安光所成功完成风云三号D星首次辐射校正场在轨“体检” (点击量:0)

        4月中旬至6月底,安光所承担的“风云三号02批地面应用系统工程大型试验系统——辐射定标和真实性检验外场试验项目”在敦煌国家辐射校正场开展了第一次试验,6月28日该项目在北京通过了国家卫星气象中心组织的评审验收,这也标志着风云三号D星完成了首次辐射校正场在轨“体检”。
  本次试验是风云三号D星发射后的首次在轨同步定标与真实性检验试验,除了进行卫星同步状态下的地表和大气观测,还开展了无人机观测、激光雷达观测、偏振BRDF测量等新技术测量,获得了国家辐射校正场迄今最为丰富的同步观测数据,为在轨定标检测精度的进一步提升奠定了技术基础。

  值得一提的是,安光所还研发了一整套设备为风云三号D星“自动体检”。本次试验开展了一直持续至风云三号D星在轨末期的自动化定标,拟提供不少于三年的可见至短波红外波段高频次辐射定标。近年来,安光所研发的自动化定标技术逐步成熟,研制的太阳光度计、对地辐射计、光谱辐照度仪等5套设备在敦煌辐射校正场长期无人值守观测,只要天气情况良好就可以实施过顶卫星定标,后方处理软件平台接收远程数据准实时处理、推送卫星定标系数。

  另外,该项目是国内组织开展的卫星在轨测试新模式,国家卫星气象中心作为用户方将业务化的在轨定标与真实性检验测试任务全部委托安光所完成。安光所独立承担方案设计、同步观测、定标处理与校验等,为风云三号D星提供全寿命的在轨性能测试,以支持其业务化运行。该项目的顺利开展将为国内卫星在轨定标检测的实施提供新思路。

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  背景资料:风云三号D星是中国第二代极轨气象卫星,星上装载了10台套先进的遥感仪器,于2017年11月15日在太原卫星发射中心成功发射,可实现全球、全天候、多光谱、三维、定量遥感,经在轨测试后投入业务运行,成为中国低轨道下午观测的主业务卫星,与2013年9月发射的风云三号C星共同组网,进一步提高大气探测精度,增强温室气体监测、空间环境综合探测和气象遥感探测能力,促进气象卫星综合应用水平的提升,为促进生态文明建设、国家综合防灾减灾和“一带一路”建设等提供重要支撑。风云三号D星的发射使中国成为世界上在轨气象卫星数量最多、种类最全的国家。

16   2018-10-13 14:54:05.937 物理所等首次在单分子磁体中观察到磁介电效应 (点击量:0)

        单分子磁体(single-molecule magnet)是由分立的、无磁性相互作用的纳米尺寸分子单元构成的一类特殊磁体,每个分子都是一个独立的磁性功能单元,其在高温下表现为超顺磁性,在低温下出现磁滞和磁化量子隧穿行为。单分子磁体有望作为信息存储单元,用于实现超高密度信息存储。同时,对单分子磁体的磁化量子隧穿效应的研究也有利于揭示量子力学行为是如何在宏观尺度上起作用,并可能应用于量子计算。自1993年发现第一个单分子磁体Mn12以来,人们已经合成出大量基于过渡金属磁性离子和稀土磁性离子的单分子磁体,并对其磁性开展了深入的研究。然而,对于单分子磁体的电学性质的研究还鲜有报道。近期,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心磁学国家重点实验室研究员孙阳指导博士生马怡妮娜与南开大学化学系博士王玉霞、教授师唯、程鹏等合作,研究了单分子磁体的介电性质,首次在一种含稀土离子Dy的单分子磁体中,观察到显著的磁介电效应。

  王玉霞等利用溶液缓慢蒸发法合成出一种[Dy(L)2(C2H5OH)Cl3]·C2H5OH单分子磁体单晶样品,尺寸可以达到毫米量级,为电学测量打下了基础。在该晶体中,强自旋-轨道耦合的Dy离子处于轻微畸变的八面体配位场中,具有单轴各向异性,有利于形成单分子磁体。通过交流磁化率和直流磁化强度的测量,确定了该单分子磁体的低温磁性弛豫行为和磁各向异性。在此基础上,马怡妮娜利用孙阳研究组自主研制的多功能磁电耦合测量系统,仔细测量了该单分子磁体不同晶向的介电常数随温度和磁场的变化。在低温下(2—40 K),其介电常数随磁场增加而上升,到8T磁场时依然没有饱和,表现出显著的磁介电效应。该效应被认为是来源于高自旋态的三价Dy离子,具有较强的自旋-晶格耦合,外加磁场导致局域晶格的收缩,进而产生电容的变化。这是首次在单分子磁体中观察到磁介电/磁电容效应,预示着在单分子磁体中也有望实现本征磁电耦合效应。未来,研究者将通过结构设计,尝试在单分子磁体中通过打破空间反演对称引入铁电极化,从而进一步增强单分子磁体中的磁电耦合效应,最终实现电场对单分子磁体磁性的调控。

  以上研究结果已发表于《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc. 140, 7795-7798 (2018))。马怡妮娜为论文的共同第一作者,孙阳为论文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金重点项目(11534015)的支持。

17   2018-10-13 14:57:06.713 摩擦纳米发电机首次实现对驾驶行为的无干扰测试 (点击量:0)

        据报道,道路交通伤害(RITs)已被列为全世界第八大死亡原因。其中,驾驶员的不良驾驶习惯,特别是驾驶员的注意力分散,被认为是交通事故的直接原因。美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)通过研究,发现大多数撞车事故/近撞车事故不注意现象都与驾驶员分心有关。实际上,驾驶的首要任务仅占开车总时间的46%,其余的时间都在进行次要任务,例如,发短信、导航或调整无线信道。然而,这些活动会导致驾驶员偏离道路,这是非常危险的。研究表明,如果驾驶员眼睛离开道路时间超过2秒,撞车的危险会增加三倍。对驾驶员的驾驶行为的分析,可应用于交通安全和交通流研究等多个领域。因此,驾驶行为对于交通安全和路况检测非常重要。目前,驾驶行为分析的大多数参数是通过利用镜像或价格昂贵的传感器来实现,例如,眼动跟踪仪、脑电图仪等;而且这些监测装置会对驾驶行为测试分析造成很大的干扰,很难获得客观数据来进行驾驶行为的深入研究。

  摩擦纳米发电机(TENGs)是一种新型的能量转换器件,利用接触起电和静电感应效应,它可以收集人体运动的机械能、风能、海洋能等。同时通过与电池、电容器等储能器件耦合,可以集成为一体化的自供能系统。此外,TENGs作为一种自驱动的传感装置也已经被广泛地应用于压力传感、环境监测、污染治理、医疗卫生、健康监测等领域。通过外部压力触碰TENG,在静电感应驱动下产生摩擦电荷,经过外部电路传输,可以实时监测施加于TENG的作用力,以及其与输出电信号的强度和频率的关系,从而实现监测操作者的外部活动。

  近日,在中国科学院外籍院士、中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长、佐治亚理工学院校董教授王中林,纳米能源所研究员孙春文及北京理工大学教授王武宏的指导下,博士生孟晓义和成前等人将基于TENG的压力传感器应用于汽车传感领域,用来实时监测驾驶员的行为,这是首次把TENG应用在驾驶行为监测领域,实现了驾驶行为无干扰测试,为解决车辆安全提供了新的解决途径。同时有望将TENG应用于更广泛的领域,如智能驾驶、交通安全以及航空航天等。

  该工作基于Al和Kapton薄膜制备了简易柔性的TENG,通过对其结构性能以及灵敏度做的分析表征,表明TENG可以有效地作为压力传感装置。外部压力作用于TENG导致其形变,产生开路电压信号,其强度和频率对应于外部动作特征,应用于汽车传感领域,并结合多通道数据采集装置,可以监测驾驶员多种行为动作。

  相关研究成果以Triboelectric Nanogenerator as a Highly Sensitive Self-Powered Sensor for Driver Behavior Monitoring 为题发表在最新一期的《纳米能源》(Nano Energy,DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.07.026)上。该项工作得到了科技部国家重点研发计划(2016YFA0202702)、国家自然科学基金(51672029, 51372271, 51378062)以及 中组部“顶尖千人”及其创新团队的经费支持。

18   2018-10-13 14:59:21.0 研究揭示m6A RNA表观遗传修饰对成年小鼠造血干细胞静息状态的调控作用 (点击量:0)

        7月13日,国际学术期刊Cell Research 在线发表了中国科学院生物化学与细胞生物学研究所周波研究组和四川大学龚玉萍研究组合作的最新研究进展Mettl3–Mettl14 methyltransferase complex regulates the quiescence of adult hematopoietic stem cells。该工作首次揭示了m6A RNA表观遗传修饰在成体造血干细胞(HSC)自我更新中的关键作用。

  m6A(N6-甲基腺嘌呤)是最常见、最丰富的真核生物mRNA转录后修饰之一。它是由甲基转移酶复合体Mettl3-Mettl14(及其辅助亚基WTAP)催化完成的。目前,m6A的生物学功能已受到广泛关注,也成为HSC及白血病研究的热点。在过去的工作中,科学家们发现Mettl3-Mettl14介导的m6A能够促进急性髓性白血病的发展并维持白血病起始细胞。在斑马鱼和小鼠中,Mettl3的敲低能够阻断胚胎发育过程中的内皮-造血转变,从而抑制pre-HSCs的产生。出乎意料的是,在E10.5胎儿中敲除Mettl3并不影响造血干细胞和祖细胞(HSPCs)的数量或功能,这提示m6A在早期发育过程中对于HSC自我更新是不必要的。然而,过去的工作并没有揭示m6A在成体HSC自我更新中的作用。

  周波及龚玉萍课题组发现,在成年小鼠骨髓中,利用Mx1-cre诱导敲除Mettl3可导致HSC数量的显著性增长,然而,竞争性移植实验以及二次移植实验的结果显示,Mettl3敲除显著降低了供体来源的血液细胞在受体小鼠中的嵌合率。利用BrdU标记实验,他们发现Mettl3敲除的HSC快速增殖,不再处于正常的静息状态。因此,尽管Mettl3敲除增加了HSC的数量,但HSC的功能受到了抑制。另一方面,Mettl14条件性敲除小鼠表现出与Mettl3敲除小鼠相似的表型,但表型明显偏弱,而Mettl3/Mettl14双敲小鼠则表现出与Mettl3单敲相同的表型,这表明Mettl3-Mettl14复合物在HSC中的功能主要由Mettl3介导。

  相对于其它成体干细胞,HSC的研究有着更为成熟的表型鉴定标准(12种以上抗体组合流式细胞分析)和更为严格的功能检测标准(移植致死性辐照后小鼠),因此,HSC一直被作为成体干细胞的“范例”来研究新基因、新通路在干细胞中的作用功能。周波及其合作课题组的这项研究,不仅对HSC自我更新的研究有着重要的意义,同时也将引领m6A在其它成体干细胞中的功能研究。

  另一方面,m6A的修饰过程在体内是动态可逆的,它的功能发挥不仅受到甲基转移酶复合体Mettl3-Mettl14(及其辅助亚基WTAP)的调节,同时还受到去甲基酶(FTO和ALKBH5)和相应的阅读器(YTHDF或YTHDC等)协同调控。这些去甲基化酶或者阅读器在HSC功能调控中发挥的功能与Mettl3-Mettl14复合物有何异同,也有待科学家们进一步的勘探。

  硕士一年级研究生姚颀是论文的第一作者,桑丽娜和林明辉是论文的共同第一作者,周波和龚玉萍是该项工作的共同通讯作者。该工作得到了中科院战略先导项目、科技部干细胞及转化研究重点研究计划和国家自然科学基金委的经费支持。

19   2018-10-13 15:03:01.027 北京谱仪Ⅲ实验a0和f0研究获进展 (点击量:0)

        7月11日,《物理评论快报》(Physical Review Letters)以“编辑推荐”的形式发表了北京谱仪Ⅲ (BESⅢ)实验的研究成果Observation of -f0(980) Mixing(Phys. Rev. Lett. 121, 022001 (2018))。

   和f0(980)(简称a0和f0)是标量介子,其性质一直存在争议。除了被认为是夸克反夸克构成的普通介子态,在理论上还被认为可能是四夸克态、介子分子态或夸克和胶子构成的混杂态。a0和f0的性质长期以来是强子物理的重要问题之一。

  利用世界上最大的高统计量数据,BESⅢ实验首次观测到显著性超过5倍标准偏差的a0-f0混合信号,并对a0和f0与K介子对的耦合常数作出约束(如下图,颜色表示混合信号显著性)。a0-f0混合对a0和f0的内部结构非常敏感,为理解它们的性质提供了重要的实验依据。

  BESⅢ实验是运行于北京正负电子对撞机上唯一的高能物理实验,2009年首次对撞取数,并成功运行至今,已经在2.0-4.6GeV能区积累了大量的数据,并取得了一系列重要物理成果。BESⅢ实验国际合作组由来自14个国家和地区的66个大学或研究所的约450名研究人员组成。

20   2018-09-07 16:52:46.097 翔鹰200大载荷无人直升机研制取得进展 (点击量:0)

  近日,由中国科学院沈阳自动化研究所研制的翔鹰200大载荷无人直升机完成换发飞行试验。该试验为国内首次同级别无人直升机与国产发动机的集成测试,标志着中科院大载荷无人直升机自主研发能力的进一步提升。

21   2018-09-07 15:50:30.23 云南天文台首次计算获得银河系中心黑洞在暗物质晕中的光学阴影 (点击量:0)

  中国科学院云南天文台高能天体物理研究组副研究员侯贤、博士徐兆意、助理研究员周明和研究员王建成通过解析计算,首次获得了银河系中心黑洞Sgr A*在暗物质晕中的光学阴影(shadow)。该研究成果已发表在国际期刊《宇宙学与粒子天体物理杂志》上。

22   2018-09-07 15:49:59.547 合肥研究院首次实现射频离子源1000秒长脉冲放电 (点击量:0)

  近日,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所中性束注入研究室离子源发展组科研人员在射频离子源测试平台上,实现了35千瓦条件下1000秒(35kW@1000s)稳定的射频等离子体放电,这是国内首次实现射频离子源准稳态运行。

23   2018-10-13 15:10:38.367 苏州医工所医学影像室在低成本桌面磁共振波谱仪研究中取得进展 (点击量:0)

        核磁共振波谱(NMR)技术已被广泛应用于生命科学、医学、化学、工业等领域。然而,目前NMR技术的主要应用都是基于超导磁体的高场波谱仪,其场强最高可达11T。然而由于超导磁体需要液氦冷却,其重量、体积以及维护成本等约束了NMR的使用,特别是在一些对于体积要求比较小、可移动、可实时在线检测的场景。比如部分化学合成、催化实验中需要实时监测反应结果;在工业非侵入检测质量控制中,需要高通量检测等。在这些场景下,常用的超导NMR的使用受到限制,因此桌面小型NMR的研究有广泛的开发和应用前景。

  目前国外对于桌面小型波谱技术开展研究比较多。2010年德国Danieli等人设计了基于HALBACH磁体的0.7 T的桌面NMR系统,其磁体均匀度可以达到0.15 ppm,并将其应用在化学反应实时监测上。2008年,哈佛大学的Lee等人成功研制了片上NMR系统,磁场强度0.5 T,用于高通量细胞分子分析。国内开展的相关研究较少,且主要集中在低场、低均匀度、驰豫测量的应用。其磁体强度小于0.5 T,均匀度高于50 ppm,谱分辨率比较低。

  近日,中国科学院苏州医工所医学影像室杨晓冬、郁朋等人,研究了一种基于Halbach磁体的低成本紧凑型小型核磁共振系统。该系统具有结构紧凑和场强高的优势。考虑到制造和组装磁性块的成本,系统采用3层Halbach磁体和楔形机械结构用于磁体快速组装。初始磁场强度分布的仿真和计算结果的比较表明,设计理论和实践相吻合。在使用两个磁性块和钨钢片进行无源被动匀场后,在同一区域内均匀性达到120 ppm,开发并测试了具有数字调制和解调功能的紧凑型单板数字化磁共振谱仪以实现结构紧凑和改善信噪比,并使用自制探头进行波谱实验,在直径为1.5 mm,长度为1 mm的圆柱区域内,波谱半高宽达到20 ppm,达到国内领先地位。系统紧凑的结构和低成本的优势将促进和扩展桌面核磁共振系统在个领域内的应用,具有重要的意义。

  相关成果发表在《Journal of Magnetic Resonance》 (二区SCI IF 2.58):

  PengYu,Yajie Xu,Zhongyi Wu,Yan Chang,Qiaoyan Chen, Xiaodong Yang *, A Low-cost home-built NMR using Halbach magnet, Journal of Magnetic Resonance, 21,July,2018.

24   2018-10-17 20:17:23.287 EPSL:深水地质灾害---阿加迪尔海底滑坡的形成时间和动力学过程被揭示 (点击量:0)

        近日获悉,南海海洋所“海洋新构造与地质灾害”研究团队的李伟研究员与国际科学家合作,首次揭示了非洲西北部大陆边缘阿加迪尔海底滑坡的地貌特征、内部结构、形成时间及动力学过程,相关研究成果发表在 Earth and Planetary Science Letters 上( https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X18304023 )。
        据介绍,阿加迪尔海底滑坡位于阿加迪尔海底峡谷南部,影响面积多达 5500 平方千米,造成了 340 立方千米的海底滑坡沉积物。科研人员利用海底多波束测深和多道地震相结合的探测方法,成功揭示了阿加迪尔海底滑坡的地貌特征和内部结构。研究发现阿加迪尔海底滑坡形成于 14.2 万年,主要沿着两个不同深度的滑移面发生滑动,研究认为其形成的触发因素可能与断层活动和盐构造运动相关的地震有关。
        此外,此前学者普遍认为阿加迪尔海底峡谷区域大规模的海底滑坡是造成全球规模最大的摩洛哥浊积体系的主要原因,然而,本次研究发现阿加迪尔海底滑坡并没有演变为大规模的浊流事件,这一发现在摩洛哥浊积体系的沉积记录中得到佐证。该研究成果不仅有助于更好的理解海底滑坡的形成过程和动力学机制,而且对科学评估海底滑坡造成的深水地质灾害风险具有一定指导意义。
        该研究成果得到了中国科学院率先行动 “ 百人计划 ” 项目( Y8SL011001 )和国家重点研发计划项目( 2017YFC1500401 )的联合资助。

25   2018-10-13 15:18:26.357 国家天文台科研人员基于LAMOST在星系震荡学领域取得重要进展 (点击量:0)

        银河系是我们人类赖以生存的家园星系,是我们理解星系化学动力学历史与演化的重要参考与基石,它可以让我们得以在多星族六维相空间下对其进行细致地诊断与精细地刻画。银河系的盘集中了我们母星系百分之九十的重子物质,上面有大量的恒星、气体、尘埃等。目前普遍认为银河系的盘并非平滑分布,其在几何空间与速度空间都存在一定程度的非对称震荡特性,对于这种非对称震荡特性的科学研究我们称为星系震荡学。

    近日,国家天文台恒星与恒星系统团组博士研究生王海峰、邓李才、刘超等人利用LAMOST数据第一次揭示出超越太阳邻域5kpc范围的银河系外盘三维速度非对称震荡特征。该文章历时37天得到审稿人认可后接收,并且审稿人指出这是在Gaia DR2数据来临前的一项重要的参考工作,该工作成果目前已发表在国际知名天文期刊英国《皇家天文学会月刊》(2018,MNRAS,477,2498)上。

  银盘上存在大量的速度子结构(velocity substructures)、移动星群(moving groups)、星流(streams)、成团运动(bulk motions),它们形成的物理机制大致主要分为两类:内部原因有银河系棒、旋臂的动力学扰动等;外部原因有卫星星系或矮星系的次并合或相互作用、暗物质晕的作用、翘曲动力学作用等。在河外星系中,天体物理学家也看到了很多显著有趣的非对称运动特性。

  国家天文台恒星与恒星系统团组成员与美国、西班牙国外合作者一起利用LAMOST数据中的视向速度和其他团队合作者的自行数据发现径向速度在R=6-13 kpc范围内北边存在大范围的震荡特征, 在Z=0.5 kpc, R=10-11 kpc 左右存在一个速度子结构, 对应着团队以前工作中提到的North-near 子结构。旋转速度分布呈现明显梯度特征, 在R < 10 kpc, Z < 0.5 kpc区域, 北边恒星比南边恒星转的快, 在 R > 10 kpc, Z > 0.5 kpc 区域, 南边恒星比北边恒星转的快; 垂直速度在太阳位置内恒星存在压缩运动, 太阳位置外恒星存在整体向上成团运动; 在三维速度的一维径向分布上, 以太阳位置作为分界, 该工作也清楚探测到径向速度的梯度由负到正的径向运动, 垂向速度由负梯度到正梯度的成团运动。王海峰等人还对南北两边速度进行对减, 半定量的描述出这些非对称结构的特性。

  该工作目前认为盘面上非对称结构的产生不太可能由次并合或旋臂所贡献, 垂向速度的非对称特征不太可能是棒或旋臂产生的。翘曲的节点动力学、暗物质晕或者其他更丰富的动力学机制可能主导着这些非对称运动。之前类似的研究只做到9 kpc, 该团队第一次利用LAMOST巡天数据往外再推了4 kpc, 看到了很多新的运动学分布特性。值得一提的是,在该工作发表不久,Gaia 第二批数据释放后的结果几乎完全证实了这份工作的主要结果,由此我们也可以看到LAMOST海量光谱数据广阔的科学应用前景。目前该团队正在利用LAMOST DR5 和Gaia DR2数据进行更多的研究,他们不仅重构出了当前结果,而且揭示出了直到20kpc的星系震荡学运动特征。

26   2018-10-13 15:20:23.31 云南天文台在LAMOST双星研究方面获进展 (点击量:0)

        近期,中国科学院云南天文台双星与变星研究团组研究员钱声帮等人利用我国郭守敬望远镜(LAMOST)的光谱巡天资料,对两种不同类型的双星(EA和EW型)进行了详细的分析与研究。相关研究成果以《LAMOST食双星的物理特性与演化状态》为题在美国《天体物理杂志增刊》上发表。该工作给出了12000颗左右双星的光谱型及恒星参数,首次揭示了这两类双星的各种统计关系和演化联系,并给出了EW型相接双星的新分类。

  EA型双星通常是轨道周期较长的分离双星系统,而EW型相接双星是两颗子星靠得很近并拥有一个对流公共包层的强相互作用双星(如图1所示)。其物理特性和形成演化一直是天体物理中未解决的难题之一。随着多个国际测光巡天项目的开展,已发现的EA和EW型双星有近70000颗,然而已知的光谱数据则非常少。钱声帮等人对LAMOST双星数据(DR4 和DR5)进行了详细的分析。图2显示了LAMOST双星光谱型与前人得到的光谱型的比较。结果表明它们是很相符的,揭示了LAMOST双星数据的可靠性。

  利用LAMOST的光谱巡天数据,钱声帮等人给出了近12000颗EA和EW型双星的光谱型,并获得了7000多颗这两类双星的恒星大气参数。这些参量为双星的进一步研究奠定基础,可作为双星测光解轨分析研究的输入参数。图3显示了EA和EW型双星的表面重力加速度(log g)和金属丰度(Fe/H)分布的比较。从图3可以看出,两类双星表面重力加速度的峰值和分布相同,EW型双星通常比EA型双星具有较低的金属丰度。这些揭示了EA型双星是EW型相接双星的前身天体,后者是由前者通过情况A的物质交流演化而来的(物质交流发生在主序阶段)。图4给出了EA和EW型双星的表面重力加速度(log g)和金属丰度(Fe/H)与轨道周期间的统计关系。通过详细的比较分析,钱声帮等人提出当今宇宙中的相接双星可分为3类,它们具有不同的物理特性和形成机制。相关结果为不同类型双星形成和演化的进一步系统研究奠定了基础,具有重要的科学意义和价值。

27   2018-10-13 15:48:31.253 武汉岩土所二氧化碳在粘土中扩散行为的分子模拟研究获进展 (点击量:0)

        CO2的地质封存是实现温室气体减排的重要途径,容量巨大的地下咸水层是实现CO2封存的主要场所。粘土是一种致密富含微孔的矿物,地下富含粘土的岩层一方面可吸附大量的CO2,实现CO2封存,另一方面由于含有粘土的致密盖层具有极低的渗透率,可有效防止注入CO2的逃逸。因此研究CO2在粘土中的运移特性对评估CO2的泄露风险具有重要意义。

  由于粘土是一种渗透率极低的致密矿物,一般认为扩散是气体运移的主要方式。扩散系数是衡量气体扩散能力的最重要参数。一般实验测量的扩散系数为Fick扩散系数,且粘土的微孔主要以分子层间微孔,难以实验上直接测量。

  中国科学院武汉岩土力学研究所副研究员胡海翔首次采用分子动力学研究了CO2在粘土层间孔隙中各种扩散系数,尤其是M-S和Fick扩散系数随地质条件(压力,含水量,温度)的演化。与通常自扩散系数随浓度(压力)增加单调减小不同,受粘土自由体积的影响,CO2自扩散系数随CO2压力先增后减。CO2的M-S和Fick扩散系数随着CO2压力,含水量和温度的升高单调增加。基于自扩散系数和M-S扩散系数,研究人员提出了表征CO2分子间扩散耦合强度参数:它首先随CO2浓度增加,但当浓度超过2(分子/单位晶胞)时开始减少,与粘土自由体积的变化一致。这说明当地层含水量一定时,随着CO2埋藏深度的增加,CO2扩散加快,泄露风险增加,降低含水量有利于减小其泄露风险。该研究在分子水平上揭示了CO2在粘土中扩散的微观机制,并提供了实验上难以测量的扩散系数,为预测气体运移,评估CO2泄露风险提供重要依据。

  该研究获得了国家自然科学基金和国家重点研发计划的资助。该成果发表在《科学报告》(Scientific Reports)期刊上。

28   2018-10-13 15:59:07.123 苏州医工所召开“CRP侧向流免疫层析试纸条及其配套用全自动荧光免疫检测仪器”项目验收会 (点击量:0)

        7月22日上午, “CRP侧向流免疫层析试纸条及其配套用全自动荧光免疫检测仪器”项目验收会在苏州医工所召开,项目甲方苏州鼎实医疗科技有限公司代表、苏州医工所项目组和计划与质量处相关人员参加会议。

  计划处副处长郭智慧主持会议,首先概述了项目情况,本项目合同自2013年8月正式签署,至今已近5年,在鼎实医疗和苏州医工所项目团队的密切合作下,全自动荧光免疫检测仪器在2017年已取得医疗器械注册证,已迭代开发至第二代产品,2018年3月在第十五届检验医学暨输血仪器试剂博览会上该仪器成功亮相,引起市场高度关注;配套试纸条产品也已开发完成,性能稳定,生产场地、工艺均已具备,目前正在注册办证过程中,预计2018年底能够取得注册证。项目已达到预期目标和成果,具备验收条件。

  接下来,项目分系统负责人尹焕才和程文播(钱庆)分别代表试纸条组、仪器组,向参会人员总结汇报了设计开发过程与结果,涵盖了从设计输入(需求分析、法规标准调研等)、方案评审、详细设计、设计验证(性能指标、老化耐久、电气安全、EMC等)直至设计开发输出(设计文件、工艺文件、物料清单、生产仪器清单、注册文件等)的全过程,以及整个项目期间的经验教训和体会感悟。

  经参会鼎实医疗代表审议项目总结报告、技术文件,并与项目组进一步讨论后,认为项目完成了合同规定的全部研究内容,各项指标达到合同要求,验收资料完整,同意项目通过验收。

  苏州鼎实医疗科技有限公司总经理席秋子表示,5年来,此项目得到了苏州医工所的大力支持,配备了大量的高水平研发人员,双方在良好信任和积极沟通的基础上,充分发挥人才互补,鼎实医疗派出的研发人员长期加入医工所项目组共同开展研发工作,不仅将项目设计开发、转产、注册办证过程中遇到的困难纷纷化解,还协助鼎实医疗培养了一支具备接产转产能力的研发生产队伍。希望能将鼎实医疗与医工所的合作转化模式作为样本,持续部署新的合作项目,助力医工所构建“人才、科技、产业、资本、市场”五位一体的集团式新型研发机构。

29   2018-10-13 16:01:24.14 2m自适应光学望远镜项目通过出所验收交付用户 (点击量:0)

        2018年7月13日,由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所(简称长春光机所)承担的2m自适应光学望远镜出所验收评审会在长春光机所举行。来自中科院国家天文台、长春光机所、用户单位等专家出席评审。长春光机所副所长王建立、项目负责人陈涛研究员及项目科研骨干等30余人参加了此次出所评审会。

  会上,李洪文研究员代表项目组作了项目研制总结报告,对项目研制过程中的关键技术攻关、系统集成与装调检测、质量管理、软件工程化、试观测阶段的成果等方面进行了详细总结汇报。

  该项目主镜采用长春光机所自主研发的比刚度高、导热系数高的SiC材料,突破了高精度凝胶注模成型、无裂纹干燥、无应力反应连接、真空烧结等关键核心技术与工艺,成功研制出目前世界上工程应用的最大口径2m单体SiC反射镜镜坯。采用应力盘组合磁流变等先进加工技术,制造出面形精度优于λ/42的2mSiC反射镜主镜。针对SiC主镜比刚度大、热膨胀系数大的特点,主镜采用了基于Kinematic原理的柔性支撑系统,既可以保证输出指定的支撑力,又可以减小温差带来的影响,支撑后的面形精度优于λ/40。为实现高精度指向和跟踪控制,2m望远镜跟踪架采用了自主研发的大接触角双排异径球轴承,在国内首次使用万牛米级无刷永磁同步力矩电机驱动,结合矢量控制技术,采用自适应结构滤波与加速度反馈相结合的先进控制策略,达到了对恒星0.04″(RMS)的跟踪精度。实现自主研制的液晶自适应光学系统突破了高速液晶材料合成技术、大数据量的高速波前处理技术、高速液晶校正器、高速倾斜镜等技术,系统校正频率达到了2000Hz,实现了0.2″双星的高分辨率成像,是目前国内工程应用的最大规模液晶自适应光学系统。

  与会专家在听取汇报和详细质询后,现场观看了设备运行情况,对项目完成情况和实际应用表示了充分肯定,评审组一致通过项目出所验收,建议该望远镜尽快实现外场安装调试,早日产出科学成果。

  2m自适应光学望远镜成功研制,有效地验证了大口径SiC反射主镜制造及其支撑、自适应光学、精密跟踪控制、系统装调与检测等地基大口径光学望远镜关键技术,为长春光机所研制更大口径的地基光学望远镜奠定了坚实基础。

30   2018-10-13 17:53:43.873 安光所在卷云消光特性研究方面取得新进展 (点击量:0)

        近期,安光所大气光学中心科研人员王珍珠等人与俄罗斯大气光学所Anatoli Borovoi教授团队合作,在卷云的消光特性研究方面取得新进展。该研究将为地球辐射研究提供数据支持。  
  卷云是高云的一种,位于地球大气的对流层中上层和平流层的下层,在全球能量平衡、辐射收支和气候变化中起着重要作用:一方面卷云反射(或散射)太阳辐射,使到达地表和大气的能量减少,冷却大气;另一方面卷云吸收地表和大气发射的长波辐射,加热大气。卷云在全球的覆盖率超过30%,主要由非球形的冰晶粒子组成,并且冰晶粒子的大小和形状随着高度变化而变化,因此,需要从探测和理论方面对卷云的辐射和微物理特性加以研究,以满足地球辐射研究的实际需求。
  中俄科学家首次利用物理光学近似方法从理论上计算了卷云消光矩阵与入射波长、入射方向、冰晶尺寸和冰晶取向的依赖关系。研究表明,在可见光和红外光区域,卷云消光矩阵的非对角元可以忽略,其消光特性可以用指数规律精确描述。  

  该研究得到了国家基金委中俄国际合作交流项目(41511130028)、中科院国际人才计划(2016VEA044)、中科院青促会以及中科院国际科技合作-俄乌白专项等项目支持,研究结果发表在美国光学学会(OSA)下的OPTICS LETTER上。

31   2018-09-10 10:57:55.983 科学家发现首个非致密结构的零线性压缩材料 (点击量:0)

  近日,中国科学院理化技术研究所研究员林哲帅、博士姜兴兴等通过理论推导得到了非致密结构材料中零线性压缩现象发生的条件,建立了理论模型,提出具有类似中国传统木匠文化中“鲁班凳”结构特点的材料能够产生零线性压缩性。相关研究结果发表在《先进材料》上。

  林哲帅、姜兴兴等人通过大规模结构搜索,利用北京同步辐射光源,发现并证实了首个具有非致密结构的零线性压缩材料AEB2O4。科研人员结合AEB2O4的线性零压缩性质与良好的光学性能,对其在高压力涨落环境下应用的高精度光学传感器件进行了设计。

32   2018-10-13 17:57:43.693 理化所等发现液态金属焊接纳米颗粒效应并获系列应用技术进展 (点击量:0)

        近期,中国科学院理化技术研究所与清华大学联合研究小组,首次报道了液态金属焊接纳米颗粒效应。在题为《基于液态金属模板电化学焊接效应实现薄层导电多孔纳米金属网》(Tang et al., Thin, Porous, and Conductive Networks of Metal Nanoparticles through Electrochemical Welding on a Liquid Metal Template, Advanced Materials Interfaces, 2018: 1800406)的论文中(封面文章),研究组首次发现,将包裹有金属纳米颗粒的液态金属小球置于碱性溶液中时,原本分散的颗粒会以自组织方式被连接成纳米多孔网状结构且易于剥离下来(图1)。究其原因,是在碱性溶液中,液态金属界面呈还原性,而铜纳米颗粒表面由于氧化会形成氧化物;二者在溶液中电化学势不同,体系于是发生电化学反应,由此造成纳米颗粒表面的氧化物被还原,进而导致新生成的金属铜将周围铜颗粒牢牢粘结到一起。这一过程如同经典的金属焊接一般,因此研究小组将其命名为“液态金属焊接纳米颗粒效应”。

  颗粒网状物具有良好的机械强度,由此可将其从液态金属表面剥离开来并转移到其它基底上。通过测量这一类特殊的由金属颗粒组成的薄膜多孔材料的导电性,发现其与普通金属导电材料不同:体系中存在一种由电场导致的电阻降低特性;当电压过高时,测试电阻会突然增大数个量级,说明过高电压会导致颗粒网的导电性失效。深入研究揭示,造成电阻降低的原因在于外加电场下静电作用会使部分分开的颗粒网连接到一起增加了导电通路;而电阻骤升的原因则是大电流下电迁移作用增强,使得颗粒连接断开而失去导电能力。以上发现促成了利用液态金属编织微米厚度多孔导电颗粒网方法的建立,由此获得的新材料具有良好的机械强度和独特的电学性能。

  此外,在联合小组发表的另一篇题为《铜离子激发的自生长液态金属蛇形运动》(Chen et al., Self-Growing and Serpentine Locomotion of Liquid Metal Induced by Copper Ions, ACS Applied Materials & Interfaces, DOI: 10.1021/acsami.8b07649)的论文中,研究组首次发现了一种崭新的自生长液态金属蛇形分散效应。在前期研究中,液态金属自驱动机器、表面Marangoni流动以及周期性自激振荡效应等现象相继被发现和解释。然而,因为液态金属巨大的表面张力,这些变形行为更多是作为一个整体呈现。此次发现的效应,则是一种不同于以往的大尺度液态金属离散变形与蛇形运动,革新了人们对液态金属空间构型转换方式的认识。

  研究表明,在酸性铜盐溶液中,一团液态金属可以自发生长出大量细条状的伪足并像蛇一样运动(图2)。此现象背后的机理主要在于,因置换反应所形成的无数个微小的Cu-Ga原电池产生于液态金属和铜盐溶液界面处,这会改变液态金属的表面张力,从而产生不平衡的界面压差,最终导致了蛇形运动的发生。这里,溶液的酸性对实验结果影响巨大。在合适的酸性条件下,可通过调节酸性的强弱去控制蛇形液态金属的生成和运动速度。而且,此蛇形运动可被多次激发,大大增加了运动的持久性。研究进一步揭示,酸性铜盐溶液这一独特环境保证了无数的铜颗粒可以被持续稳定地析出和吞噬,此类动态平衡是蛇形分散运动现象得以发生的深层次原因。该现象丰富了液态金属物质世界的科学图景,进一步拓展了近年来兴起的液态金属柔性机器的理论与技术内涵。

  除上述基础发现外,联合小组近期还在液态金属先进应用技术研究方面取得系列新进展,先后针对肿瘤治疗用生物医学新材料(图3,Wang et al., Advanced Healthcare Materials, 2018)、高性能电子墨水(图4,Chang et al., Advanced Materials Interfaces, 2018)、可穿戴医疗(图5,封面文章,Guo et al., Adv. Eng. Mater., 2018)、可拉伸皮肤电子(图6,Guo et al., Science China Technological Sciences, 2018)以及柔性机器人传感与控制(图7,Guo et al., Smart Materials and Structures, 2018)等新兴领域的紧迫现实需求发展出系列重要实用技术。

  以上研究得到中科院院长基金与前沿科学项目及国家自然科学基金重点项目资助。

33   2018-10-17 20:22:27.327 米级单壁碳纳米管薄膜的连续制备及全碳电路研制获得突破 (点击量:0)

        单壁碳纳米管具有优异的力学、电学和光学性质,在柔性和透明电子器件领域可作为透明电极材料或半导体沟道材料,因此被认为是最具竞争力的候选材料之一。开发出可高效、宏量制备高质量碳纳米管薄膜的方法已成为该材料走向实际应用的关键难题。首先,迄今制备的单壁碳纳米管薄膜的尺寸通常为厘米量级,批次制备方式不能满足规模化应用要求。其次,由于在碳纳米管薄膜制备工艺过程中通常会引入杂质和结构缺陷,使得薄膜的光电性能劣化,远低于理论预测值。因此,发展一种高效、宏量制备高质量单壁碳纳米管薄膜的制备方法具有重要价值。

  近日,中国科学院金属研究所先进炭材料研究部孙东明团队与刘畅团队合作,提出了一种连续合成、沉积和转移单壁碳纳米管薄膜的技术,实现了米级尺寸高质量单壁碳纳米管薄膜的连续制备,并基于此构建出高性能的全碳薄膜晶体管(TFT)和集成电路(IC)器件。研究人员采用浮动催化剂化学气相沉积方法在反应炉的高温区域连续生长单壁碳纳米管,然后通过气相过滤和转移系统在室温下收集所制备的碳纳米管,并通过卷到卷转移方式转移至柔性PET基底上,获得了长度超过2 m的单壁碳纳米管薄膜。对该过滤沉积过程进行流体仿真,其结果表明当调节出气口速度使抽滤过程处于平衡状态时,该过滤系统中的气流呈现出均匀的气流速度分布(图1)。通过该方法制备的单壁碳纳米管薄膜表现出优异的光电性能和分布均匀性,在550纳米波长下其透光率为90%,方块电阻为65Ω/□(图2)。研究人员利用所制备的碳纳米管薄膜构筑了高性能全碳柔性透明晶体管(图3)以及异或门、101阶环形振荡器等柔性全碳集成电路(图4)。

  这是研究人员首次开发出米级长度的单壁碳纳米管薄膜的连续生长、沉积和转移技术,所制备的单壁碳纳米管薄膜及其晶体管具有优异的光电性能,为未来开发基于单壁碳纳米管薄膜的大面积、柔性和透明电子器件奠定了材料基础。该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国博士后科学基金、中国科学院装备研制计划、辽宁百千万人才计划、青年千人计划等项目的支持。单壁碳纳米管薄膜的连续制备技术已获得中国发明专利(ZL201410486883.1),相关论文于近日在Advanced Materials在线发表。

34   2018-10-13 18:05:31.697 北京生科院等绘制出中国人群甲状腺乳头状癌的遗传图谱 (点击量:0)

        近日,中国科学院北京生命科学研究院孙中生研究团队与北京大学肿瘤医院头颈外科刘宝国课题组合作,收集了355对甲状腺乳头状癌的癌组织和癌旁组织样本,运用目标区域扩增子测序技术和RNA目标区域捕获测序技术对癌症样本中的点突变和基因融合做了全面检测,绘制了中国人群甲状腺乳头状癌的遗传图谱。

  甲状腺乳头状癌是内分泌系统中发病率最高的恶性肿瘤,发病率在近30年的时间里上升了3倍。体细胞遗传变异是甲状腺乳头状癌致病的决定性因素,鉴定癌组织的体细胞遗传变异对于甲状腺乳头状癌的精准诊断、治疗和预后判断至关重要。目前,国际上大规模的全基因组重测序和转录组测序已经鉴定出多个甲状腺乳头状癌驱动变异,但研究对象主要是西方人群。由于癌症的驱动遗传变异具有地域和人群的特异性,故而研究中国人群甲状腺乳头状癌的遗传学极为重要。在这项研究中,研究人员运用自主开发的目标区域DNA及RNA捕获测序技术,对355例中国人群的甲状腺癌患者进行了遗传学分析,绘制了中国人群甲状腺乳头状癌的遗传图谱,揭示了中外人群甲状腺乳头状癌遗传图谱的差异。该研究通过整合分析遗传变异和患者的临床病理资料,揭示了发生激酶基因融合的甲状腺乳头状癌患者的基本临床特征,鉴定出了7例新的激酶基因融合事件,为中国人群甲状腺乳头状癌的分子诊断提供了理论依据,为甲状腺乳头状癌的药物治疗提供了新的潜在靶点。

  相关研究成果发表在病理学期刊The Journal of Pathology上。该研究由北京生科院博士研究生梁加龙、博士蔡万世,北京大学肿瘤医院硕士研究生冯冬冬等在研究员孙中生、教授刘宝国的共同指导下完成。该研究得到了国家重点研发计划、国家高技术研究发展计划、国家自然科学基金、阿斯利康中国创新中心等的资助。

35   2018-10-13 18:09:43.437 ATLAS实验发现希格斯粒子底夸克对衰变道,高能所作出关键贡献 (点击量:0)

        欧洲核子中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)上的ATLAS实验于7月9日在ICHEP2018国际高能物理会议上公布了的最新成果:ATLAS合作组首次发现了希格斯粒子的最主要的衰变过程——正反底夸克对衰变(H→bb-bar)。高能所ATLAS组梁志均、石辽珊、刘波、娄辛丑在该项研究中作出了关键贡献。

  希格斯玻色子赋予基本粒子以质量,并可以衰变成不同粒子。之前科学家们已经观察到其衰变成光子对、W玻色子对、Z玻色子和τ轻子对等过程。这些已经观察到的衰变虽有重要意义,但其在希格斯玻色子的衰变中只占不到30%,而希格斯玻色子衰变成一对底夸克,才是其最频繁发生的衰变过程,占比高达58%。观察到这一衰变过程将填补对希格斯粒子认知的一大空白,并将进一步证实解释夸克质量的希格斯机制。

  由于强子对撞机上胶子背景事例数(g→bb-bar)是信号的一千万倍以上,所以该衰变道一直无法被实验观测确认。此次ATLAS实验联合了多个希格斯玻色子产生过程的H→bb-bar分析的结果, 其中包括胶子融合过程(ggF),矢量玻色子融合过程(VBF),W/Z玻色子对伴随产生过程(W/Z+H),顶夸克对伴随产生过程(ttH)。在联合的分析中,ATLAS实验利用统计方法综合了各个分析的结果,最终以5.4倍标准偏差的信号显著度首次发现H→bb-bar衰变道(CONF-HIGG-2018-04)。

  中国ATLAS组的各个单位对此次H→bb-bar衰变道的发现都做出了关键贡献。其中高能所的梁志均副研究员带领其团队主导了矢量玻色子融合过程与的胶子融合过程的H→bb-bar分析(如图),他也被ATLAS合作组任命为该分析的负责人(analysis contact)。高能所团队梁志均、石辽珊、刘波、娄辛丑在该分析的信号触发设计、背景拟合与信号提取等方面做出了主导贡献,并在ATLAS合作组中做了重要的报告(approval talk)。另外,高能所ATLAS组在ATLAS像素探测器的运行维护与数据获取方面做了重要的工作,而像素探测器是有效探测底夸克的硬件基础。 

  高能所ATLAS组的H→bb-bar衰变道研究工作得到中科院启动基金、中科院前沿科学重点研究项目、科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委国际合作与交流基金项目的资助。

  梁志均副研究员于2011年在中山大学物理系获得博士学位。2011年至2015年期间曾分别在英国牛津大学与美国加州大学圣塔克鲁兹分校任职博士后,从事ATLAS实验的数据分析与下一代硅径迹探测器的研发工作,并曾于2012-2013年担任ATLAS合作组的电弱物理组召集人(electroweak convener),主导了ATLAS实验多个电弱物理的研究工作。2016年回国后从事大型强子对撞机 (LHC) 上的ATLAS实验以及环形正负电子对撞机 (CEPC) 的研究工作。

36   2018-09-10 16:35:12.79 “时间折叠”使皮秒级任意序列发生器成为现实 (点击量:0)

从中国科大获悉,该校杜江峰院士领导的科研团队,提出并实现了一种可以突破时钟速度极限的时序发生方法,实现了时间分辨率达5皮秒的任意序列发生器,将高精度时间序列发生功能的时间精度首次提升至皮秒量级。该成果作为头条文章日前发表在《科学仪器评论》上。

37   2018-09-10 16:26:48.393 高质量参考基因组揭示菟丝子寄生习性演化 (点击量:0)

  寄生植物独特的起源、演化和特殊生理生态长期以来吸引着众多研究者的目光。中国科学院昆明植物研究所研究人员以南方菟丝子为对象,通过全基因组和转录组测序,最新获得了首个寄生植物高质量参考基因组。研究结果已在线发表于《自然通讯》杂志。

38   2018-10-15 19:27:47.74 【科技日报】“合肥光源”实现恒流运行 (点击量:0)

        记者从中国科学技术大学获悉,7月25日,国家同步辐射实验室“合肥光源”HLS-II正式实现恒流运行,标志着“合肥光源”HLS-II建设基本完成。作为合肥综合性国家科学中心三大核心大科学装置之一,此次恒流运行模式的实现,也标志着按照二代光源设计建造的“合肥光源”HLS-II达到三代运行水平。

  “合肥光源”是我国首台以真空紫外和软X射线为主的专用同步辐射光源。“合肥光源”建设历经HLS-I、HLS-II两个阶段。HLS-II建设自2010年开始,包括新建直线加速器、储存环和5条光束线站,进一步实施恒流运行、供电系统、高频系统改造及光束线站的性能提升等内容。2016年1月正式运行两年半以来,HLS-II关键运行指标参数达到国际同行装置公认的优秀水平。

  恒流式是同步辐射光源近年来发展起来的高性能运行方式,它是在光束线光闸处于打开状态和用户不中断实验的情况下进行储存环束流注入并维持储存束流的流强变化在1%以内。形象地说,如果同步辐射光源的光是一桶水,用着用着水会变少,衰减运行模式的方式是过一段时间加水一次,而恒流模式则是不停地补一点儿,基本保持恒定水位。用空调运行的方式来形容的话,衰减模式相当于定频空调,而恒流模式则是变频空调。

  “对于‘合肥光源’来说,最重要的一点就是,HLS-II装置始终运行在高流强下,使得平均光亮度和光通量明显提高,从而可大大提高用户实验效率。”国家同步辐射实验室主任陆亚林说。据不完全统计,今年上半年,基于该装置,用户已发表论文176篇,其中一区论文95篇,高端论文数量首次超过论文总数的50%以上。

39   2018-10-15 19:35:33.67 【科技日报】造血干细胞有“刹车” 可为白血病减速 (点击量:0)

        当造血干细胞遭遇青春期,会不会迎来与主人相同的叛逆期?

  7月26日,中国科学院生物化学与细胞生物学研究所(简称中科院生化与细胞所)对外发布,该所周波研究组与上海交通大学郑俊克研究组合作研究给出了答案。研究团队近日在国际知名学术期刊《The EMBO Journal》上发表论文,首度揭示人类青春期起始分泌的脑垂体激素——促黄体生成素在造血干细胞数量稳定维持中的重要调控功能。

  与肿瘤细胞一样,干细胞在体内具有无限增殖的潜力。但与肿瘤细胞不同的是,各个组织的成体干细胞数量处于严密的调控状态。骨髓内的造血干细胞是负责生成人体所有血液细胞的始祖细胞。研究显示,出生后,骨髓内的造血干细胞会进入高速扩增期,而伴随着青春期的起始,这一发育进程驶入了“刹车制动”阶段,造血干细胞的数量开始逐步达到稳定。然而,迄今为止,科学家对于人体如何调控这些成体干细胞的数量仍然一无所知,这种数量调控的生物学意义更是讳莫如深。

  促黄体生成素是自青春期开始由脑垂体分泌的一种激素,它的“本职工作”是参与调控生殖系统的成熟,但在该研究中,科研人员发现促黄体生成素的另一项功能——调节青春期小鼠造血干细胞数量,保持造血干细胞的稳定。研究证明,骨髓造血干细胞感应促黄体生成素的能力在青春期呈指数性增长。研究人员进一步发现,能够感应促黄体生成素的“受体蛋白”直接表达于造血干细胞的细胞表面。一旦造血干细胞失去对促黄体生成素的“感应”,它们会在青春期不断扩增,最终导致骨髓过度造血和白细胞增多症,随之而来的是白血病进程的加速。

  随后,动物实验表明,如果通过基因改造让小鼠的造血干细胞无法“感应”到青春期的促黄体成生素,小鼠骨髓内的造血干细胞将过度扩增,外周血白细胞异常增多,这直接证明促黄体生成素在调控造血干细胞功能过程中发挥着关键作用。此外,研究人员还发现,阻断促黄体生成素的信号将加速白血病的发病速度。

  据悉,这项工作揭示了机体内存在一个隐藏的生物钟:造血干细胞一旦进入青春期就会被“紧急制动”,如果这个“刹车”坏了,就会引发血液疾病甚至白血病。而如何利用这套“刹车系统”干预或防止白血病进程,还有待科学家更深入的研究。

40   2018-10-15 19:39:20.903 攻克阿尔茨海默症迈出关键一步 国产新药完成临床3期试验 (点击量:0)

        新华社上海7月17日电(记者陈芳、董瑞丰)上海绿谷制药有限公司17日宣布,由中国海洋大学、中国科学院上海药物研究所和上海绿谷制药联合研发的治疗阿尔茨海默症新药“甘露寡糖二酸(GV-971)”顺利完成临床3期试验。这是全球首个基于多靶点协同机制的抗阿尔茨海默症药物。此次试验完成,意味着该新药研制已经迈过了最关键的一步。

  阿尔茨海默症俗称老年痴呆症,以大脑认知功能进行性丧失为特征。根据国际阿尔茨海默症协会统计,目前全球共有约4800万患者。国际制药巨头和科研团队多年持续攻坚这一人类健康难题,但16年来没有一款治疗阿尔茨海默症新药通过临床3期试验。

  GV-971的临床3期试验是一项在中国进行的随机双盲、安慰剂对照的36周研究,旨在评估GV-971治疗轻、中度阿尔茨海默症患者(简易智力状态检查量表评分为11-26)的有效性和安全性。临床研究期间,患者口服药物450毫克/次,每日两次。主要疗效终点指标为用药36周后阿尔茨海默症评定量表认知部分的变化情况。结果显示,GV-971在认知功能改善的主要疗效指标上达到预期,具有显著的统计学意义和临床意义。不良事件发生率与安慰剂非常相似,特别是未发现抗体药物常出现的淀粉样蛋白相关成像异常的毒副作用。

  该药物是从海藻中提取的海洋寡糖类分子。不同于传统靶向抗体药物,GV-971能够多位点、多片段、多状态地捕获β淀粉样蛋白(Aβ),抑制Aβ纤丝形成,使已形成的纤丝解聚为无毒单体。最新研究发现,GV-971还通过调节肠道菌群失衡、重塑机体免疫稳态,进而降低脑内神经炎症,阻止阿尔茨海默症病程进展。

  研发团队负责人介绍,GV-971临床3期的阳性结果是研发团队21年努力拼搏的结晶。971早期研发源于中国海洋大学,进一步的深度研发是在中科院上海药物研究所和上海绿谷制药接续完成的。GV-971新颖的作用模式与独特的多靶作用特征,为阿尔茨海默症药物研发开辟了新路径,并有望引领糖类药物研发新的浪潮,对提升我国创新药物研究领域的国际地位具有深远意义。

  据悉,上海绿谷制药将按照流程,于年内向国家药品监督管理局提交GV-971用于治疗轻、中度阿尔茨海默症的上市申请许可。

41   2018-10-15 19:42:43.497 许瑞明课题组揭示组蛋白乙酰转移酶活性调节的新机制 (点击量:0)

        2018年8月9日,《Cell》杂志发表了许瑞明课题组与美国哥伦比亚大学张志国课题组合作完成的研究论文“Multisite substrate recognition in Asf1-dependent acetylation of histone H3K56 by Rtt109”。该工作通过解析真菌特有的组蛋白乙酰转移酶Rtt109与活性调节因子Asf1以及底物H3-H4复合物的晶体结构,并结合大量的生化和遗传学实验,首次揭示了组蛋白伴侣调节组蛋白修饰酶活性的分子机理。这也是染色质领域第一个组蛋白修饰酶与完整底物复合体的结构。

  核小体是真核生物染色质的基本结构单元,是由约146bp的DNA缠绕在核心组蛋白八聚体而形成的。染色质局部结构的动态变化影响着许多重要的生命活动过程,如DNA复制、RNA转录、DNA损伤修复、重组等。组蛋白翻译后修饰是影响染色质结构的重要因素,这些修饰主要发生在组蛋白末端的尾巴上,包括甲基化、乙酰化、磷酸化和泛素化等修饰。

  2007年张志国和许瑞明课题组合作报道了组蛋白H3K56位乙酰化现象,并鉴定出真菌特有的乙酰转移酶Rtt109是催化该修饰的酶(Han et al., Science 2007)。这与之前发现的所有位于组蛋白N-端无规则尾巴的位点都不同,H3K56位于H3的N端α-螺旋结构域内,靠近核小体DNA的进出口。缺少H3K56乙酰化修饰的细胞易发生DNA损伤及染色质重排,认为这与该修饰在DNA复制叉的稳定及核小体成熟中发挥的作用密切相关。更为有意思的是,张志国和许瑞明课题组进一步研究了两种组蛋白伴侣Asf1和Vps75对Rtt109酶活性的调节作用(Han et al., JBC 2007a, 2007b),体外实验表明两种组蛋白伴侣均可与Rtt109形成复合体,但Vps75主要促进了Rtt109在H3K9和H3K27位点的催化活性,而Asf1是促进H3K56位乙酰化的重要调节因子。

  由于Rtt109和Asf1体外复合体的组装存在一定的困难,并且如何排除Vps75的干扰也需要很多的尝试。该项工作中,许瑞明和张志国课题组经过了十余年的努力,巧妙地通过采用缺少Vps75结合部位的烟曲霉的Rtt109,与酵母Asf1和底物组蛋白H3-H4组装了很好的复合体,并成功地解析了该四元复合物与乙酰基供体CoA复合物的晶体结构。从结构中可以看到,H3K56所在的N端α-螺旋被打开,形成一段柔性的loop区,该loop区结合在Rtt109的活性口袋周围,从而使H3K56的侧链伸入活性口袋。有意思的是,尽管组蛋白伴侣Asf1对于H3K56修饰必不可少,但是Asf1与Rtt109之间并没有直接的相互作用。Asf1通过其C端的一个β-strand与组蛋白H4的C端之间形成β-折叠片,稳定了H4末端的一个关键片段,使得底物处于更利于催化的构象进而促进Rtt109的活性。这个结构特性也被进一步的生化和遗传学实验确证是Rtt109发挥功能的必要条件;另外,Rtt109与组蛋白H3的核心螺旋结构的相互作用也是其活性所必需的。这项工作首次揭示了组蛋白修饰酶的多亚基、多底物识别位点的复杂调控机制,为我们理解该类乙酰化酶的底物识别和活性调控机制提供了重要的基础,也为以Rtt109为靶点的抗真菌药物研究提供了线索和依据。

  该工作由中国科学院生物物理研究所许瑞明课题组与美国哥伦比亚大学张志国课题组合作完成。许瑞明研究员和张志国教授为本文的共同通讯作者,许瑞明课题组博士生张林和张志国课题组的Serra-Cardona Albert为本文的共同第一作者。上海光源在晶体衍射数据收集过程中给予了大力支持。该工作也得到了国家自然科学基金创新群体、重大国际合作项目(许瑞明与张志国合作申请),国家973计划、重点研发计划,中科院B类先导计划和北京市自然科学基金的资助。

42   2018-10-15 19:45:37.643 我国科学家发现宇宙中锂丰度最高恒星 (点击量:0)

        8月7日,国际期刊《自然-天文》(Nature Astronomy)在线发表我国天文学家的一项重大发现,以中国科学院国家天文台科研人员为首的团队依托大科学装置郭守敬望远镜(LAMOST)发现一颗奇特天体,它的锂元素含量约是同类天体的3000倍,这是目前人类已知锂元素丰度最高的恒星。

  锂元素是连接宇宙大爆炸、星际物质和恒星的关键元素,一直以来它在宇宙和恒星中的演化都是天文领域的重要课题,然而当代天文学对锂元素的理解还具有很大局限性。富含锂元素的巨星十分稀有,但在揭示锂元素起源和演化上却具有重要意义。遗憾的是,过去30余年天文学家只发现极少量此类天体。

  随着LAMOST落成和巡天计划的开展,其海量恒星光谱观测能力在天文基础研究中逐渐发力,在此次科学发现中发挥了至关重要的作用。这颗新发现的富锂恒星来自于银河系中心附近的蛇夫座方向,位于银河系盘面以北,距离地球约4500光年。国家天文台博士闫宏亮、研究员赵刚、研究员施建荣等人在取得这一重要发现的同时,与来自中国原子能科学研究院、北京师范大学等院所高校的科学家合作,对这颗奇特恒星开展了深入研究。他们发现,这颗恒星的锂元素很可能来自恒星内部的一种特殊的物质交换过程,并结合美国自动行星搜寻者望远镜(APF)的高分辨率光谱和中国原子能科学研究院最新的原子数据,通过模拟再现其内部经历的变化,从而对这颗恒星的锂元素丰度给出合理的解释。

  这一发现改变了人类对天体中锂元素的认知,将国际上锂含量观测极限提高了一倍。同时,这项研究在理论上对锂元素合成和现有恒星演化理论提出了独树一帜的新观点。

  这一成果是我国大型科学装置在前沿基础学科取得突破性进展的又一实例,也是基础研究领域跨学科深入推进合作研究的一次成功尝试。

43   2018-10-15 19:47:57.67 研究揭示发育过程中心脏瓣膜间充质细胞的起源及动态变化 (点击量:0)

        8月15日,国际学术期刊Development在线发表了中国科学院生物化学与细胞生物学研究所周斌研究组的科研成果“Dual genetic tracing system identifies diverse and dynamic origins of cardiac valve mesenchyme”。该研究首次基于Nigri-nox同源重组构建转基因工具小鼠,并利用Nigri-nox和Cre-loxP系统构建了更为精准的双同源重组系统,具有能够在体内同时标记并示踪两群独立的干细胞群能力,并利用此新系统揭示了心脏瓣膜间充质细胞的起源及动态变化。Nigri-nox系统与传统的Cre-loxP系统相结合在体内的成功应用为发育、疾病和再生研究提供了更多的技术选择。

  基于位点特异性同源重组(SSR)系统的遗传谱系示踪技术被广泛用于器官发育、疾病及组织再生研究。目前,多种SSR系统被普遍使用,例如Cre-loxP、Flpe-frt和Dre-rox,使用最普遍的是Cre-loxP系统,当Cre被组织特异性基因的启动子驱动后,Cre表达并识别两个同向的loxP位点,将两个loxP位点之间的转录终止序列切除,从而使转录终止序列后的报告基因正常表达,由于这种切除位于基因组上,具有永久性和不可逆性,因此,所有表达过Cre的细胞群及其子代细胞(无论是否还在表达Cre)都将永久性地被报告基因蛋白所标记。基于这一特性,SSR系统被广泛用于细胞起源和命运研究,开发出新的SSR系统也会极大地拓宽谱系示踪技术的选择空间。

  但是生命体的发育过程极其复杂,不同组织的细胞起源及命运具有多向性和交叉性。虽然Cre-loxP系统已被普遍使用,然而Cre通常与传统的单一报告基因(例如Rosa26-LacZ、Rosa26-tdTomato、Rosa26-GFP)结合使用,Cre被启动子驱动后可使表达Cre的细胞表达一种相应的报告基因,即只能标记并示踪一种细胞类型,这对于生命体复杂的发育、疾病、再生研究是远远不够的。虽然前人基于不同的SSR系统已经开发了多种双系统(或多系统)致力于体内精确的谱系示踪研究(例如R26::FLAP, RC::Fela, R26NZG, RC::FrePe, RC::RLTG),这些系统可归为同一类型,即适用于标记示踪某干细胞群及其亚群这两种细胞类型,而并不具备标记两类独立的干细胞群能力。而开发出一种新的能够同时标记两群独立细胞群的谱系示踪技术对于发育和再生医学研究极其重要。

  为了填补这一技术空白,并开发新的可以应用于体内基因编辑的SSR系统。周斌研究组的科研人员基于Nigri-nox同源重组系统构建了世界上第一只体内受Nigri-nox系统调控的转基因工具小鼠——Cdh5-Nigri小鼠;并将Nigri-nox系统与传统的Cre-loxP系统结合起来,开发了一种可用于体内同时标记示踪两群独立细胞群的新的谱系示踪系统,称之为R26-NLR(Rosa26-nox-loxP-reporter)。R26-NLR报告基因小鼠上包含两个nox位点和两个loxP位点以交错形式存在(nox-loxP-Stop-nox-ZsGreen-polyA-loxP-tdToamto),Cre同源重组酶介导loxP重组使报告基因tdTomato表达,Nigri同源重组酶介导的nox重组使报告基因ZsGreen表达,当Cre和Nigri同时被两种独立的细胞特异性启动子驱动后,可实现在体内同时标记并示踪这两群独立的干细胞类群。标记何种细胞类群完全取决于Cre和Nigri序列之前的启动子,脱离了前人开发的双系统技术的限制。

  为了进一步展示R26-NLR新系统的优势,研究人员利用这一系统探究了在小鼠心脏发育过程中瓣膜间充质细胞的起源及动态变化。哺乳动物心脏包括四组瓣膜,包括两组房室瓣膜(二尖瓣和三尖瓣),两组半月瓣(主动脉瓣和肺动脉瓣)。前人的研究证明房室瓣膜间充质细胞主要来源于心脏心内膜和心脏心外膜,而半月瓣间充质细胞主要来源于心脏心内膜和神经嵴细胞。为了更方便地在同一个体观察相应的两群干细胞群对瓣膜发育贡献的动态变化,研究人员将R26-NLR系统与Tbx18-Cre小鼠(标记心脏心外膜)和Cdh5-Nigri小鼠(标记心脏心内膜)交配得到能够同时标记心脏心外膜和心脏心内膜的Tbx18-Cre;Cdh5-Nigri;R26-NLR三基因型小鼠,通过对小鼠发育各个时间点的取样分析,发现这两群干细胞对房室瓣膜的贡献是动态变化的,E14.5之前,二尖瓣和三尖瓣的腔壁侧瓣膜(与心室壁相接触)间充质细胞主要来源于心内膜,E14.5天之后,随着瓣膜发育,自瓣膜近端到远端逐渐被心外膜分化来源(EPDCs)的间充质细胞所替代,这种细胞更替现象能够一直持续到出生后P7天左右,而二尖瓣和三尖瓣的室间隔瓣膜(与室间隔相接触)间充质细胞从瓣膜开始形成到出生后基本都来源于心脏心内膜。同时,研究人员还获得了Wnt1-Cre;Cdh5-Nigri;R26-NLR三基因型小鼠,在体内同时标记示踪神经嵴细胞(Wnt1-Cre)和心内膜细胞,通过对小鼠发育各个时间点取样分析,发现半月瓣发育中间充质细胞来源的动态变化与房室瓣不同,在发育早期(E13.5左右),主动脉瓣膜间充质主要起源于神经嵴细胞,随着瓣膜发育直到小鼠出生后,神经嵴细胞来源的比例降低,心内膜来源的比例升高,但是并不会被全部替换掉,最终保持3:2左右比例,而肺动脉瓣发育中没有观察到类似的动态变化,基本一直保持3:1左右比例。R26-NLR系统在体内研究的成功应用展现了其在解决多细胞起源科学问题中的应用前景,而且也为更加准确的谱系示踪技术提供了可靠的技术思路。

  该研究工作在研究员周斌的指导下,由研究生刘扩等完成,得到了香港中文大学教授吕爱兰、美国加州大学教授Sylvia Evans等的大力支持,同时得到中科院、国家基金委、国家科技部、上海市科委等的资助。

44   2018-10-15 19:50:28.39 上海光机所在X射线波段的中国太极相移全息成像研究方面取得新进展 (点击量:0)

        上海光机所高功率激光物理联合实验室张军勇课题组针对X射线相移全息,首次构造了多焦点的相移中国太极透镜,在光学段实验验证了基于中国太极透镜的相移无透镜傅立叶变换全息成像技术。

  由于衍射极限的客观存在,为了实现更高分辨率的光学成像,最直接简便的一个途径是采用更短波长的光源。随着近年来同步辐射、自由电子激光器和核激励X射线激光的迅速发展,相干X射线已广泛应用于生物细胞成像、材料的无损检测、晶体结构的衍射分析以及X射线显微等领域。

  波带片作为一类衍射透镜,却难以实现弱相位物体的直接成像,这归因于探测器只能响应光强的变化。全息无疑是众多相位物体测量与成像的优选方法之一,各类功能多样的X射线器件的缺乏使得共光路的无透镜傅立叶变换全息成为较早应用于X射线波段的全息技术,而像光学段常用的相移全息却难以在X射线实现。课题组基于中国太极图,引入阴阳相位的衍射竞争理念,设计了一类具有多层相移焦斑的中国太极透镜,因是振幅型衍射透镜,适用于相移X射线全息术。对于EUV及更长的相干光波段,可以设计成高衍射效率的位相型衍射透镜,以方便较弱信号的检测与成像。通过鉴别率板和椭圆涡旋焦斑等实验验证了上述提出的相移全息技术。

  该项研究得到了国家自然科学基金和中科院青年创新促进会的支持。上述相关工作已发表在学术期刊OpticsLetters (Opt. Lett. 43, 4085, 2018)。(高功率激光物理联合实验室)

45   2018-10-15 19:55:44.563 JGR-Atmospheres:叶尔羌河上游流域高山区降水反演及其对径流模拟的影响 (点击量:0)

        青藏高原快速升温以及冰川的加速消融,引发了人们对未来水资源安全的担忧,特别是以冰雪融水为主要补给源的干旱区。第三极水循环和水资源的变化对当地及下游地区的经济和社会发展具有重要的影响。其中,叶尔羌河是第三极的典型冰川流域,也是塔里木河最长的一条支流,是与塔里木河仍有水力联系的三条支流之一,灌溉着新疆最大(全国第四)的灌区,是下游经济建设的命脉。利用水文模型模拟和预测流域关键水文过程,是研究第三极水文水资源对气候变化响应的主要方法,然而由于山区观测站点极度缺乏,气象输入的不确定性成为模型不确性的最大来源。叶尔羌河流域由于地形复杂且地势较高,难以进入进行实地观测,在卡群站以上的上游流域仅有一个长期国家气象站,难以代表整个流域的降水、气温情况。因此,这种高山区降水、气温等气象信息缺乏的状况,在叶尔羌河上游流域更为突出,这极大地阻碍了冰川水文模型在该流域的应用。

  针对这一难题,慕士塔格西风带环境综合观测研究站在不同海拔高度布设了水文—气象—冰川观测网。中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心、青藏高原研究所苏凤阁研究员课题组的阚宝云博士及合作者利用这些实测气象数据获得了降水梯度和气温梯度,进而反演出了具有流域代表性的气象数据;同时,还利用冰川物质平衡观测数据计算出了冰、雪度日因子。这使得在叶尔羌河上游流域成功搭建含有冰川模块的VIC-Glacier水文模型,并对流域的水文过程进行合理模拟成为可能。研究结果表明:1)基于观测的降水-气温梯度校正可有效提高高山区流域降水、气温的合理性(图1);2)冰川融水是叶尔羌河上游流域主要径流补给成分,约占流域总径流的52%(图2);3)60%以上的流域总径流来自于海拔5000 m以上区域,其中63%来源于冰川融水(图3);4)冰川融水径流、中-高海拔地区径流和暖季温度是控制1965-2015年流域总径流变化的主要因素,但降水补给径流、融雪径流和低海拔地区的径流对流域总径流的影响逐渐增大(图4)。本研究首次基于地面实测明晰了叶尔羌河上游高山区降水的量级及其时空分布特征,填补了该冰川流域高山区降水未知的空白,使流域水文过程模拟和产流机制分析成为可能。

  该成果发表在Journal of Geophysical Research: Atmospheres,论文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2017JD028055。

  以上研究得到了“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”专项(XDA20060202),中国科学院国际合作局对外合作重点项目(131C11KYSB20160061),及国家自然科学基金项目(91747201)的资助。

46   2018-10-15 20:33:04.973 上海光源与故宫博物院合作研究取得系列进展 (点击量:0)

        近期,上海光源与故宫博物院联合开展的文物研究工作取得了一系列重要成果。

        8月13日,《科技日报》头版报道了该团队在清乾隆时期紫金釉中发现高纯相、大粒径ε-Fe2O3晶体的研究成果。该项研究成果由上海光源与故宫博物院合作完成。研究发现,在故宫出土的清乾隆时期紫金釉中布满了大粒径、高纯度的亚稳相ε-Fe2O3晶体。其大小及分布均匀、发育良好,且釉层呈现清晰的多层结构特征。紫金釉属于中国古代高温瓷器,其图案精美、质感晶莹,风靡世界。瓷釉独特的质感和色调源自于釉层特殊的微观结构,即矿物原料在烧制过程中经过复杂的物理化学变化形成的物相结构。研究其结构特征,对于揭示其产地来源、原料选择、烧制工艺以及古代材料学的研究具有重要的科学价值。之前,有研究机构曾发现,宋代建窑遗址出土的瓷釉中也存在稀有的亚稳相ε-Fe2O3晶体。ε-Fe2O3晶体具有优异的电磁响应性能。自1934年首次发现这种特殊晶体以来,制备大粒径纯相的ε-Fe2O3晶体一直都是现代材料科学的一个难题。高铁瓷釉中不断发现的ε-Fe2O3晶体,显示了中国古代陶瓷工艺技术的精良可控以及传承与进步,对于现代材料的制备也有重要的借鉴价值。该研究工作发表在《美国陶瓷学会会刊》(J Am Ceram Soc. 2018; doi.org/10.1111/jace.15759)。

        玻璃珠是古代便于携带的装饰物,它承载了不同地域、时代的工艺特点等信息,对它的研究,有助于了解古代不同区域物质文化交流。在古丝绸之路与新疆省山普拉墓地遗址玻璃珠制作工艺研究中,研究人员利用高分辨显微CT显示了玻璃珠内部的三维结构,尤其是气孔三维结构,为揭示玻璃珠的制作工艺提供了直接的证据。同时结合化学组分分析,可以推测玻璃珠的来源产地及大致生产时期。该研究为古丝绸之路贸易和文化的研究提供了新的依据。该研究工作发表在《考古学与人类学》杂志(Archaeol Anthropol Sci 2017,doi.org/10.1007/s12520-017-0582-6)。

        传统建筑彩画的科学分析主要采用光学显微镜进行材质分析,但有一定的局限性。而红外谱学显微技术可以更准确地提供无机和有机组分的面分布信息。在故宫东华门清代天花制作原料及工艺的研究中,研究人员利用同步辐射红外谱学显微成像等技术,证实清代早期天花使用的材料与中国卷轴画相似,清代晚期天花由石膏、方解石和白铅所组成的预备层代替了蚕丝层,不同时期的天花使用了不同的材料和制作工艺。该研究工作收录在2017纽约建筑彩绘研究国际会议论文集中(Macro to Micro: Examining Architectural Finishes, ISBN: 9781909492608, London: Archetype, 2018.)。

        上海光源和故宫博物院的合作历史,最早可以追溯到上海光源运行开放初期。2016年12月上海光源与故宫博物院签署合作协议,同时成立上海光源-故宫博物院联合实验室。近年来,在双方单位的大力支持下,双方科研人员紧密配合,合作研究工作全面深入展开,研究成果不断产出。

        以上工作得到了上海大科学中心高端用户研究课题、上海光源重点用户课题、国家自然科学基金及大装置联合基金的支持,主要实验工作在BL14W、BL14B、BL13W、BL01B、BL15U等线站完成。

47   2018-10-16 20:04:58.637 离子液体调控WO3相变及神经形态器件研究取得进展 (点击量:0)

        离子液体调控因为强大的电荷调控能力吸引了研究人员的广泛关注,可以用来实现许多新颖物理现象的人工调制,比如金属-绝缘体相变、磁性相变、超导转变等等。随着研究的不断深入,人们逐渐发现在离子液体门电压作用下,除了净电荷的作用外,尤其在氧化物里常常伴随着复杂的离子插入/脱出过程。
  中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心光物理重点实验室金奎娟研究员和杨国桢院士领导的L03组一直致力于激光分子束外延方法制备高质量的过渡金属氧化物薄膜及其物性调控的研究。该课题组葛琛副研究员通过离子液体调控LSMO薄膜实现了四个量级以上的电阻变化,并提出离子液体中的水与氧化物之间电化学离子交换过程起主要作用(Adv. Mater. Interfaces 2, 1500407 (2015));之后,为了进一步揭示调控过程的具体机制并寻求器件应用,选择可以容纳大量插入离子的A位缺失钙钛矿结构WO3作为模型体系进行研究取得了一些进展。
  我们利用激光分子束外延生长方法制备WO3外延薄膜,并在异质结界面上首次发现了十分罕见的线缺陷,随着衬底应力的变大线缺陷会越来越多。理论计算结果表明,线缺陷是其应力释放的一种方式,界面上的线缺陷对薄膜材料性质有着重要的影响,通过压应力沿着线缺陷能够实现一维导电通道。该工作作为当期的Highlighting Research发表在J. Mater. Chem. C 5, 11694 (2017),引起了《物理》杂志编辑的关注在2018年第7期作为封面转载报道,并在目次页重点评述。
  我们将WO3薄膜制备离子液体晶体管,系统研究了离子液体中调控WO3的物理机制。当门电压小于水的分解电位时离子液体调控主要是静电场效应起作用,撤掉门电压WO3沟道电导立刻恢复,可以模拟突触的短程记忆过程;当门电压小于水的分解电位时离子液体调控主要是电化学效应起作用,伴随着氢离子在WO3薄膜A位空隙的插入,撤掉门电压WO3沟道电导仍然能够保持住,对应着突触的长程记忆过程。大量氢离子的插入诱导材料绝缘-金属相变,其电荷密度调控可达到1016 cm-2。基于以上的原理,我们对突触晶体管的短程可塑性、长程可塑性、脉冲时间依赖的可塑性等重要指标进行了系统研究。该研究工作对基于电解质栅极的低能耗人工突触晶体管的设计和性能改善具有重要的参考意义,发表在Adv. Mater. 1801548 (2018)。
  以上工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院等项目的资助,葛琛感谢中国科学院青促会的支持。完成该工作的博士生包括杨景婷(材料制备及器件测试)、马超(理论计算)、杜剑宇(器件制备)等等,主要合作者包括物理所谷林研究员团队(STEM)、孟胜研究员(线缺陷理论)。

48   2018-10-16 20:07:14.99 科学家首次在铁基超导体中发现马约拉纳任意子 (点击量:0)

        近期,中国科学院物理研究所、中国科学院大学高鸿钧和丁洪领导的联合研究团队利用极低温-强磁场-扫描探针显微系统首次在铁基超导体中观察到了马约拉纳零能模,即马约拉纳任意子。该马约拉纳零能模纯净度高,能在相对更高的温度下得以实现,且材料体系简单。该成果对构建稳定的、高容错、可拓展的未来量子计算机的应用具有极其重要意义。相关研究成果于8月16日在线发表在《科学》(Science)上。

  1937年,意大利理论物理学家Ettore Majorana预言了自旋为1/2的中性费米子,其反粒子是它本身,并认为是一种基本粒子。之后人们把这种神奇的粒子称为马约拉纳费米子,并猜测构成物质世界的基本粒子中的中微子有可能是马约拉纳费米子,但目前尚未得到实验上的证实。马约拉纳费米子不带电荷,理论上认为马约拉纳费米子是由粒子及其反粒子构成。近年来,理论研究表明在凝聚态物质中也可能存在遵守马约拉纳性质的准粒子,被称为“固体宇宙”中的马约拉纳费米子。当一个马约拉纳费米子被束缚在一“点”上时,会变成两个马约拉纳任意子,具有奇特的非阿贝尔统计,可用来构造拓扑量子比特,应用于自容错的量子计算机。

  量子计算机相较于传统计算机具有更快的运行速度与更大的计算量。然而,制约量子计算机发展的一个重要因素就是传统的量子比特特别容易受到外界环境的干扰而发生退相干,从而导致计算的失败;而基于马约拉纳的任意子的拓扑量子计算机对于环境的这种局部扰动有很强的抗干扰能力,自身带有高容错的秉性。因此,在材料中发现马约拉纳任意子对构建高度稳定的量子计算机具有重要意义。

  在凝聚态物质中,人们在多种系统中尝试发现马约拉纳费米子,但具有非常大的难度和挑战性,也是国际科技界激烈竞争的战略制高点之一。理论上预言在p波超导体的激发态中可以找到马约拉纳费米子,然而至今仍缺少直接证据证明p波超导体的存在。2008年,傅亮等人指出,当把拓扑绝缘体和超导体放在一起时,这个系统就具有类似p波超导体的性质。基于该思想,2012年荷兰代尔夫特理工大学Kowenhoven研究组,2014年美国普林斯顿大学Yazdani研究组,2015年上海交通大学贾金锋研究组,2016年丹麦玻尔研究所Marcus研究组,分别宣称找到了马约拉纳任意子的证据。2017年美国加州大学王康隆、斯坦福大学张首晟等人在量子反常霍尔效应体系发现了半个量子电导,提供了马约拉纳费米子的证据。然而,这些马约拉纳任意子/费米子存在的体系都需要构造异质结构,其工艺复杂,并且需要极低温(小于1K)条件。近期,中国科学院物理研究所丁洪领导的国际合作团队,首次在铁基超导体(FeTe0.55Se0.45,Tc=15K)中发现超导拓扑表面态,其中最有力的证据发表在2018年3月的《科学》上。

  这次关于马约拉纳零能模探索的重大突破,物理所、国科大高鸿钧研究组博士研究生王东飞、范朋等与丁洪研究组博士研究生孔令元等,利用高鸿钧研究组自主设计、集成研制的超高真空-极低温-强磁场-扫描隧道显微镜-分子束外延-低能电子衍射联合系统,对美国布鲁克海文国家实验室顾根大研究组提供的高质量FeTe0.55Se0.45样品展开了系列探索,并与美国麻省理工学院的傅亮进行了理论合作。研究发现,在该样品的磁涡旋中心“点”存在不随空间位置劈裂的零能束缚态,变温以及变磁场的数据最终确定位于磁涡旋中心的束缚态即为马约拉纳任意子,并且不与其它的准粒子态混合,马约拉纳成分纯度很高。进一步实验发现该马约拉纳任意子在6T以下磁场以及4K以下温度都能稳定存在。

  这是首次在单一块体超导材料中发现高纯度的马约拉纳任意子,能在相对高的温度下实现,不容易受到其他准粒子的干扰。同时,这也预示着在其它的多能带高温超导体里也可能存在马约拉纳任意子,为马约拉纳物理的研究开辟新的方向。该马约拉纳零能模具有高纯度、高温度的特点且结构简单,更容易实现对马约拉纳任意子的编织操纵,对构建稳定的、高容错、可拓展的未来量子计算机的应用具有极其重要意义。

  王东飞、孔令元和范朋为该论文共同第一作者,高鸿钧、丁洪为共同通讯作者。该研究得到了科技部、国家自然科学基金委和中科院的支持。

49   2018-10-16 20:24:53.907 深圳先进院在超声神经调控领域取得重要进展 (点击量:0)

        近日,中国科学院深圳先进技术研究院医工所郑海荣团队在超声神经调控方面取得新进展,相关研究On-Chip Ultrasound Modulation of Pyramidal Neuronal Activity in Hippocampal Slices发表在Advanced Biosystems杂志上,并被选为封面文章(Outside Front Cover)。 

  近些年,超声神经调控作为新型无创的神经调控技术得到广泛关注,有望为神经精神疾病的干预治疗提供新的临床解决方案。郑海荣团队针对神经元、秀丽隐杆线虫、啮齿动物、非灵长类动物的超声调控内在机制及干预治疗开展了全面的研究并研制多种跨尺度超声神经调控仪器。

  超声神经调控的内在机制尚不清楚,同时由于传统超声探头体积大,与电生理及钙成像系统兼容性差,进一步限制了超声神经调控机制的研究。研究人员设计利用自主研发的新型超声神经刺激芯片,建立了兼容离体脑片膜片钳记录的实验系统,并以离体海马脑片作为研究对象。研究结果表明,在超声作用下,海马椎体神经元能被超声激活产生动作电位,并随着超声强度的增加,动作电位发放频率相应提高。同时,超声刺激的机械效应能直接增强神经元钠离子内流,从而显著提高神经元兴奋性。另外,超声刺激改变了钠通道生物动力学特性从而提高通道开放效率。在通道激活过程中,超声刺激显著降低通道激活阈值;在通道失活过程中,超声刺激显著加快通道失活速率;在通道恢复过程中,超声刺激显著降低通道回复时间。

  本工作的意义在于研发了新型的超声神经调控芯片,利用膜片钳记录手段系统地研究了超声刺激在单一神经元及离子通道水平的调控效应,为超声神经调控机制研究的进一步研究提供了新的思路和强有力的工具,为最终服务于临床奠定基础 。

  上述研究工作得到国家自然科学基金委国家重大科研仪器研制项目、国家自然科学基金面上项目,广东省杰青项目以及深圳市学科布局等多个项目支持。

50   2018-10-16 20:30:26.773 实现创记录高温稳定单链磁斯格明子器件 (点击量:0)

        磁斯格明子(Magnetic Skyrmion)是一种具有手性自旋的纳米磁畴结构单元。由于它具有拓扑保护稳定性、低驱动电流密度(比驱动传统畴壁低5~6个数量级)、以及在磁场、温度和电场等多物理作用灵敏响应等特性,被认为是未来高密度、高速度、低能耗信息存储器件的核心材料。磁斯格明子存储器是以操控单链磁斯格明子为基础的,因此实现每个磁斯格明子的规则有序排列是关键。此外,目前几乎所这类材料的居里温度较低(斯格明子出现在居里温度附近及以下)同时磁斯格明子稳定温区较窄(目前块体中的斯格明子一般只存在居里温度附近的几K范围),这严重阻碍了现有磁斯格明子材料在磁存储器件中的应用。因此,开发具有高居里温度和宽温区稳定的单链磁性斯格明子是材料器件化的关键,也是难点之一。
  中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心磁学国家重点实验室M05研究组近年来围绕新型磁斯格明子材料设计、物性调控和器件应用开展了系统的研究,先后获得了多种磁斯格明子材料新体系。在自主设计的六角结构MnNiGa合金中,通过原子占位调控,实现了稳定的非共线螺旋磁结构,首次获得宽温区跨室温的双涡旋磁性斯格明子【Advanced Materials 28 (2016)6887,(中国发明专利:201610308496)】。随后在Kagome晶格阻挫磁性合金Fe3Sn2中,获得目前具有最高居里温度(~640K)及多拓扑态磁性斯格明子【Advanced Materials 29 (2017)1701144,(中国发明专利:CN107221597A)】。这两类宽温区跨室温新材料体系的发现为磁斯格明子存储器件的应用提供了材料积累。
  最近,该课题组博士后侯志鹏、刘恩克副研究员和王文洪研究员等,在磁斯格明子器件探索方面取得重要进展。他们在前期磁斯格明子Fe3Sn2研究工作基础上,通过空间几何受限的方法,首次实现了单链磁斯格明子在宽达530K(100-630K)的温区内等间距规则有序排列,为推动磁斯格明子材料在磁存储器件和相关技术领域的应用迈出重要一步。
  由于块体材料本身性能优化空间有限,他们结合聚焦离子束(FIB)和微纳加工等技术,设计和制备出不同宽度和厚度的Fe3Sn2纳米条带,避免了多个磁性斯格明子之间相互作用而导致高的临界磁场,成功获得了尺寸一致、单一拓扑自旋结构的磁斯格明子单链器件,并且每个磁斯格明子之间呈等间距规则有序排列(图1)。这些结果表明磁斯格明子可以有效地用于非易失性的高密度磁存储器件,可以实现高存储密度和高效节能。进一步,他们发现这些单链磁斯格明子具有很高的热稳定性,能够在高达630K的温度下稳定存在并且保持等间距规则有序排列(图2),这是迄今为止报道的具有最高稳定温度的磁斯格明子拓扑自旋结构,创下了磁斯格明子单链器件稳定存在温度的新记录(此前发表的最高记录是德国马普所发现的MnPtSn体系,温度约为400K,见图3)。这一研究结果进一步推动了磁斯格明子材料的器件化,同时也对电流驱动磁斯格明子运动的研究具有重要的指导意义。
  相关工作的核心成果已发表在 2018年《纳米快报》杂志上“Creation of Single Chain of Nanoscale skyrmion bubbles with Record-High Temperature Stability in a Geometrically Confined Nanostripe”【Nano Letters 18 (2018) 1274】。该工作得到了科技部(2017YFA0303202)、国家自然科学基金委(11604148,1561145003,11574374)和中科院先导B(XDB07010300)项目等基金的资助。参与本工作的合作者还包括:南京理工大学徐桂舟博士和徐锋教授,以及沙特国王科技大学张强博士和张西祥教授等。

51   2018-10-16 20:34:22.09 研究发现促黄体生成素调节造血干细胞稳态 (点击量:0)

        7月23日,The EMBO Journal 在线发表了中国科学院生物化学与细胞生物学研究所周波研究组和上海交通大学郑俊克研究组合作的题为Luteinizing hormone signaling restricts hematopoietic stem cell expansion during puberty 的最新研究成果。该工作首次揭示一种青春期起始分泌的脑垂体激素——促黄体生成素(Luteinizing hormone,LH)在造血干细胞(HSC)稳态维持中的重要调控功能。

  与肿瘤细胞一样,干细胞在体内具有无限增殖的潜力;但与肿瘤细胞不同的是,各个组织的成体干细胞数量处于严密的调控状态,这被称之为成体干细胞的计量机制(Counting Mechanism)。这种计量机制已经在多种成体干细胞中得到证实,然而,直至目前,机体实现这种计量机制的分子基础仍然讳莫如深,计量机制的生物学意义更是无从知晓。如果机体拥有更多的成体干细胞,是更健康还是不健康?

  HSC是一类能够自我更新并具有分化成所有造血谱系细胞潜能的成体干细胞。在不同的发育阶段,HSC的功能受到严密调控,许多通路以细胞自主性的方式参与了这一调控过程。而近年来的研究发现,外源因子在HSC稳态维持中同样起着至关重要的作用。HSC微环境内的间充质干细胞、内皮细胞能够分泌包括SCF和CXCL12在内的多种细胞因子调控HSC稳态。这些研究结果拓展了这一领域的关键基础问题——是否还存在其它外源因素调控HSC功能?

  不同于造血微环境内SCF、CXCL12信号,促黄体生成素并非来源于HSC附近的“近水楼台”。这一系统性激素由远端的脑垂体分泌。作为性激素的上游分子,促黄体生成素的“本职工作”是参与调控雌雄生殖系统的成熟。而周波/郑俊克组的工作则阐述了促黄体生成素的另一全新功能——调节青春期小鼠骨髓HSC稳态。他们的研究显示,出生后,小鼠骨髓内HSC进入高速扩增期,而伴随着小鼠青春期的起始,这一发育进程驶入了“刹车制动”阶段,HSC的数量开始逐步达到稳定。在这一阶段内,骨髓HSC表面促黄体生成素受体(Luteinizing hormone receptor, Lhcgr)的表达量也呈现了显著性增长。通过免疫荧光、流式细胞分析等多种实验手段,他们进一步发现促黄体生成素受体直接表达于HSC,且在HSC群内高度富集。基于这些早期发现,他们利用Lhcgr敲除小鼠模型进行了下游相关表型分析,实验结果显示,LH信号的阻断将导致成年小鼠骨髓内HSC过度扩增,外周血白细胞异常增多。这一证据直接证明LH信号在调控HSC功能过程中发挥着关键作用。此外,他们还在MLL-AF9诱导的急性髓系白血病模型中发现Lhcgr敲除将加速白血病发病速度。

  在早期的研究报道中,科学家已经发现了包括雌雄激素在内的多种性激素能够调节造血系统稳态。然而,后续的研究结果显示,骨髓HSC并不表达孕激素或雄性激素受体,同时雌激素受体Esr1的敲除对HSC的自我更新并没有产生直接影响。这些结果提示以往发现的性激素对HSC的调控功能仅仅只是一种间接作用。而在周波及其合作课题组的工作中,他们不仅利用Lhcgr敲除小鼠直接验证了LH信号的调控作用,还基于性腺摘除、HSC移植等方法证明了LH信号的调控功能既不依赖于下游性激素,也非通过作用于干细胞微环境进行,完整地论证了LH信号通过HSC这一直接靶标发挥相应的调控作用。

  总之,周波/郑俊克课题组的这项工作首次提出了一种HSC的计量机制——脑垂体通过分泌LH让HSC的数量在青春期实现稳态。一旦HSC的LH信号感应受阻,骨髓内HSC会在青春期继续扩增,最终导致骨髓过度造血和白细胞增多症(Leukocytosis),与此相伴随的是,白血病进程的加速。因此,该文也首次揭示了干细胞计量机制生理学意义:维持正常造血和抑制白血病进展。

  硕士二年级学生彭义是论文的第一作者,喻华和郝晓鑫是共同第一作者。周波、郑俊克是该项工作的共同通讯作者。该工作得到了中科院战略先导项目、科技部干细胞及转化研究重点研究计划和国家自然科学基金委的经费支持。

52   2018-10-16 20:42:51.227 发现“线粒体闪烁”启动细胞核重编程的全新模式 (点击量:0)

        8月30日,国际著名学术杂志《细胞·代谢》(Cell Metabolism)在线发表了中科院广州生物医药与健康研究院刘兴国研究组的最新研究成果“Short-term Mitochondrial Permeability Transition Pore Opening Modulates Histone Lysine Methylation at the Early Phase of Somatic Cell Reprogramming”(线粒体通透转换孔短时开放调控组蛋白甲基化启动体细胞重编程)。该研究发现在体细胞重编程为诱导多能干细胞(iPSC)的早期,线粒体通透转换孔(Mitochondrial Permeability Transition Pore,mPTP)短时开放,这一开放通过调控细胞核内组蛋白甲基化的表观遗传学变化促进重编程。这是线粒体孔道通过表观遗传来调控细胞命运的首次报道。

  线粒体在多能性干细胞命运中发挥重要作用。与体细胞相比,多能干细胞的线粒体数目少,内嵴退化,因此在多能性获得过程中线粒体的形态结构发生重塑(Xingguo Liu*, Autophagy, 2017)。功能方面,国际上的研究多集中在线粒体代谢,许多代谢中间产物可调控表观遗传学修饰, 进而决定多能干细胞命运。刘兴国研究组另辟蹊径,在2016年的《Cell Metabolism》报道了线粒体离子信号“线粒体炫”(mitoflash)通过DNA去甲基化调控重编程。在线粒体离子信号调控表观遗传的崭新方向,刘兴国组进行了持续的深入研究,本工作聚焦于线粒体与细胞质交流的重要孔道---线粒体通透转换孔,揭示了细胞质调控细胞核的全新模式。

  线粒体通透转换孔是存在于线粒体内外膜之间的一组蛋白复合体,是一种非特异性通道。这些孔道零星的点缀在线粒体上,有袅娜的开放的,有羞涩的关闭着的;正如碧天里的星星,又如那善睐的明眸。孔道的开与关确是至关重要的,使细胞亦死亦生:永久开放导致细胞死亡(Xingguo Liu*, Hepatology, 2015) ;瞬时开放使分子质量 < 1. 5 KD 的物质自由通过调控细胞生理和发育。线粒体通透转换孔的瞬时开放,又称为“线粒体闪烁”(mitochondrial flicker),然而其是否及怎样调控细胞核的表观遗传,一直不清楚。

  体细胞重编程技术不仅极大推动了再生医学的发展,也为细胞命运决定的机理研究提供了一个理想的模型。刘兴国组通过这一模型利用钙黄绿素/钴技术实时观测了线粒体通透转换孔的开放程度,惊奇地发现在Yamanaka因子加入体细胞的早期,该孔道开放性骤然升高,随后迅速降低。这一高开放性是缘于瞬时开放的“线粒体闪烁”频率的骤增,有利于体细胞重编程为诱导多能干细胞。系统性的组蛋白甲基化检测发现“线粒体闪烁”能特异导致H3K9me2和H3K27me3(重编程的两大障碍)发生明显的去甲基化,并且降低两者对多能性基因的结合。进一步的机制研究表明,“线粒体闪烁”通过量和质的双重通路调控H3K9me2和H3K27me3的甲基化水平:一是通过miR-101c促进组蛋白去甲基化酶PHF8的表达;二是提高组蛋白甲基化的附基——alpha-酮戊二酸的量。

  线粒体和细胞核是哺乳动物细胞中含有遗传物质的两个细胞器,两者的相互交流对于细胞命运至关重要。该研究首次揭示线粒体的通透转换孔的激活,特异打开细胞核重编程的组蛋白甲基化障碍;如同线粒体的明眸善睐,一横秋波打开了细胞核“返老还童”的青春之门。这一发现是线粒体信号调控细胞核表观遗传的一个全新模式,在细胞转化与个体发育中均可能发挥重要作用,而且为细胞命运转换的技术开发提供了新的思路。

  本研究获得国家重点研发项目、中科院、国家自然科学基金、广东省和广州市的经费支持。

53   2018-10-17 17:57:44.97 中国科大等在准二维kagome晶格新奇电子特性研究中取得进展 (点击量:0)

        近期,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心国际功能材料量子设计中心与中国科学院强耦合量子材料物理重点实验室教授曾长淦研究组及其合作者在kagome晶格新奇物性研究方面取得新进展,以层状材料Fe3Sn2为平台首次在kagome晶格体系中实验观察到近乎无色散的平带电子结构,并结合理论阐明了其高温铁磁序的机制。相关结果以编辑推荐形式(Editors’ Suggestion)近日发表在《物理评论快报》(Phys. Rev. Lett.)上,物理系博士生林志勇为文章第一作者。

  根据固体电子能带理论,通过设计固体中原子的排列可以调控电子的行为,进而实现各种非平庸的能带结构。一个广受关注的例子是通过构造蜂巢晶格可以实现具有线性色散关系的狄拉克能带。而与狄拉克能带形成鲜明对照的是平带,即高简并无色散的电子态。狄拉克能带中电子没有质量,而平带中的电子具有很重的质量。在理想平带中,电子动能淬灭,电子间的库仑相互作用占主导地位。由于其特殊性,理论预言平带可能导致各种激动人心的物理效应,包括铁磁性、高温分数量子霍尔效应、Wigner晶体、玻色-爱因斯坦凝聚以及高温超导等。原则上平带可以通过构造一些特殊晶格使电子布洛赫波局域相消干涉来实现。然而迄今为止,对实际材料平带的实验验证及平带物理效应的展示仍然是一个巨大的挑战。

  曾长淦团队与来自韩国汉阳大学的访问学者Jun-Hyung Cho教授、国家同步辐射实验室教授孙喆等合作,结合扫描隧道显微术、角分辨光电子能谱、第一性原理计算等手段,证实准二维kagome化合物Fe3Sn2确实存在平带电子结构。kagome晶格由交错排列的三角形组成,而每个顶点连接了两个相邻六角形(如图所示)。该研究团队对Fe3Sn2的研究表明,在Fe原子所形成的kagome晶格中,电子布洛赫波函数的相消干涉能够有效地将电子束缚在kagome晶格的六角形中,从而导致几近无色散的平带。

  另一方面,该研究团队进一步证实了Fe3Sn2具有高温铁磁序,并归因于电子关联和kagome晶格的协同作用:kagome平带导致的高态密度以及较大的在位库仑能使得铁磁序的Stoner判据得以满足。从实空间看,电子间较强的在位库伦相互作用使得束缚在六角形中的电子发生自旋极化,而六角形分子内交换作用产生的局域极化自旋磁矩通过共享Fe原子的六角形网格耦合起来,从而导致长程铁磁序。

  该研究不仅在实验上第一次展示了实际kagome晶格确实可以存在平带电子结构,而且为探索晶格驱动的长程铁磁序提供了新思路。未来对平带电子结构的进一步调控,比如调节费米面位置,将有可能实现其它在拓扑量子计算方面有应用前景的新奇量子态。这一研究成果发表在[Phys. Rev. Lett. 121, 096401 (2018)],曾长淦和Jun-Hyung Cho为共同通讯作者。上述研究工作得到国家自然科学基金委、科技部、教育部以及量子信息与量子科技前沿协同创新中心的资助。

54   2018-10-17 18:03:10.933 中国科大等实现基于星光随机数的贝尔不等式检验 (点击量:0)

        近日,中国科学技术大学教授潘建伟及其同事张强、范靖云、马雄峰等与中科院上海微系统与信息技术研究所和日本NTT基础科学实验室合作,利用遥远星体产生随机数,实现同时关闭探测效率漏洞和定域性漏洞的贝尔不等式检验,向无漏洞的量子非定域性检验迈出重要一步。此项研究成果以编辑推荐的形式在线发表于物理学期刊《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 121, 080404 (2018)]。

  自量子力学诞生以来,包括爱因斯坦和玻尔在内的量子力学奠基人对其物理基础的争论就不曾停止过,直到1964年,美国物理学家贝尔提出了一个实验方案,对量子纠缠源进行随机关联测量,通过其测量结果是否能够破坏不等式(即贝尔不等式)即可判断量子力学的基础是否完备。凭此方案,人类第一次可以从实验上检验量子力学的基础。在过去几十年中,世界各国的科研团队进行了大量的实验去检验贝尔不等式,量子力学也经受住了所有的检验。然而必须要承认的是,之前所有的实验都存在漏洞,物理学家完全可以利用这些漏洞,针对实验结果给出符合经典物理定域实在性理论的解释。2015年,国际物理学界在无漏洞的贝尔不等式实验检验上取得了重大进展,国际上四个不同团队先后完成了关闭探测效率漏洞和关闭定域性漏洞的贝尔不等式实验检验。但是,控制测量的随机数之间可能存在着关联,以往的实验最多只能在实验前10-5秒保证随机数没有关联,这种关联会导致新的漏洞,即自由选择漏洞(freedom-of-choice loophole)。

  解决这一问题的思路有两个,一个是利用人类自由意志产生的随机数,潘建伟团队和合作者于今年初首次实验实现了基于人类自由意志和超高损耗下的贝尔不等式检验,文章分别发表在《自然》[Nature 557, 212 (2018)]和《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 120, 140405(2018)]上。另外一个方向则是利用遥远星体发光产生随机数,星体发光的偏振、波长和到达地球的时间都具有随机性,利用这些随机性就可以产生随机数,而因为星体之间的距离都很遥远,这些随机数若存在关联,其关联时间也会非常遥远。这样就可以通过选择遥远的星体,尽量提前自由选择漏洞的关闭时间。潘建伟团队于2017年成功地获得了星光随机数,文章发表于《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 118, 140402(2017)]。最近,他们发展世界最优收集效率的纠缠光源和高效星光随机数产生系统,利用11光年以外的星光产生随机数,将自由选择漏洞关闭时间提高了13个数量级,在同时关闭探测效率漏洞和定域性漏洞的基础上,验证了量子力学的完备性。

  该研究工作得到了中科院、科技部“973”项目、国家自然科学基金、教育部的支持。

55   2018-10-17 18:05:56.673 我所纳米反应器研究取得新进展 (点击量:0)

        近日,我所微纳米反应器与反应工程学创新特区研究组(05T7组)刘健研究员团队在微/纳米反应器的构筑方面取得新进展:通过设计一种亚微米反应器,实现了苯乙炔加氢高选择性的制取苯乙烯。该工作发表在《先进功能材料》(Adv. Funct. Mater.)上,并被选为当期的背封面(Back Cover)论文。

  设计合适的反应器并优化操作条件是化学工程中至关重要的步骤。在自然界中,化学转化往往以串联反应的形式在限域的空间内完成,这种限域的空间可以是几个纳米的酶,也可以是微米级的细胞。在材料科学领域,通过模拟细胞而设计的微/纳米反应器,不但可以提高反应的效率和选择性,而且这些“人造细胞”在高温烧结下还可以表现出优异的稳定性。然而,在设计微/纳米反应器时,如何精确控制组成,以及如何选择活性位点这两个催化反应所必需的问题仍然具有挑战性。

        我所李灿院士和杨启华研究员之前在纳米反应器研究方面取得了系列进展,在此基础上,刘健研究团队与中科院金属所等科研机构合作,成功构建了一种“蛋黄-蛋壳”结构的亚微米反应器,他们将负载金属纳米粒子的亚微米反应器合成为氧化锌-微孔碳核壳(Pd&ZnO@carbon)结构。该亚微米反应器作为一种催化剂在苯乙炔加氢制苯乙烯反应中具有高选择性(大于99%)。实验结果表明,Pd&ZnO@carbon颗粒具有优异的催化性能,其转化率和选择性远远高于在相同Pd负载量下的Pd/ZnO(2.2倍)和Pd/C(1.7倍)颗粒。此外,Pd&ZnO@carbon亚微米反应器显示出优异的催化稳定性,反应25小时后仍没有失活。这种亚微米反应器为氧化锌核与碳壳之间创造了空隙,从而为多相催化反应中反应物的富集提供了独特的反应环境,它还可以通过原位生长ZnO核,形成一种碱性气氛,便于苯乙烯脱附,避免过度氢化。亚微米反应器的碳外壳可以保护催化核心纳米颗粒抑制其团聚。同时,核与壳之间的空隙空间,为多种用途的微/纳米反应器或纳米容器储存货物时提供足够的容纳空间。该研究有助于合理设计化学性能增强的多功能催化剂。

  以上研究得到大连化物所创新基金的资助。

56   2018-10-17 18:08:20.147 长春光机所在锑化物高功率半导体激光器研究上取得突破性进展 (点击量:0)

        锑化物半导体激光可以实现1.8μm-4μm的中红外波段激光输出,具有体积小、效率高、电驱动直接发光等优点,是中红外激光技术领域的前沿研究热点,在红外光电技术、化学气体及危险品监测等领域具有重要应用前景,并可作为中红外光纤激光器的种子源和同带泵浦光源。然而,由于锑化物半导体材料较低的热导率和高空穴迁移率导致的侧向载流子泄露,使得锑化物半导体激光器效率低、光束质量差、温度稳定性差。

        最近,长春光机所佟存柱研究员团队与中科院半导体所牛智川研究员团队合作,提出了锑化物微脊宽区波导结构,有效抑制了载流子侧向泄露和累积,将1.96?m波长的锑化物激光器最高能量转换效率由9.8%提高到30.5%,连续输出功率超过了1.28W,侧向光束质量改善了36%,阈值、温度特性和电流对远场的影响都得到明显改善,该研究为高亮度锑化物半导体激光器的实现提供了一种可行的技术方案,成果发表于Applied Physics Express,11, 032702 (2018),被加拿大Advances in Engineering选为工程进展领域有创新性的重要科学论文 (Key Scientific Article),并予以特别报道。

        Advances in Engineering (AIE) 是一个成立于2005年的加拿大科技组织,旨在及时快速地将能够为人类造福的工程领域重要科学成果和创新技术在全球范围迅速传播,其主要的读者和受众是受过良好教育的工程和物理界科学家、教授和学生。AIE每周会经过国际专家顾问组高度筛选,从全球工程领域发表的文献中选出不到20篇的优秀论文进行特别报道,方向包括材料工程、化学工程、电子工程、机械工程、纳米技术、土木工程和通用工程,被选中的论文需要具有特殊的科学重要性并能够被广大科学读者所理解,入选率少于千分之一。AIE除受到全球主要研究机构的关注外,也被全球排名前50位的工程公司所链接,用于跟踪突破性科技进展。 

  该工作获得国家自然科学基金委重大项目“锑化物低维结构中红外激光器基础理论与关键技术”的资助。

57   2018-10-17 18:20:36.717 昆明植物所实现细胞松弛素aspechalasine A的全合成 (点击量:0)

        结构复杂多样的天然产物是现代药物发现的重要源泉,然而由于大部分天然产物自然来源极其有限,难以对其化学结构、生物及药理活性、生物合成途径开展深入研究,因此,如何简洁、高效地大量获得天然产物及其类似物成为天然产物化学、药物化学、有机化学和化学生物学的重要研究领域。

  细胞松弛素是一大类真菌代谢产物,目前该家族已分离得到300多个成员。它们不仅具有复杂且迷人的化学结构,同时也有着广泛的生物活性,其中包括免疫调节、细胞毒性和杀线虫活性。这一类天然产物分子早已引起多位合成大师的广泛关注,并且已报道了许多杰出的工作,如早期的E. J. Thomas, G. Stork, E. Vedejs, B. M. Trost及近期的A. G. Myer等人都发展了非常漂亮的全合成路线来制备这类天然产物以研究其药理活性。近年来,华中科技大学张勇慧课题组陆续分离得到了一系列细胞松弛素类的多聚体如asperchalasines A-H等,其中结构最为复杂的asperchalasine A从生源合成的角度来看,被认为是由两分子aspochalasin B和一分子epicoccine杂合而成,分子中含有20个手性中心和5/6/11/5/5/6/5/11/6/5十个环系,结构十分复杂;在生物活性方面,asperchalasine A对肿瘤细胞株在G1周期具有显著的抑制活性,而对正常细胞株几乎无影响,具有潜在的药物研究价值。该类分子一经发布便引起国内外多位合成化学家的关注。

  近期,中国科学院昆明植物研究所天然产物合成化学团队,以最长线性步骤16-17步,完成了asperchalasine A等分子的首次不对称全合成。在该工作中,利用分子间Diels-Alder反应及分子内Horner–Wadsworth–Emmons大环化等反应,克级制备了这一工作中的关键天然产物aspochalasin B。由aspochalasin B出发再通过分子间的Diels-Alder反应发散性合成了asperchalasines D、E和H,随后利用仿生合成策略实现了分子间立体选择性的5+2环化加成反应,最终实现了asperchalasine A分子的首次全合成。

  该工作对揭示asperchalasine A类多聚体的生源合成路径具有重要的参考价值,也对该分子进一步药理活性的研究提供了重要基础。该工作近期以Total Synthesis of Asperchalasines A, D, E and H 为题发表在国际化学期刊《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上,博士生龙先文和丁一鸣为共同第一作者,研究员邓军为论文通讯作者,昆明植物所为唯一单位,该研究得到中科院百人计划(No. 2017-022)、国家基金委自然基金(21871278)、植物化学国家重点实验自主课题等的资助。

58   2018-10-17 18:23:17.587 大振幅盾牌座delta型脉动变星的光变研究取得重要进展 (点击量:0)

        新疆天文台光学天文团组研究员艾力·伊沙木丁等科研人员利用开普勒太空望远镜的高精度时序测光数据,首次发现了双脉动模式的大振幅盾牌座delta型脉动变星中的调制效应,此项研究成果已被《天体物理杂志》(ApJ)正式接收。

  大振幅盾牌座delta型变星是典型的晚A或早F型脉动变星,在赫罗图上位于主序和经典脉动不稳定带交叉处。其脉动周期为1到6个小时,光变振幅大于0.3个星等,脉动模式通常比较简单,一般为径向的单脉动或双脉动模式。

  科研人员利用开普勒太空望远镜提供的大振幅盾牌座delta型变星KIC 5950759的长曝光和短曝光时序测光数据,进行深入细致的频率分析,探测到该星光变曲线中的三个独立频率。在两个是该星的主脉动频率:F0 = 14.221373(21) cycle/day,F1 = 18.337249(44) cycle/day的基础上,首次探测到第三个独立频率fm = 0.3193 cycle/day。同时,在长(LC)、短曝光(SC)时序数据的频谱中均探测到fm对主脉动频率F0和F1的调制效应(围绕主脉动频率F0和F1形成的等间距三重线结构),如下图所示。这是首次在双脉动模式的大振幅盾牌座delta型脉动变星探测到的调制效应。科研人员深入分析了该调制效应的来源,指出该效应最有可能是恒星旋转对其光变振幅的调制,并给出恒星的旋转频率是0.3193 cycle/day。探测到这个微弱的频率fm得益于开普勒太空望远镜提供的高精度和长时间不间断的测光数据。

59   2018-10-17 18:36:38.577 我所多相酸碱催化研究取得新进展 (点击量:0)

        在纳米和原子水平上研究酸碱催化是多相催化领域颇具挑战性的课题,其难点在于既要考虑活性中心的几何结构和位置,也要考虑活性位点的酸碱强度。日前,我所洁净能源国家实验室(筹)生物能源研究部生物能源化学品研究组(DNL0603)王峰研究员团队在多相酸碱催化研究中取得新进展,其结果印证了上述酸碱催化研究中的难点问题。

  该研究团队在二氧化铈稳定的钌簇多相催化剂(Ru-clusters/ceria)的研究中发现,在部分氧化的钌簇(1 nm)与二氧化铈界面处存在由氧空位与界面氧()构成的路易斯酸碱对,并在此基础上首次提出“界面路易斯酸碱对”(interfacial Lewis acid-base pair)的概念(J. Am. Chem. Soc.)。其进一步研究发现,Ru-clusters/ceria催化剂可催化烯烃、CO和胺的三分子反应,生成新的C-C、C-N和C=N化学键,从而合成出喹唑啉酮类化合物。该工作现已在线发表于《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.),并被该刊遴选为热点文章(Hot Paper)。

        上述研究认为,烯烃、CO和胺的三分子反应首先经历烯烃的胺羰基化反应生成中间产物酰胺,然后中间产物酰胺在CeO2路易斯酸位点的催化作用下脱去一分子水,得到产物喹唑啉酮类化合物,其分离收率最高可达99%。由于烯烃的胺羰基化反应必须在酸性条件下进行,而胺作为碱性分子不利于反应的进行,因此中间产物酰胺的生成为该反应的难点。本研究则克服了这一困难:利用Ru/CeO2中的界面路易斯酸碱对成功实现了对胺的活化解离,在界面氧处原位形成布朗斯特酸()。该研究为喹唑啉酮类化合物的合成提供了一条环境友好的新路径,也进一步扩展了“界面路易斯酸碱对”概念的应用。

  上述研究得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项的资助。

60   2018-10-17 18:42:17.927 上海微系统所在Nodal-line材料电子结构研究领域取得重要进展 (点击量:0)

        中科院超导电子学卓越创新中心、上海微系统所信息功能材料国家重点实验室沈大伟研究员与刘中灏副研究员课题组,与中国人民大学王善才教授,雷和畅教授,刘凯教授团队以及德国莱布尼茨固体物理材料研究所(IFW—Dresden)Sergey Borisenko教授研究小组成员进行合作,利用高分辨角分辨光电子能谱实验技术与第一性原理计算对高质量TiB2 单晶样品的低能电子结构进行了研究,首次证实了拓扑半金属TiB2 中存在节线(nodal-line)型的电子结构。相关论文“Experimental Observation of Dirac Nodal Links in Centrosymmetric Semimetal TiB2”现已发表于Physical Review X 8,031044 (2018)。

        拓扑半金属将新奇拓扑电子量子态从拓扑绝缘体扩展到金属性材料。这类材料中的一些导带和价带交叉点受到空间、时间或者某些晶体对称性的保护,使得特定对称性的微扰不能使其打开能隙。当这些线性能带的交叉点靠近费米能级时,材料低能激发的准粒子性质和普通的薛定谔类型的准粒子激发会有很大区别,从而导致材料表现出新奇的物理性质。按维度分类,这些电子结构中的交叉点可以分成零维的节点(nodal points)和一维的节线。节点型材料近来已经被广泛地研究和报道,如在狄拉克、外尔和三重简并的半金属材料中已经分别发现了四重、两重以及三重简并的节点。一维的节线性材料有着更多变的构型,目前只在很少一些材料中发现了某些构型的节线型电子结构的迹象。

        该工作首次证实了TiB2 材料中存在两类受到不同晶体对称性保护的节线型电子结构。不同于以往发现的孤立的节线,这两类节线相交于一点,形成nodal-link 型的奇异电子结构。这种nodal-link 的电子结构也是首次被实验观测到。此外,相对于已经被报道的其他节线型材料,TiB2 的费米面主要由节线构成且和其他能带无互相干涉,因此为进一步研究狄拉克节线费米子提供了一个理想的研究平台。同时该研究还将节线型电子结构特性的研究范围扩展到像二硼化物这类自旋轨道耦合相对较弱的材料。

        刘中灏副研究员为该工作第一作者,上海微系统所为该工作第一单位。本工作获得了基金委国家重大仪器专项(项目批准号:11227902),面上项目,青年项目,科技部国家重点研发计划,上海市扬帆计划等项目的支持。

61   2018-10-17 20:19:47.317 衰老诱发神经退行性疾病的分子机理研究获得重要发现 (点击量:0)

        神经退行性疾病,包括阿茨海默症( AD )、脊髓侧索硬化( ALS )、额颞叶痴呆( FTD )等,都是与衰老相关的疾病。神经退行性疾病给患者以及家庭带来巨大的痛苦与负担,然而目前世界范围内还没有任何一种药物能够有效治疗神经退行性疾病 (1) 。随着生活水平的提高和平均寿命的延长,该类疾病的患病人数会显著的上升。世界卫生组织预测,到 2040 年,神经退行性疾病将会取代癌症,成为人类第二大致死疾病 (2) 。但是目前我们并不了解衰老是如何促进神经退行性疾病的发生的。所以衰老促进神经退行性疾病的分子机理是目前神经科学研究的重点课题之一。  
  神经退行性疾病与基因突变有着密切的关联 (3) 。通过大量的测序分析发现,多种基因的突变,例如 Optineurin , Tbk1 等,与神经退行性疾病的发生有着很强的风险关联 (4,5) 。但是我们并不清楚这些基因突变是如何与衰老相互作用来诱导神经退行性疾病的发生,这为开发治疗神经退行性疾病的药物和方法带来了很大困难。  
  中国科学院上海有机化学研究所生物与化学交叉研究中心的美国科学院院士袁钧瑛教授,作为细胞程序性死亡领域的奠基人,长期从事细胞程序性死亡的分子机制以及神经退行性疾病的致病机理的研究。该课题组经过多年研究,发现了细胞死亡信号通路中的关键调节因子 RIPK1 在神经退行性疾病中的重要作用 (6) 。 RIPK1 是 “ 受体作用蛋白激酶 ” 家族成员之一,负责细胞凋亡、细胞坏死、细胞炎症等重要生理过程的开启与调控。袁钧瑛课题组多年的研究发现, RIPK1 的活化可以在神经退行性疾病小鼠模型中以及人类阿茨海默症和脊髓侧索硬化的疾病样本中检测到 (7,8) 。同时,抑制 RIPK1 活性可以减轻神经退行性疾病小鼠模型中的炎症及神经细胞死亡 (9) 。  
  在最近一期的《细胞》( Cell )杂志上,袁钧瑛院士发表了题为 “ TBK1 suppresses RIPK1-driven apoptosis and inflammation during development and in aging ” 的重要文章 (10) ( 文章链接 ) 。该研究发现, ALS 风险基因 TBK1 能够直接结合到细胞死亡复合物中磷酸化修饰 RIPK1 ,进而抑制 RIPK1 的激活以及伴随的细胞程序性死亡。在 TBK1 缺失的情况下, RIPK1 从被抑制的状态中得以解脱,因此在肿瘤坏死因子的刺激下更容易激活并引发细胞死亡。这一现象完美的阐释了 TBK1 缺失小鼠胚胎致死的原因。当 RIPK1 激酶活性缺失( RIPK1 D138N )的时候, TBK1 缺失的小鼠便能很好的存活。 RIPK1 作为死亡信号调控的关键因子,其活性受到多种蛋白的调节。作者通过分析发现了一个有趣的现象,即另外一个 RIPK1 的抑制因子 TAK1 在 TBK1 缺失的时候活性增加,增强了对 RIPK1 的抑制作用,从而在一定程度上弥补了 TBK1 缺失导致的后果。  
  TBK1 的基因突变是导致一部分家族性 ALS/FTD 的重要因素,但是大部分 TBK1 突变的携带者仍然在 60 岁之后发病 (5) ,暗示了衰老在 TBK1 突变引发 ALS/FTD 的过程中起到了重要的推动作用。该文章重点研究了衰老是如何在 TBK1 部分缺失的情况下促进 ALS 的发生。作者分析了青年与老年人额叶皮层的基因表达变化,发现另一个 RIPK1 的抑制因子 TAK1 在老年人脑中表达量显著降低。这一现象提示了衰老会导致 TAK1 对于 RIPK1 的抑制作用逐渐降低。所以,在 TBK1 部分缺失的人群中,衰老导致的 TAK1 下降会与 TBK1 的缺失有叠加作用,进一步促进 RIPK1 的活化而导致神经退行性疾病的发生。  
  作者进一步通过小鼠实验发现,在 TBK1 杂合子小鼠体内,如果敲除一半髓系来源细胞,如小胶质细胞中的 TAK1 ,便会导致胶质细胞的过度活化与神经炎症显著增加,同时引起运动神经元轴突的脱髓鞘、错误折叠蛋白 TDP-43 的聚集以及神经元的退化死亡等一系列的 ALS/FTD 疾病特征,而且该小鼠也表现出焦虑状的异常行为学改变。更为重要的是,通过将疾病小鼠与 RIPK1 激酶活性缺失( RIPK1 D138N )的小鼠杂交,发现 RIPK1 的活性抑制能够很好的挽救所有的 ALS/FTD 疾病症状与行为学变化,证明了 RIPK1 的过度活化才是 ALS/FTD 发病的关键因素,这一发现进一步证明了 RIPK1 是治疗 ALS/FTD 的重要靶点。  
  该研究首次清楚地阐释了 TBK1 缺失以及基因突变导致 ALS/FTD 发病风险增加的原因,同时也是第一次发现了衰老对于 ALS/FTD 发病的分子机理。 TBK1 的突变削弱了对于 RIPK1 的束缚,衰老引起的 RIPK1 抑制因子的降低同样促进了 RIPK1 的活化,多方面因素共同作用导致 RIPK1 的激活成为诱发 ALS/FTD 的关键。 TBK1 是先天免疫与细胞自噬过程中的重要调节蛋白,研究人员耗费了大量的时间与精力从这两个生理过程中寻找 ALS/FTD 的发病机理以及治疗靶点。袁钧瑛教授课题组的研究及时的证明了 TBK1 的突变只能部分的影响 ALS/FTD ,靶向抑制 RIPK1 以及 RIPK1 相关的病理过程可能才是更有效的 ALS/FTD 治疗方案。  
 

62   2018-10-17 19:01:41.23 高质量中国大豆基因组发布 (点击量:0)

        大豆是重要的粮食经济作物,为人类提供了主要的油料和蛋白资源。大豆起源于中国,古称“菽”,约在5000年前左右由其野生种驯化而来,随后广泛传播于世界各地。大豆在引种和改良过程中产生了遗传瓶颈效应,使得来自不同主产区的大豆品种间具有显著的遗传变异。目前,我们广泛采用的大豆参考基因组来源于一个美国品种Williams 82(Glycine_max_v2.0)。该单一品种的基因组并不能完全代表所有大豆的遗传变异,特别是和美国地理距离遥远具有明显遗传变异的亚洲品种。另外,在功能研究中发现该基因组存在多处组装错误,影响了功能基因的定位挖掘。

        中国科学院遗传与发育生物学研究所联合中国科学技术大学、江苏省农业科学院种质资源与生物技术研究所和北京贝瑞和康生物技术有限公司等研究团队,综合运用单分子实时测序(SMRT)、单分子光学图谱(optical mapping)和高通量染色体构象捕获技术(Hi-C),对中国国审大豆品种——中黄13的基因组 (Gmax_ZH13) 进行从头组装,最终得到1.025 Gb的基因组序列,包含20条染色体和1条叶绿体。该基因组Contig N50为3.46 Mb,Scaffold N50 为51.87 Mb,是目前基因组连续性最好的植物基因组之一。进一步分析表明,Gmax_ZH13和Williams 82基因组之间存在着大量的遗传变异,包括1,404个易位事件、161个倒位事件、1,233个倒位易位事件,以及在Gmax_ZH13中出现的505,506个小插入/缺失(1-99 bp)和17,409个大插入/缺失(>=100 bp)。

        此外,该团队整合大量转录组数据为Gmax_ZH13基因注释基因构建了一个完整的基因共表达网络。通过已报道控制大豆开花时间的基因与新定位的QTL或GWAS区间内候选基因的共表达关系,对新定位区间内控制该性状的基因进行更精确地筛选,得到26个可能控制大豆开花时间的基因,并利用自然群体遗传变异和表型差异的关联对其中部分基因进行了验证,这为重要农艺性状基因的挖掘提供了新的思路。Gmax_ZH13基因组的发表为大豆基础研究提供了非常重要的资源,为国产优异大豆品种的培育奠定了坚实的基础。

        相关研究于2018年7月27日以封面文章形式在线发表于Science China Life Science,题目为“De novo assembly of a Chinese soybean genome”(DOI:10.1007/s11427-018-9360-0)。中国科学院遗传与发育生物学研究所田志喜研究员课题组的申妍婷博士为该论文的第一作者,田志喜研究员为论文通讯作者,中国科学技术大学马世嵩教授和江苏省农业科学院种质资源与生物技术研究所杜建厂研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、中国科学院A类战略性先导科技专项和植物细胞与染色体工程国家重点实验室项目的资助。

63   2018-10-17 19:05:59.153 成都生物所在蛇类高海拔环境的适应机制研究中获进展 (点击量:0)

        大多数生物通常都对其生存环境有一定要求,超出适宜的范围就难以存活;但有一些生物却可以在强辐射、缺氧等极端环境中繁衍生息,这类生物被称为极端环境生物。由于其独特的生活环境,长期的适应性进化使得这些生物在基因结构组成、酶特性及代谢功能等方面均不同于其它生物。  

        温泉蛇属Thermophis隶属于游蛇科,该属目前包括三个物种:温泉蛇Thermophis baileyi、四川温泉蛇Thermophis zhaoermii和香格里拉温泉蛇Thermophis shangrila,它们为中国特有的珍稀保护物种,是世界上分布海拔最高的蛇类之一。它们均生活于青藏高原海拔范围为3500~4400米的地区,主要栖息在温泉附近的石堆、水边和沼泽草甸中。温泉蛇的起源和演化与青藏高原的形成和隆起有着密切的联系。

        目前,全世界已知蛇类约有3600种,主要分布在热带、亚热带和温带地区,少数在寒带地区。从垂直分布来看,沿海、沿湖低地到海拔1000米上下的种类最多,有一部分种类分布在海拔2000~3000米的地方。早在1907年,温泉蛇作为唯一一种生活在青藏高原海拔4000米以上的蛇被英国人Frank Wall首次发现时,就已经“颠覆”了人们对当时现有蛇类的认知。同时,青藏高原寒冷、氧分压低、紫外线辐射强烈的特点,造成其许多地区不适合人类居住甚至是生命禁区,是亚洲人口最稀少的地区。前期的许多研究都集中在恒温动物对高原的适应,如高原人类、高原牦牛等。缺乏对高原变温动物适应高原环境遗传机制的研究,而温泉蛇正好为我们揭开变温动物高海拔适应之谜提供了良好的动物模型。

        中国科学院成都生物研究所李家堂等研究团组对温泉蛇进行了全基因测序,将得到的全基因组序列和同属物种及亲缘关系较近的低海拔物种全基因组进行重测序,融合已发表的9个低海拔物种全基因组序列,利用比较基因组学分析,在高海拔温泉蛇属三个物种中发现了27个不同蛋白中的27个共有氨基酸替换。这些突变多与免疫、低氧适应应答和DNA修复等功能相关。分子功能实验验证的结果表明,与DNA修复相关的FEN1(瓣状核酸内切酶-1)基因的突变型相对于野生型(低海拔物种基因类型)在紫外照射下具有更强的稳定性,推测突变有助于温泉蛇属物种在高海拔环境中对紫外线的抵抗。与西藏人相似,作为高原物种,温泉蛇EPAS1(内皮PAS结构域包含蛋白-1)基因的突变减弱了其调节下游基因红细胞生成素表达的能力,进而导致温泉蛇血红蛋白浓度处于较低水平,是温泉蛇适应高海拔低氧条件的重要原因。  

        该研究成果以题为“Comparative genomic investigation of high-elevation adaptation in ectothermic snakes”(比较基因组学研究解析变温动物蛇类对高海拔环境的适应) ,于北京时间2018年 8月1日凌晨在线发表在国际学术期刊PNAS(《美国科学院院刊》)。本研究得到了中国科学院战略性先导科技专项和前沿局重点项目,国家自然科学基金和中科院青促会项目等经费资助。

64   2018-10-17 19:08:38.497 【中国新闻网】中国首次完整回收陨石坑 (点击量:0)

        上海科技馆8月25日宣布在中国首次完整回收陨石坑、首次获得西双版纳目击陨石全记录实证,形成了“火流星目击视频-陨石主体-主体陨石坑-科研成果-科普讲座-博物馆收藏”的完整实证。

  新闻发布会上展示了近日上海科技馆工作人员和陨石猎人一同赴云南回收的西双版纳陨石雨中最大的主体陨石坑(N22°2ˊ6", E100°10ˊ29"),以及一号陨石和二号陨石实物。

  事情可以追溯到2018年6月1日,当天,云南西双版纳傣族自治州景洪市上空突然出现一个火球,由东向西偏北方向飞行划过夜空,有公众拍到视频,夜空突然被一颗火流星照亮,发出短暂强光,几秒后迅速消失。西双版纳陨石雨先后共发现500余块石陨石,总重量不超过50公斤,分类为普通球粒陨石L6型,正在向国际陨石学会申请命名为“曼桂陨石”,其中勐遮镇曼桂村村民玉香怀发现最大的一块陨石主体达1228克,其陨石坑也首次完整回收,洞口平均直径13厘米,深度为25厘米,入射角度约70度。

  中国科学院紫金山天文台徐伟彪研究员公布了科研成果,可以确定此次云南西双版纳火流星事件为一次目击陨石陨落事件。

  经曼桂陨石主体拥有者张勃先生与其发现者玉香怀女士商议,两人决定共同将该陨石坠落形成的陨石坑实体完整发掘后捐赠给上海科技馆。

  上海科技馆为此专门派员前往当地接收了陨石坑实体,并向玉香怀一家颁发了由上海科普教育发展基金会和上海科技馆共同签发的捐赠证书。本次新闻发布会上,上海天文馆建设指挥部副总指挥林清博士向张勃先生颁发了捐赠证书,感谢他的公益行为。

  据介绍,上海科技馆也因此成为中国首家完整回收陨石坑的博物馆。通过陨石坑可以反演陨石降落前的飞行速度、方向等重要信息,具有十分重要的科研价值。

  据悉,西双版纳陨石主体及陨石坑将一同在上海天文馆(上海科技馆分馆)开馆时与公众见面。

  发布会后,上海自然博物馆(上海科技馆分馆)绿螺讲堂第119期暨新问题沙龙第12期邀请中国科学院紫金山天文台徐伟彪研究员以《陨石——解密太阳系的前世今生》为题,向200余名现场观众解读了云南西双版纳陨石雨。

65   2018-10-17 19:14:00.327 【中国新闻网】中国科学家研究揭示灵长类动物发育和寿命调控的关键通路 (点击量:0)

        中国科学院8月23日发布消息称,该院动物研究所和生物物理研究所的研究团队通过联合攻关,首次实现被认为是经典“长寿蛋白”的SIRT6在非人灵长类动物中的全身敲除,获得世界上首例特定长寿基因敲除的食蟹猴模型,并进一步研究揭示出灵长类动物发育和寿命调控的关键通路。

  中国科学家完成的这一突破性研究成果,北京时间23日凌晨获国际权威学术期刊《自然》(《Nature》)在线发表。

  专家指出,该研究首次结合非人灵长类动物模型、人类干细胞模型及基因编辑技术揭示了可调控灵长类动物出生前发育程序的关键分子开关,为研究人类出生前发育迟缓综合征提供了重要的模型体系。此外,该研究首次揭示了灵长类和啮齿类动物在衰老调节通路方面的巨大差异,为开展人类发育和衰老的机制研究,以及相关疾病的干预奠定了重要的基础。

  据介绍,1999年,科学家就发现Sir2基因具有延长酿酒酵母寿命的作用,因此称其为“长寿基因”。在啮齿类动物中,Sir2的同源基因SIRT6也被认为参与了衰老及寿命的调控——过量表达SIRT6能够延长雄性小鼠的寿命,而敲除SIRT6则会使小鼠表现出脊柱弯曲、骨质疏松、肠道上皮受损、端粒缩短等加速衰老的表型,且小鼠寿命缩短至约1个月。

  由于SIRT6在功能上链接着表观遗传稳态、基因组稳定性和代谢调控,因此SIRT6被认为是经典的“长寿蛋白”,并成为人们试图延缓衰老的重要靶标。然而,迄今为止几乎所有SIRT6作为“长寿蛋白”的证据均来源于小鼠和其他低等模式生物,SIRT6能否在灵长类动物中发挥类似的功能尚不清楚。

  对此,中科院动物所和生物物理所联合团队历时3年的研究发现,与SIRT6敲除小鼠表现的加速衰老表型明显不同,SIRT6敲除的食蟹猴在出生数小时内即死亡。多项分析结果显示,SIRT6敲除的食蟹猴未见加速衰老表型,却表现出严重的全身发育迟缓。新生SIRT6敲除猴的脑、肌肉及多种其他器官组织均表现出明显的胚胎期未成熟的细胞和分子特征。

  与此同时,联合团队利用人类干细胞模型开展的研究表明,SIRT6缺乏也可阻滞人类神经干细胞向神经元的分化。进一步的分子机制研究发现,SIRT6可以通过介导长链非编码核糖核酸H19印记调控区的组蛋白去乙酰化来反式抑制H19的表达,而SIRT6的缺乏则会在灵长类动物神经前体细胞中引起H19表达的异常上调,进而导致脑发育迟缓。

  据了解,这项研究工作得到了中科院“器官重建与制造”战略科技先导专项等资助支持,首都医科大学宣武医院、北京大学附属第一医院和中山大学等也参与合作。

66   2018-10-17 19:18:16.98 理化所烟草花叶病毒用于RNA干扰技术研究获进展 (点击量:0)

        RNA干扰技术(RNAi)目前已广泛应用于遗传性疾病、恶性肿瘤及艾滋病等的治疗,其核心挑战是如何实现目的基因的高效、安全、稳定输送。在RNA干扰技术中,病毒类基因载体及非病毒类基因载体具有各自的优势及局限性。病毒类基因载体具有自然界所赋予的高转染效率,但是其毒性及免疫原性副反应大大阻碍了它的发展;非病毒基因载体(脂质体类载体和阳离子聚合物类载体)无免疫原性、且可以通过分子设计利用多种相互作用构建多功能组装结构,然而一直以来,其基因转染效率无法与病毒类载体相媲美。

  近日,受启发于病毒类基因载体的高转染效率及非病毒类载体的安全性,中国科学院理化技术研究所生物材料与应用技术研究中心首次利用对哺乳动物不具有免疫原性副反应的一维棒状植物病毒——烟草花叶病毒(TMV),构建了高效安全的基因输送体系。该研究中,通过在TMV外表面修饰细胞穿膜肽TAT,实现了载体(TMV-TAT)的电荷反转及溶酶体逃逸能力,并通过静电相互作用实现了小干扰RNA(siRNA)的负载。所获得的基因输送体系siRNA@TMV-TAT可有效实现绿色荧光蛋白的基因沉默,在体外细胞实验及体内肿瘤裸鼠实验中均获得了验证。与商业化基因转染试剂Lipofectamine 2000及PEI25k相比,实现相同的生物安全性时,基于该一维植物病毒的基因载体TMV-TAT具有更高的基因转染效率。

  该工作结合了病毒类基因载体的高转染效率及非病毒类载体的安全性,将一维棒状植物病毒用于哺乳动物的RNA干扰技术中,不仅为基于植物病毒的生物医用材料开辟了新的发展方向,更为基因药物的输送提供了一种新颖、高效、安全的策略,将可能为RNA干扰技术的发展带来重大影响。

  相关研究成果以Integration of Cell-Penetrating Peptides with Rod-like Bionanoparticles: Virus-Inspired Gene Silencing Technology 为题,发表于近期的Nano Letters上(DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b01805),理化所研究员牛忠伟是该论文的通讯作者,副研究员田野是该论文的第一作者。

  相关研究工作得到北京市自然科学基金、国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院青年创新促进会和理化所所长基金的大力支持。

67   2018-10-17 19:26:11.287 【中国科学报】苏州纳米所展示DNA-蛋白复合结构的多级可控构筑 (点击量:0)

        近年来,一些科学家利用非共价交联手段,进行DNA支架—蛋白质复合纳米结构的组装研究。但是,这些研究往往局限于特殊蛋白个体在DNA支架上的结合排布,并且不涉及后续组装调控。构建更加高级而有序的DNA—蛋白质复合结构,并实现蛋白分子化学计量学和原位组装调控,是发展基于核酸和蛋白质的杂化生物纳米材料所面临的一个重要挑战。

  近日,中科院苏州纳米所研究员王强斌团队在前期工作的基础上,首次利用病毒蛋白与基因组RNA内在作用机制在DNA支架上进行原位可控组装体系的设计,展示了DNA—蛋白复合结构的多级可控构筑。相关研究成果发表在《美国化学会志》。该工作得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划的支持。

  王强斌表示,病毒是一类典型的自组体,它的装配过程具有很高的特异性和效率,能够在短时间内利用弱键协同作用组装生产出大量的病毒颗粒。以烟草花叶病毒(TMV)作为模式系统,研究人员探索了不同条件下TMV基因组RNA与衣壳蛋白的互作规律及其对病毒颗粒的装配调控。

  研究发现,TMV基因组特定的组装起始序列可有效引导核酸与病毒衣壳蛋白的特异性结合并引发体外重构组装,并且病毒蛋白管的组装长度是由RNA长度决定的,从而为蛋白域的精确调控提供了可能。研究人员构建了一维到三维DNA origami(DNA折纸术)模板作为支架结合不同长度的TMV RNA重组序列,引导后续的原位组装过程。通过支架表面结合位点和序列的设计,不仅实现TMV病毒蛋白管在DNA支架特定位置按一定组装程序进行定向装配生长,还完成蛋白管原位组装长度的有效调控,这些成果为构建复杂DNA—蛋白复合组装体系提供了新的策略。

  “这种策略具有普适性,展现出以DNA origami为功能载体结合其他探针进行病毒组装与感染机制研究的潜力,为DNA纳米技术在生物医学领域的应用提供新的视角。”王强斌说。

68   2018-10-17 19:28:14.473 理化所合成共轭莫比乌斯索烃研究取得进展 (点击量:0)

        在分子层面具有莫比乌斯构象的共轭体系有着独特分子性质,在分子合成和芳香性理论基础研究领域具有重要意义。莫比乌斯构象的共轭分子通常处于亚稳态结构,此类分子的合成与表征长期以来是合成化学中的难点,基于莫比乌斯共轭分子构建更复杂的超分子复合体更具挑战。

  近日,中国科学院理化技术研究所超分子光化学研究团队与厦门大学科研人员合作,利用铜模板法高效合成对苯撑全共轭索烃,并通过单晶X-射线衍射揭示固态下的该索烃化合物由两个稳定莫比乌斯构象的共轭碳环组成。理论计算结果显示,构成索烃的共轭碳环之间存在高达每摩尔84千卡的分子内非共价π-π相互作用,是稳定分子固态下莫比乌斯构象的关键。理论模型确认了该碳环π体系的共轭性和芳香性。

  合成化学与理论化学的结合对探索具有复杂且新颖结构的分子具有重要意义。对苯撑全共轭索烃不仅可作为互锁超分子结构的组成单元,也可作为一类新型莫比乌斯共轭分子。该研究为分子设计以及探索芳香性和成键规律提供了新思路。

  相关研究成果发表在《自然-通讯》上,理化所研究员丛欢是论文通讯作者并主导研究工作,厦门大学教授朱军作为共同通讯作者负责理论计算的研究;理化所研究生范洋洋、厦门大学研究生陈丹丹、理化所博士后黄泽傲是论文共同第一作者。相关研究得到了中科院战略性先导科技专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金委、中组部和中国博士后科学基金的资助。

69   2018-10-17 19:30:47.963 【科技日报】灵长类早期胚胎发育多能性变化模式揭示 (点击量:0)

        记者9月4日从中科院昆明动物研究所获悉,国际权威期刊《基因组研究》最新在线发表了该所郑萍课题组与中科院上海生科院计算生物所韩敬东课题组合作的研究成果,揭示了灵长类早期胚胎发育多能性的变化模式。

  发育多能性是指一种细胞分化为其他细胞类型的潜能。在早期胚胎发育过程中,胚胎细胞的多能性随着发育的推进而逐渐下降,多能性状态随着发育程度变化而有所不同。在灵长类中,早期胚胎多能性状态的变化模式尚不清楚,但从人和非人灵长类着床前胚胎中建立的胚胎干细胞系,都表现出始发多能态特征,提示灵长类早期胚胎的多能性变化模式可能不同于啮齿类。

  合作团队通过单细胞转录组方法,分析了猕猴着床前胚胎发育过程中,早期细胞命运分化调控,还重点研究了早中晚期囊胚及孵化囊胚四个发育阶段上胚层细胞多能性的动态变化,发现猕猴早期胚胎细胞命运决定模式和调控与人类胚胎极其相似,并首次揭示了灵长类着床前胚胎中存在发育多能性由原始态向始发态的转变过程。

  为了研究灵长类早期胚胎多能性的动态变化,研究团队收集了猕猴囊胚发育的四个时期,对每个时期上胚层细胞进行单细胞转录组分析,通过在蛋白编码基因层面以及非编码因子层面的分析,构建多能性网络相关基因等计算方法,发现灵长类着床前胚胎细胞的发育多能性存在不同的状态。在早期和中期囊胚时期,上胚层细胞处于原始多能态,此后原始多能性特征丢失,并逐步获得始发多能态特征。因此,与啮齿类不同,灵长类原始多能态存在的时间窗口极其短暂。研究解释了灵长类原始多能态胚胎干细胞难以获得的原因,并为如何从囊胚中直接建立具原始多能态灵长类多能干细胞提供了适合的时间窗口。

70   2018-10-17 19:32:55.277 【中国新闻网】中国首批聚变堆结构材料标准发布 (点击量:0)

        记者9月5日从中国科学院核能安全技术研究所获悉,由中国国际核聚变能源计划执行中心牵头,中国科学院核能安全技术研究所·FDS凤麟核能团队负责编制的抗中子辐照钢标准《聚变堆用抗辐照低活化马氏体结构钢板》(HJB1016-2018)近日正式发布。
  据了解,该标准是中国发布的首批聚变堆结构材料标准,自2018年9月9日起施行。这一标准的正式发布与实施,标志着中国在抗中子辐照钢的工程化应用方面已走在世界前列,为该材料的工业化生产和应用奠定了基础,对推动中国先进核能系统的发展具有重大意义。

  抗中子辐照钢具有抗辐照脆化和肿胀、低活化、耐高温等优点,是聚变堆、聚变裂变混合堆和裂变铅基堆等先进核能系统的首选结构材料,欧盟、美国、日本、俄罗斯等核能强国都将其纳入核心发展战略。另一方面,材料标准的建立是一种材料发展成熟的标志,直接决定着材料能否进行工程应用,因此相关国家均开展了抗中子辐照钢的标准化工作。

  FDS凤麟团队自2001年起主持研发具有自主知识产权的中国抗中子辐照钢CLAM,其主要性能已达到国际同类材料先进水平,可满足世界上最大的能源科技合作计划“国际热核实验堆ITER”的基本要求。

  在此基础上,团队于2017年初率先向中国国际核聚变能源计划执行中心提出抗中子辐照钢的标准化申请并获批立项,启动了中国抗中子辐照钢标准的编制工作,围绕材料的成分、组织、性能等关键问题,提出了在冶炼制备和性能测试中的技术规范和参数要求。

71   2018-10-17 19:37:04.48 上海微系统所应邀发表铁基超导单晶制备和物性研究综述文章 (点击量:0)

        中国科学院上海微系统与信息技术研究所、超导电子学卓越创新中心、信息功能材料国家重点实验室牟刚等人,应邀在《物理学报》发表题为《铁基超导1111体系CaFeAsF的单晶生长和物性研究》的综述文章[Acta Phys. Sin. 67, 177401 (2018)],并入选当期优秀论文获得重点推荐。

  自2008年发现以来,人们对铁基高温超导材料探索和物理性质开展了广泛而深入的研究。其中最早发现的1111材料体系,临界转变温度最高。然而该体系长期以来一直缺乏高质量大尺寸单晶,相关物理问题的深入研究受到严重制约。近年,牟刚领导的研究团队在氟基1111体系材料——CaFeAsF单晶生长领域取得突破:以CaAs作为助熔剂,在常压下成功制备毫米尺寸高质量的CaFeAsF母体及Co掺杂的超导单晶。随后与国内外多个研究组合作,运用不同实验手段取得一系列研究结果,涵盖超导上临界场各向异性,强场下的磁阻、磁力矩,红外光谱,高压调控,量子振荡等内容。鉴于上海微系统所团队对该领域做出的一系列突出贡献,近期《物理学报》杂志邀请牟刚为其“青年科学评述”栏目撰写综述论文,详细阐述了这方面的研究进展和未来趋势。

  该系列工作受到中科院青年创新促进会(2015187)和国家自然科学基金(11204338)的支持。

72   2018-10-17 19:38:55.923 上海硅酸盐所在钠离子电池材料设计方面取得进展 (点击量:0)

        近日,中国科学院上海硅酸盐研究所研究员刘建军团队与华中科技大学教授黄云辉团队通过合作研究,设计有机共轭分子的三维折扇排列与过渡金属离子配位构建纳米金属有机框架(MOF)材料苝四甲酸锌(Zn-PTCA),首次突破共轭碳环储钠的电化学活化,极大地提高了电极材料的储钠容量,为进一步设计新型高比容量电极材料提供新思路。相关研究成果在Chem 杂志发表。

  具有三维孔道结构的MOF纳米材料主要通过过渡金属离子(或者纳米团簇)与有机配体自组装而成,因具有孔道结构易调控、比表面积高和表面官能团丰富等特点在气体吸附与分离、纳米催化等方面有广泛应用。然而由于比容量有限,在电化学储能材料应用方面受到极大限制。以钠离子电池材料为例,钠离子电池中金属有机电极材料的储钠位点主要集中在表面丰富的官能团(C=O、C≡N),可通过官能团和结构骨架共轭环内的单双键重排机制实现电子稳定存储。但由于半径较大的钠离子很难嵌入MOF材料有机共轭骨架的层间,以及钠离子嵌入层间对层间范德华力的破坏且与共轭碳环间较弱的作用力等原因导致钠离子很难储存在有机结构骨架共轭碳环(sp2-C)中,进而导致MOF材料的可逆比容量较低。因此,活化共轭碳环储钠的电化学活性,对提高电极材料存储容量至关重要,但具有较大挑战性。

  刘建军团队结合第一性原理的计算电化学、分子动力学模拟、电子结构分析,研究发现三维折扇状的金属有机材料具有共轭碳环sp2-C储存钠离子的特征,实现共轭碳环储钠的理论设计与实验验证。发现以稳定的六配位过渡金属替代钠离子,可将层状的苝四甲酸钠转变为三维折扇状的苝四甲酸锌,过渡金属配位化学键代替有机层间的范德华力,形成的开放式空间结构既消除了储钠破坏范德华力的影响,又提高了Na+的迁移动力学速率。计算电化学结果与实验电化学表征相吻合,均证实了Zn-PTCA中Na+与官能团-COO-、Na+与共轭碳环sp2-C的两步嵌钠反应,达到了357 mAh g-1的相当高的比容量。充放电过程的原位XRD、NMR、红外光谱表征均显示材料在低放电压下且多次循环后,结构框架仍具有良好的稳定性。

  该研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、上海市材料基因组项目等的支持。

73   2018-10-17 19:40:53.723 金属钝化膜击破机制研究取得突破性进展 (点击量:0)

        金属所固体原子像研究部马秀良研究员、张波副研究员和王静博士等人组成的介质条件下材料电子显微学研究小组在原子尺度下直接获得金属表面超薄钝化膜的剖面显微图像,并揭示了氯离子击破钝化膜的作用机制。7月2日,英国《自然 通讯》(Nature Communications)在线发表了该项研究成果。9月7日,美国《科学》(Science)周刊在相关专栏以“Tracking corroding chloride”为题对该成果进行了推介,认为“利用透射电子显微技术对氯离子传输的直接观测加深了对金属腐蚀过程的理解”。

  金属表面几个纳米厚的钝化膜赋予其优良的抗均匀腐蚀能力,然而,在抗均匀腐蚀的同时,金属的局部点状腐蚀(即“点蚀”)却难以避免。点蚀的发生起始于材料表面,最终向材料表面以下的纵深方向迅速扩展。因此,点蚀破坏具有极大的隐蔽性和突发性,特别是在石油、化工、核电等领域,点蚀容易造成金属管壁穿孔,使大量油、气泄漏,甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。

  点蚀的发生起始于钝化膜的局部破损,是材料科学与工程领域中的经典问题之一。由于钝化膜非常薄(3~5nm),对其结构的直接观测极具挑战性,探究氯离子导致的结构演变则更为困难。自上世纪六十年代开始至今,材料科学家普遍采用表面谱学等间接的实验手段研究氯离子击破钝化膜的机制,并因此提出了多种模型和假说,但尚无定论。其争论的核心问题是氯离子在钝化膜中的存在位置及作用方式。

  金属所固体原子像研究部界面结构研究团队长期致力于材料基础科学问题的电子显微学研究,经过多年的学术积累,在解决上述基础科学难题方面近来取得突破。他们利用像差校正透射电子显微技术证实,钝化膜由极其微小的具有尖晶石结构的纳米晶和非晶组成;基于定量电子显微学分析并结合相应的理论计算,发现氯离子沿着纳米晶和非晶之间的特殊“晶界”并以贯穿通道为路径,传输至钝化膜与金属之间的界面。到达界面处的氯离子造成基体一侧的晶格膨胀、界面的起伏以及膜一侧的疏松化,并在界面处引入了拉应力。起伏界面的凸起在应力的作用下最终成为钝化膜发生破裂的起始位置。这一研究成果为揭示氯离子与金属钝化膜的交互作用机制提供了直接的实验证据,为修正和完善数十年来基于模型和假说所建立起来的钝化膜击破理论提供了原子尺度的结构信息。

  该项研究得到了国家自然科学基金、中国科学院前沿科学重点研究项目以及金属所创新基金重点项目等资助。

74   2018-10-17 19:43:30.553 中国科大在水溶液环境中实现单个生物分子磁共振谱探测 (点击量:0)

        中国科学院院士、中国科学技术大学教授杜江峰领衔的研究团队运用量子技术首次在室温水溶液环境中探测到单个DNA分子的磁共振谱,从而向运用单分子磁共振研究生物分子在生理环境中的构像和分子间相互作用迈出了重要一步。该工作发表在2018年9月出版的《自然-方法》上[Nature Methods 15, 697–699 (2018)],并被选为五篇封面标题文章之一。

  磁共振技术能够在溶液环境准确无损地获取物质的组成和结构信息,是目前研究生物分子结构和动力学的最有效的工具之一。然而,传统的磁共振技术受限于探测灵敏度,其研究对象通常为数十亿分子的宏观体系,无法实现单分子的研究。杜江峰团队利用钻石中的氮-空位点缺陷作为量子传感器(以下简称“钻石传感器”),它在绿色激光和特定频率微波脉冲的调制下,形成对磁信号敏感的量子干涉仪,将微弱的磁信号放大为量子相位信号,并利用光学手段进行读出。同时,由于钻石传感器的尺寸在原子量级,可以实现纳米尺度的空间分辨能力。因此,钻石传感器可以实现单个分子探测,并能通过磁共振谱学解析其结构和动力学等信息。

  杜江峰团队此前的研究已经表明,基于钻石传感器能够探测单个蛋白质分子的磁共振谱[Science 347, 1135–1138 (2015)],实现了单分子磁共振的首次突破。该实验中的蛋白质分子被生物胶固定在钻石表面。然而,水溶液环境是生物分子保持生物活性并进行生命活动所必须的环境,在水溶液环境中进行单分子的磁共振探测是研究其生物功能的必经之路。杜江峰团队与南加州大学教授覃智峰合作,以双链DNA分子作为探测对象,此DNA分子被放置在钻石表面并填充水溶液以保持其生理状态。首先,为了防止DNA分子在溶液中的扩散,该团队设计了一套化学反应流程,将DNA分子的一条链(下图红色虚线示意)一端通过氨基修饰,化学键合“拴”在钻石表面,这也保证了DNA分子在钻石表面的均匀分布;同时将一种常用的氮氧自由基顺磁标签标记到DNA的另一条链(下图蓝色实线示意),其可以在水溶液中与键合链自由地复合-解链。其次,得益于钻石微纳技术的发展,加工得到钻石纳米柱,同时改进微波操控技术,使得探测效率大幅提升,能够快速测得单分子磁共振谱,信号获取时间从小时量级缩短到数分钟。最终,该团队成功地获取了水溶液环境下单个DNA分子的磁共振谱,并通过谱分析得到其动力学和环境特征信息。通过谱线展宽和仿真计算得到该DNA分子自由基的运动特征时间信息;通过谱线超精细分裂大小得到该DNA分子所处的疏水性环境信息。

  该工作为在水溶液环境中研究单个生物分子的结构和功能提供一种新的技术方法,是朝向细胞原位单分子研究迈出的重要一步。以此为基础,和扫描探针、梯度磁场等技术相结合,未来可将该技术应用于生命科学领域的单分子成像、结构解析和动力学检测,从单分子层面理解生物特性和生命功能,具有广泛的应用前景。审稿人评述该工作:“单分子技术是当代生命科学的发展至关重要的一项技术,实现单个DNA分子的探测及其动力学行为研究将引起相关领域科学家很大的兴趣”。

  中科院微观磁共振重点实验室石发展、孔飞和赵鹏举为该论文并列第一作者,杜江峰和覃智峰为该文通讯作者。此项研究得到科技部、国家自然科学基金委、中科院和安徽省的资助。

75   2018-10-17 19:48:06.457 兰州化物所黏土矿物超亲电解液锂电池隔膜取得新进展 (点击量:0)

        锂硫电池因具有高理论比容量(1675 mA h g-1)和能量密度(2600 Wh kg-1)等优点,得到了学术界和工业界的极大关注。然而,聚硫化物(Li2Sn, 4 ≤ n ≤ 8)穿梭严重和硫导电性差等问题严重制约了锂硫电池的实际应用。目前,针对上述问题研究者们已经采取了诸多措施,例如硫复合电极等。近年研究表明,隔膜对电池性能具有重要影响,包括抑制穿梭、枝晶再生、界面稳定性和安全性等。

  最近,中国科学院兰州化学物理研究所张俊平研究员团队首次报道了一种黏土矿物超亲电解液锂电池隔膜。锂皂石含有丰富的O活性位点和Li+,还具有独特的片层结构和较大比表面。锂皂石首次被应用到锂硫电池中,用于抑制聚硫化物穿梭,并提高隔膜的Li+电导率。

  研究表明,该黏土矿物超亲电解液隔膜对聚硫化物穿梭具有明显的抑制作用,同时具有较高的Li+电导率、快速的Li+转移、超亲电解液性和较高的热稳定性。将其应用于锂硫电池时,在循环稳定性、倍率性能和抑制自放电等方面均表现优异。聚硫化物穿梭抑制机理研究表明,聚硫化物与黏土矿物的O活性位点之间通过形成Li-S键和Li···O键,从而使聚硫化物的穿梭得到有效抑制。相对于文献报道,黏土矿物超亲电解液锂电池隔膜在锂硫电池中具有明显优越性。此外,该隔膜具有较好的普适性,可通过简单的涂覆法制备,在LiFePO4和锂硫电池中均表现出了优异的性能。

  该研究工作发表在Adv Energy Mater 2018, 8, 1801778上,并被选为封面文章(Front Cover)。

        以上工作得到了中科院“百人计划”、国家自然科学基金、甘肃省基础研究创新群体等项目的支持。

76   2018-10-17 19:50:44.49 新疆生地所在西北干旱区蒸散发变化归因追 踪研究中获进展 (点击量:0)

        全球气温升高而北半球潜在蒸散发减少,这一事实与全球变暖可能导致蒸发潜力增加的猜测相矛盾,即“蒸发悖论”,并一直引发不同蒸散发理论之间的争论。中国科学院新疆生态与地理研究所陈亚宁研究员团队发现西北干旱区蒸发水平以1993年为转折点,由显著下降逆转为显著上升的趋势,以风速为主的空气动力项是引起该变化的主要原因,研究结论向“蒸发悖论”发出了新的信号。该成果在国际水资源领域top期刊Water Resources Research上发表(http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/wrcr.20202/full),并被Bulletin of the Chinese Academy of Sciences作为"highlights"进行了专门报道。

  然而,值得追踪研究的是,空气动力项发生了怎样的改变?陈亚宁研究员团队进一步探究了影响近地表风速长期变化的根源和机理,结果表明,西北干旱区的地表风速在过去半个多世纪发生了明显变化。即:以1992年为拐点,在1969-1992年期间,近地表风速以0.036 m s-1 a-1的速率显著下降,而1992年以后,近地表风速以0.004 m s-1 a-1的速度开始回升。具体表现为:(1)1992年之前,春季风速的下降引起全年平均风速的整体下降趋势,而1992年之后,冬季风速的显著回升对全年风速下降趋势的逆转贡献最大;(2)在1969-1992年期间,风速大于2 m s-1 的天数呈现显著减少趋势。在1993-2015年期间,风速1-3 m s-1的天数呈现显著的增加趋势;(3)1000-1500m海拔地区的风速变化是对气候响应最为敏感的地区,风速在这一海拔范围内变率最大。

  那么又是什么原因导致这种变化发生呢?通过对不同纬度带的升温幅度的研究发现,影响西北干旱区风速变化的根本原因是高低纬度的不对称增温,从而引起高低纬气压差的强弱发生变化(图1)。在1969-1992年期间,高纬度带(50°N-65°N)升温幅度高于低纬度带(35°N-50°N),高低纬度带之间的气压差减小,造成近地表风速的减弱;而在1993-2015年期间,高纬度带升温幅度小于低纬度带,高低纬度带之间的气压差增大。并且发现,这种现象同样发生在对流层的中上层。

  相关研究成果以Recent recovery of surface wind speed in northwest China为题发表在International Journal of Climatology上,详见:https://doi.org/10.1002/joc.5679

77   2018-10-17 19:52:42.193 我所“裁剪”出新型钙钛矿太阳电池空穴传输材料 (点击量:0)

        近日,我所郭鑫研究员和李灿院士团队,在钙钛矿太阳电池空穴传输材料的开发方面取得新进展,相关研究成果发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.)上,并被选为VIP(Very Important Paper)论文。

  有机-无机杂化钙钛矿太阳电池因其较高的光电转换效率受到广泛关注,其中空穴传输材料(HTM)在提升器件效率方面发挥着重要作用。目前应用最为广泛的HTM是Sprio-OMeTAD,但该分子的对称性较高,易于结晶而导致其薄膜稳定性差且存在针孔缺陷,这不仅降低了器件的稳定性,还不适用于大面积器件的制备,极大限制了其在钙钛矿太阳电池中的应用。

        为解决Sprio-OMeTAD的上述问题,在前期工作的基础上(Nano Energy, Small, Solar RRL),该团队基于“降低分子对称性,提高薄膜形态稳定性”的思想,从原来Sprio-OMeTAD的内核“裁剪”出低对称的新螺环核——螺茚,外围结合咔唑类树枝单元,成功合成了新型空穴传输分子Spiro-I。相比于准球形的Sprio-OMeTAD,该新分子呈现V型结构和更低的分子对称性,因此分子的结晶倾向被有效抑制,同时更容易形成无针孔的高质量薄膜。将Spiro-I作为HTM制备钙钛矿太阳电池,在大面积器件和器件稳定性方面的表现均优于经典材料Sprio-OMeTAD。此外,该分子合成成本更低,器件加工过程中使用量少,有利于降低电池的整体成本。这一工作为制备高效、稳定、低成本的钙钛矿太阳电池提供了新的空穴传输材料,也为空穴传输材料的分子设计提供了新思路,将有助于推动钙钛矿太阳电池的进一步发展。

  另外,该团队一直致力于新型光伏器件载流子传输层及其界面修饰的研究工作,除了此次开发的钙钛矿太阳电池空穴传输材料,他们还报道过多种有机太阳电池的电子和空穴传输材料,并取得了优异的器件性能(J. Mater. Chem. A, J. Mater. Chem. A, Org. Electron., J. Mater. Chem. A, ACS Appl. Mater. Interfaces)。这些工作有助于我所在具有自主知识产权的新型光伏技术所需关键材料体系方面的进一步发展。

  上述研究工作得到国家自然科学基金、两所融合基金、以及博士后基金等项目的资助。

78   2018-10-17 19:57:53.547 钠离子电池高电压正极材料低能耗规模化制备取得重要进展 (点击量:0)

        近日,在中国科学院过程工程研究所绿色化工研究部和中国科学院物理研究所清洁能源团队多年来持续不断的合作及共同努力下,钠离子电池用聚阴离子型高电压正极材料的低能耗规模化制备取得了重要进展。

        我们知道,可充电电池广泛用于生活中的诸多方面。使用广泛的锂离子电池由于锂资源价格昂贵以及地质储量有限等因素可能不能满足大规模储能的需求。而钠离子电池由于钠资源储量丰富且价格低廉越来越引起人们的广泛关注,并有可能在大规模储能领域获得应用。聚阴离子型化合物氟磷酸钒钠Na3(VO1-xPO4)2F1+2x (0 ≤ x ≤ 1)(NVPFs)作为钠离子电池的正极材料,具有高达480 Wh/kg的能量密度。如果NVPFs能够工业化应用,其全电池的能量密度可以和锂离子电池媲美。

        以赵君梅副研究员领导的小组长期以来一直攻关氟磷酸钒钠的低能耗绿色合成方法。最近,在针对NVPFs进行了一系列水热/溶剂热合成方法系统研究之后,她们进一步提出以萃取分离为前提直接制备功能材料,即萃取分离制备一体化的概念,并以Na3(VOPO4)2F(NVPOF)为例,开发了一步便利的室温可控制备技术,阐述了这一概念的具体应用。NVPFs自1999年由法国科学家J.-M. Le Meins首次报道以来,一直沿用的是高温固相的合成方法,而高能耗势必增加该材料的成本,这将限制该材料的广泛应用。据报道,法国著名科学家Jean-Marie Tarascon教授已经将氟磷酸钒钠用于做成圆柱形18650钠离子电池,然而仅限于实验室。而我们开发的基于萃取分离的室温一步可控制备技术大大地降低了正极材料的生产成本。特别有意思的是,通过巧妙设计,获得的NVPOF是一种具有多壳层微观结构的微球,其形成机理主要是基于原位生成的气泡作为软模板,并且溶液中共沉淀产生的纳米颗粒与气泡表面发生层层自组装的结果。所合成的NVPOF微球,在没有任何额外的高温烧结、纳米化以及碳包覆处理的条件下,展现了优越的倍率性能和突出的循环性能。可以说有关氟磷酸钒钠的实验室研究目前已达到国际领先水平。

        这一研究成果必定会加速氟磷酸钒钠的工业化进程。

        这是首次报道室温一步可控合成一种聚阴离子化合物,也是对正极材料的常规高温固相法以及水热合成法的挑战。而有关原位气泡软模板策略相对于常规的硬模板以及表面活性剂模板也极具新颖性,可以被拓展到其它多壳微观结构的合成中。

        同时这一研究成果标志着萃取分离和功能材料制备一体化技术的初步实现,这可以显著降低正极材料的制备成本。这一技术可以进一步拓展到废旧二次电池正极材料的循环利用以及其它相似电极材料的室温规模化制备中。

        这一成果发表于Cell出版社能源旗舰期刊Joule。

        文章链接:https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(18)30338-6。

        题目:Scalable Room-Temperature Synthesis of Multi-shelled Na3(VOPO4)2F Microsphere Cathodes, Joule, 2018, DOI: 10.1016/j.joule.2018.07.027

        此项工作得到了国家重点技术研究发展计划(2016YFB0901500)、国家自然科学基金项目(51672275,51421002)、北京市自然科学基金(2182074)以及美国能源部项目(DE-AC02-06CH11357)的支持。

79   2018-10-17 20:00:26.603 我所制备出抗1100°C高温的异质孪晶纳米金催化剂 (点击量:0)

        近日,我所航天催化与新材料研究中心张涛院士和李为臻研究员团队与清华大学李隽教授团队合作,报道了抗1100°C高温的纳米金催化剂研究工作,该论文发表于《纳米快报》(Nano Letters),并被选为当期补充封面。

        金属纳米催化剂的热稳定性和催化活性通常表现出此消彼长的跷跷板关系,这一现象在纳米金催化剂上尤为显著。三十多年前,小尺寸(1-5nm)金纳米粒子在低温下优异的催化CO氧化活性的发现,曾一度让人惊艳,刷新了人们对化学惰性金的催化性能乃至纳米催化的认识,并兴起了金催化的“淘金热”。至今,科研人员已发现纳米金催化剂对氧化、加氢、氢氯化,以及碳碳偶联等众多反应过程都具有良好的催化效果。然而,由于小尺寸金纳米粒子熔点大约在330-380°C,即使负载在载体上,其热稳定性也较差,很容易团聚失活,这严重阻碍了纳米金催化剂的工业化应用。与金纳米粒子化学惰性高,阻碍人们对其催化性能的认识类似,块体金的熔点相对较低(1064°C)也显著影响了人们对稳定小尺寸纳米金颗粒的信心。

  该团队通过前期工作发现,由于尖晶石型氧化物的氧和贵金属原子都是密堆积结构,铝系尖晶石载体可以有效地稳定晶格参数比尖晶石中氧亚晶格参数小的贵金属及合金纳米粒子(如Rh,Pd,Ir和Pt等),而不能稳定晶格参数更大的Au和Ag(Nat. Commun., Chem. Mater., Appl. Catal. B-Environ., J. Catal.)。因此,利用氧亚晶格参数更大的MgGa2O4尖晶石载体,有望实现对金纳米粒子的稳定。本工作中,科研人员通过理论计算证实Au在MgGa2O4(111)面上的确较在MgAl2O4(111)面上更为稳定;利用简单浸渍法制备了MgGa2O4负载的尺寸约为1.5nm的金纳米粒子,经过800°C高温焙烧5小时乃至28天后发现,除少数金颗粒尺寸较大外,多数金颗粒都是2-3nm的小尺寸纳米粒子。研究发现,即使在1100°C高温焙烧5小时后,约3.6nm的小尺寸金纳米粒子仍稳定存在。对该超常稳定结构进行球差电镜分析发现,二者的接触界面为Au(112)和MgGa2O4(111);进一步进行1100°C原位加热高分辨电镜观察发现,在一大颗粒金发生熔化的温度下,小尺寸金纳米粒子仍以可给出清晰晶格条纹的晶粒形式存在。熔点改变表明纳米金晶相发生了变化,即Au-MgGa2O4长在一起形成新的晶相,科研人员将其命名为金属-氧化物“异质孪晶”,并以“”符号指代这一不同于常规负载型结构的特殊“growing on”结构。通过测定单位质量金的熔化热,可知1100°C焙烧后仍有80%以上的金以异质孪晶结构存在。该AuMgGa2O4催化剂具有负载型纳米金催化剂的尺寸效应和载体效应,经800°C老化后,仍保持纳米金的高催化活性,催化CO和丙烯燃烧的起燃温度分别约为150°C和300°C,有望作为活性组分用于柴油发动机尾气氧化催化剂,解决冷启动期间铂族金属低温消除CO不力的问题。

        纳米金颗粒能在高于块体金熔点温度下稳定存在,与其低温催化CO氧化一样,一方面让人惊异于其特殊性,另一方面也展现了金作为金属的共性:金其实像其他铂族金属一样,可被构筑为稳定的高活性催化剂。该工作中提出的金属-氧化物异质孪晶概念,可用于理解尖晶石族氧化物稳定贵金属纳米粒子的机制,也有望用于指导其他耐高温纳米贵金属及合金催化剂的制备。金属-氧化物异质孪晶界面组成与结构仍有待在原子尺度上被进一步揭示。

  上述研究工作得到中科院“百人计划”、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项和国家重点研发计划“纳米科技”重点专项等项目的资助。

80   2018-10-17 20:03:23.577 ITER校正场线圈盒激光封焊获重要进展 (点击量:0)

        近日,由等离子体所负责的ITER校正场线圈(CC)采购包中首个1:1全尺寸底部(BCC)模型线圈,顺利完成整体装配中最重要的一步——激光封焊,并被ITER组织官方网站newsline综合报道。该项技术的突破不仅表明项目组对高功率激光焊接设备与工艺研发终获成果,更是当前国内万瓦级激光焊接技术从实验室走向重大国际工程应用的重要里程碑。

  CC线圈绕组装入线圈盒后是将盒体与盒盖进行整体装配封焊,为保证线圈的整体刚度,必须保证线圈盒上所有焊缝全焊透。长达30米的焊缝如果采用常规焊接方法必将产生巨大的焊接变形导致无法满足线圈的外形尺寸要求。同时,为避免焊接时所产生的热量对线圈盒内部绕组造成损伤,必须严格控制焊接时绕组表面的温度不超过200摄氏度。项目组在经过充分的技术调研后决定采用激光焊接方法。

  激光焊接作为一种先进的高能束焊接技术,是以聚焦的激光束作为能源轰击焊接件所产生的热量进行焊接的方法。与其他焊接方式相比其优势在于:无需真空环境、热输入集中、热变形小、焊缝深宽比大、精度高、易于实现自动焊接,被认为是最合适于CC线圈盒封焊的焊接方法。但将先进的激光焊接技术应用于CC线圈盒的焊接面临着巨大的挑战:首先是CC线圈盒的大尺寸结构。当前成熟工程应用激光焊接技术的典型领域如动力电池、汽车白车身的焊接均为中小型尺寸的焊接件,应用于尺寸如此巨大的工程焊接件尚无成功案例;其次,线圈盒的结构复杂。在多方向的弯曲结构给自动焊接过程的实施带来巨大困难;第三,焊接厚度达20mm。当前工程中激光焊接的焊接深度基本为1-3mm,鲜有超过10mm的焊接厚度,随着焊接厚度的增加,焊接过程的稳定性、热源的精确控制以及对装配精度的精确控制等因素都给线圈盒的封焊过程带来未知挑战。

  在充分理解线圈盒激光焊接的技术难点基础上,CC项目组在国内率先搭建了首套20kW光纤激光焊接系统(为国际上公开报道的激光焊接技术工程应用的最大功率)。研究开发了超高功率大厚板激光焊接技术,解决了当前激光焊接面对大型结构件装配精度要求极高的“卡脖子”问题,掌握了大功率激光焊接熔深与热场精准控制,以及大型复杂工程结构件焊接过程的应力场与应变场控制等关键技术,并形成CC线圈盒封焊的标准工艺规范,得到了英国焊接研究所TWI的高度赞许。2018年6月份在ITER组织与欧洲核子研究组织的见证下,项目组顺利完成首个全尺寸BCC线圈盒的激光封焊,焊后线圈盒整体焊接变形≤4mm,焊缝质量达到ISO 13919-1 B级,绕组表面的温度控制在200度以内,实现了ITER校正场线圈盒高标准和高质量焊接。

81   2018-10-17 20:05:19.133 国家科技支撑计划课题“医用胃肠道检测及成像微系统开发”通过验收 (点击量:0)

        近日,受国家科技部委托,中国医疗器械行业协会组织专家对中国科学院沈阳自动化研究所2015年主持承担的“十二五”国家科技支撑计划课题“医用胃肠道检测及成像微系统开发”进行了课题验收。经过现场验收,课题成果获专家好评,顺利通过技术和财务验收。

  验收专家组由来自技术领域、医疗领域、行业以及财务方面的专家组成,南方医科大学成像科学研究院院长陈武凡教授担任验收组组长。沈阳自动化所科技处处长胡琨元参加了会议。

  “医用胃肠道检测及成像微系统开发”课题负责人刘浩研究员代表课题组作课题验收总结报告。专家组认真听取了工作汇报,现场观摩了成果演示,按照《国家科技支撑计划管理办法》的要求,对项目验收资料的完整性、合理性进行了审查。在专家咨询环节,课题负责人和课题骨干对专家提出的问题进行了解答与答疑。

  经充分的讨论,验收专家组形成了验收结论:“医用胃肠道检测及成像微系统开发”课题验收材料齐全。课题开发了复合诊断胶囊内窥镜、上消化道pH胶囊内窥镜和胃隐血检测胶囊内窥镜,研发的产品完成了动物实验和第三方检验,达到了任务书规定的考核指标。课题成果受到与会专家一致好评,同意通过技术和财务验收。

  该课题开发的三款消化道疾病诊断胶囊内窥镜产品,实现了消化道形态和生理参数的同步采集,克服了传统导管式酸碱度检测系统的缺点,并为胃液隐血的无创、便捷筛查检测提供了创新手段,丰富了医务人员对相关疾病的诊断手段,为病患提供了安全、舒适和更加有效的疾病诊断工具,达到了国际领先水平。相关产品获得了欧洲CE认证和国家食品药品监督管理总局批准的医疗器械注册证。

82   2018-09-10 16:28:14.147 “黄淮南片中低产田改良与产能提升科技示范”结题验收 (点击量:0)

  近日,中科院第二粮仓“十三五”重大突破项目“黄淮南片中低产田改良与产能提升科技示范”举办结题汇报会。项目实施的18个月中,集合了地方政府、科研院所、企业的多方力量,中科院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所研究员吴丽芳所带领的科研团队,也在其中不断成长。

83   2018-09-10 15:44:32.0 把科研成果装进新疆农牧民的腰包 (点击量:0)

  最近,中国科学院科技服务网络计划(STS)项目“新疆农牧民增收技术模式研究与示范”正式结题。

  记者了解到,项目总结出了6套适宜于新疆不同类型村农牧民增收的实用技术体系,也构建出6个适宜于不同类型村稳定增收的组织经营模式,6个不同类型村农牧民户均收入增加了12%至15%。

84   2018-10-17 20:07:17.297 安徽省科技重大专项“低成本硅基真空绝热板的规模化制备 与建筑应用示范”通过验收 (点击量:0)

        8月31日,受安徽省科技厅委托,中国科学院合肥物质科学研究院组织专家在应用技术研究所召开了安徽省科技重大专项计划项目“低成本硅基真空绝热板的规模化制备与建筑应用示范”验收会议。

  “低成本硅基真空绝热板的规模化制备与建筑应用示范”项目针对已有真空绝热板技术工艺及应用,开展了纳米粉体芯材性能优化研究、规模生产线升级改造与建筑应用示范工作。通过科研团队的攻关研发,完成了项目的技术指标,开发了两种真空绝热板应用产品,进行了生产线优化设计改造,建成了7400平方米建筑楼外墙保温示范工程,为该产品的规模化推广应用提供了指导。验收专家组听取了项目汇报,审查了验收材料,经质询和讨论,一致认为该项目已完成计划书规定的各项任务和指标,同意通过验收。

85   2018-09-19 18:16:18.38 卫星重力测量数据处理技术获突破 (点击量:0)

        来自中国科学院测量与地球物理研究所的研究团队成功突破卫星重力测量数据处理与分析关键核心技术,使我国在重力卫星数据处理与应用方面实现独立自主。目前,其已向全球用户公开发布。而团队自主开发的重力场反演软件系统和卫星重力应用软件系统,具有独立知识产权并已获得相关软件著作权。

86   2018-09-20 17:14:31.303 紫金山天文台再次发现奇异小天体 (点击量:0)

  日前国际小行星中心发布电子公告,中国科学院紫金山天文台发现一个新的奇异小天体——2018 RR2,这是继2010年3月10日发现2010 EJ104后发现的又一个奇异小天体。

87   2018-09-20 17:24:14.71 新松新款机器人亮相人工智能大会 (点击量:0)

  9月17日,以“人工智能赋能新时代”为主题的2018世界人工智能(AI)大会在上海开幕。中科新松携两款智能机器人亮相西岸AI应用体验展示区,其中包括全新升级的新松第二代乒乓球机器人“庞伯特”和新松双臂协作机器人。

88   2018-09-20 17:23:38.097 第二十届工博会开幕中科院多项成果获奖 (点击量:0)

  9月19日,第二十届中国国际工业博览会在国家会展中心(上海)拉开帷幕,中科院3项自主创新技术和产品获奖。中科院上海技术物理研究所“风云四号静止轨道干涉式大气垂直探测仪”项目和中科院上海微系统与信息技术研究所“世界最快相变存储材料与嵌入式相变存储器”项目荣获创新银奖。航天八院和中科院上海技物所共同研制的“高分五号”高光谱卫星获本届工博会最高奖项——特别荣誉奖。

89   2018-09-20 17:21:13.003 又一例人工繁殖小江豚成活 (点击量:0)

  9月10日,一头小江豚在中科院水生所迎来出生“百天”——这是该所自2005年全球首例人工饲养长江江豚成功繁殖以来成活的第二头小江豚。

90   2018-09-19 13:20:28.607 授时中心等在冷原子研究中获进展 (点击量:0)

  近日,中国科学院国家授时中心研究员张首刚、张晓斐带领的研究团队与中国人民大学合作,在冷原子理论研究方面取得突破性进展。该团队在国际上首次从理论上预测了具有Rashba自旋轨道耦合的软核超冷玻色凝聚体中具有手征性的超固态,相关成果发表在《物理评论快报》上。

91   2018-09-19 13:23:02.767 理化所皮秒光参量激光研究取得创新成果 (点击量:0)

  中国科学院理化技术研究所激光物理与技术研究中心团队在中国工程院院士许祖彦、研究员彭钦军带领下,在固体激光领域持续耕耘数十载。近期,该团队在皮秒光参量激光研究领域取得创新成果,解决了国际上长期以来超短脉冲光参量振荡(OPO)难以实现大能量输出的难题,受到国际学术界关注和报道。

92   2018-09-19 15:45:08.633 深海所在南海联合开展海上试验 (点击量:0)

        中国科学院深海科学与工程研究所和中国科学院半导体研究所于6月21日至7月1日,在南海联合开展为期11天的海上试验。原位核酸裂解系统平台“凤凰”号着陆器、“天涯”号深渊着陆器、原位观测平台参与了此次海试, 完成了系统平台和搭载设备的功能检测试验。一共完成21次下潜试验,最大下潜深度3359m,取得了多项重要进展。

93   2018-09-19 16:18:00.82 深海高温热液喷口流体原位拉曼定量探测领域取得新突破 (点击量:0)

        近日,国际地学期刊以封面研究论文形式刊发了中国科学院海洋大科学研究中心阎军研究员团队、李超伦研究员团队在深海热液系统原位拉曼光谱定量探测方面的最新成果。团队基于自主研发的深海原位激光拉曼光谱探测系统对冲绳海槽中部热液区的高温热液流体进行原位拉曼光谱定量探测,在国际上首次获得高温热液流体中溶解二氧化碳及硫酸根离子的原位浓度。

94   2018-10-17 20:10:05.373 中科发5号和中科发6号通过国家审定 (点击量:0)

        针对东北稻区的特点和生产需求,中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋研究组与中国水稻所钱前研究组、北方粳稻中心张国民研究组合作,以稻米优良品质相关基因、高产基因和抗稻瘟病基因为主线,利用分子设计育种新技术,经过精心分析和设计,育成了高产、优质、抗逆性强适宜东北稻区和西北稻区种植的 “中科发5号”和“中科发6号”新品种。

  “中科发5号”(国审稻20180077): 具有高产、优质、多抗、分蘖强、灌浆速度快、适应性广等优点。在2016和2017年的国家北方早粳晚熟组区域试验中,两年区域试验平均亩产688.84千克,比对照吉玉粳增产9.32%;2017年生产试验,平均亩产653.68千克,比对照吉玉粳增产14.86%。全生育期150天,比对照吉玉粳稍晚熟;米质主要指标:整精米率70.1%,垩白粒率6.0%,垩白度1.8%,直链淀粉含量16.1%,胶稠度70毫米,长宽比3.0,达到部颁优质二级米;抗性:稻瘟病综合指数两年分别为2.0和2.4,穗颈瘟损失率最高级5级。“中科发5号”于2018年6月通过国家品种审定委员会审定,并于2018年6月在农业农村部公告第65号上进行了公告。遗传发育所为该品种的选育单位,刘贵富研究员为该品种第一选育人。

  “中科发6号”(国审稻20180071): 具有高产、优质、高抗稻瘟病、株型优良、适应性广等优点。在2016和2017年参加中早粳中熟组区域试验中,两年区域试验平均亩产679.78千克,比对照秋光增产4.1%;2017年生产试验,平均亩产643.64千克,比对照秋光增产2.45%。全生育期152.6天,同对照秋光相仿;质主要指标:糙米率83.3%,整精米率71.2%,垩白粒率8.0%,垩白度1.6%,透明度1级,直链淀粉含量15.2%,胶稠度70毫米,碱消值7.0,长宽比2.6,达到部颁优质二级米;抗性:稻瘟病综合指数两年分别为1.0和1.4,穗颈瘟损失率最高级1级和3级。 “中科发6号”于2018年6月通过国家品种审定委员会审定,并于2018年6月在农业农村部公告第65号上进行了公告。遗传发育所为该品种的第一完成单位,陈明江助理研究员为该品种第一选育人。

  该研究工作得到了科技部“七大农作物育种”重点专项,863项目和中国科学院分子模块设计育种先导科技专项等的资助。

95   2018-10-17 20:12:14.27 我国首台多通道原子磁力计新型脑磁图研制成功 (点击量:0)

        我国首台基于原子磁力计的新型多通道脑磁图系统,在中国科学院生物物理研究所完成原型机研制并成功获得高质量脑磁信号。

  脑磁图(MEG)是脑成像设备家族一个重要成员,它通过探测大脑神经活动产生的颅外微弱的磁信号,来反映神经活动发生的位置和时间过程。跟其他脑成像技术相比,脑磁图能观测功能磁共振成像(fMRI)无法获得的脑功能实时动态信息,空间定位精度又显著高于脑电(EEG),并且安全、无创,是脑科学研究一种不可替代的先进手段。脑磁图在临床医学上也有重要应用,例如在癫痫病灶的定位、术前语言功能区定位等领域具有特殊重要的作用。

  传统脑磁图基于超导量子干涉仪(SQUID),需要在超低温下运行,购置和运行成本高昂,而且探头位置固定并距头皮较远,适应性差,大大妨碍了该技术的普及。基于原子磁力计的脑磁图是近年来新出现的技术,可以在常温下工作,探头可紧贴头皮,因此具备低建设/运行成本、高灵敏度和高适应性(可做成可穿戴式系统)的优势,是一种颠覆性脑磁图新技术,有希望使脑磁图普及率成数量级提高并拓展到更多的研究和临床领域。

  生物物理所已成功搭建一套12通道的原子磁力计脑磁图原型机,其中包含了96通道3D打印个性化定制,可兼容多种探测器可调型脑磁图头盔等创新技术,并已成功获得高质量脑磁成像信号。与传统SQUID脑磁图初步比较,该原型机信噪比局部提高一倍以上,在某些应用上,通过调整探测器布置,可以使用比传统SQUID脑磁图少得多的探头就能达到相同或更高的定位精度。该原型机可有效探测海马、小脑等传统脑磁无法有效探测的脑深部区域,还可有效应用于传统脑磁图难以应用的低龄儿童、帕金森患者等群体,在发育心理学和脑疾病诊断等领域有着潜在的应用前景。

  这项工作由中国科学院生物物理研究所脑与认知科学国家重点实验室完成。该实验室已装备国内首台科研专用3T、7T人类磁共振成像系统和传统脑磁图系统,成为国际上屈指可数的脑成像特色平台。原子磁力计脑磁图原型机的研制成功不仅将进一步提升该平台的国际学术竞争力和影响力,而且有希望为我国重大科研仪器和医学影像设备的自主研发和产业化提供一个新的突破口。该实验室将与中国科学院兄弟单位合作,争取短时间内实现多通道原子磁力计脑磁图系统的全链条自主研发。

96   2018-10-17 20:14:29.233 我所在甲醇与一氧化碳耦合制取芳烃研究中取得新进展 (点击量:0)

        近日,我所甲醇制烯烃国家工程实验室刘中民院士、朱文良研究员团队在甲醇与一氧化碳耦合制取芳烃研究中取得新进展。该研究以通讯形式发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.)上,并被评为热点论文(Hot Paper)。

  芳烃(苯、甲苯、二甲苯)是重要的基础化工原料,其产量和规模仅次于乙烯和丙烯。目前,芳烃的大规模工业生产是通过石脑油为原料的芳烃联合装置实现。近年来,我国聚酯工业高速发展,芳烃消费量快速上升,供应缺口逐年加大。因此,加快芳烃生产、发展芳烃新技术对于我国聚酯业的健康发展至关重要。由于我国石油资源短缺,煤炭丰富,能源及化学品的清洁高效供应已成为国家发展中亟须解决的问题。发展煤经甲醇制芳烃等化学品技术,对于降低原油对外依存度和保障国家能源安全意义重大,且市场前景广阔。甲醇制芳烃反应常选用具有择形性的ZSM-5分子筛作为催化剂。因为氢转移反应存在,生成芳烃的同时会伴随着烷烃生成,芳烃选择性有待进一步提高。

        在该工作中,科研人员发现在无金属改性的纯H-ZSM-5分子筛上,甲醇与一氧化碳能够发生耦合反应,获得约80%芳烃选择性。另外,该工作还提出了一种全新的芳构化机理:甲醇与一氧化碳在H-ZSM-5上发生羰化反应生成羰化物中间体,然后与烯烃反应生成环戊烯酮类中间体,经脱水得到芳烃。通过13C核磁与同位素示踪等方法,证明了一氧化碳的碳能进入到芳烃以及环戊烯酮类中间体中。由于一氧化碳中的碳部分进入到芳烃中,相对甲醇直接制芳烃,其能提升芳烃的产量,有利于提高工业化过程的经济性。  

  上述研究工作得到国家自然科学基金的支持。

97   2018-09-30 15:11:00.877 2018年度“求是奖”揭晓 (点击量:0)

9月15日,由香港求是科技基金会主办、中国科学技术大学承办的2018年度“求是奖”在合肥揭晓,中科院院士、中科院理化技术研究所研究员江雷获得“求是杰出科学家奖”。求是基金会主席查懋声,顾问杨振宁、孙家栋、韩启德、施一公等出席颁奖典礼。

98   2018-09-30 17:22:11.697 中科院首个境外海洋观测平台在斯里兰卡启用 (点击量:0)

中国科学院中斯联合科教中心设在斯里兰卡的海洋科技综合试验观测平台9月27日正式启用,这是中科院首个境外海洋常规研究与科教融合办公场所。

99   2018-09-30 17:18:38.393 中国快舟固体火箭成功发射微厘空间一号试验卫星 (点击量:0)

北京时间9月29日12时13分,中国在酒泉卫星发射中心用快舟一号甲固体运载火箭,将微厘空间一号试验卫星发射升空并成功送入预定轨道。当天成功发射的微厘空间一号试验卫星,则是北京未来导航科技有限公司正在开发的低轨导航增强系统第1颗先导技术试验卫星,由中国科学院微小卫星创新研究院研制。

100   2018-09-30 16:02:15.293 我国首次在天宫二号完成植物生长全过程实验 (点击量:0)

科研人员成功地通过地面遥控,对留在太空中的培养箱进行温控和浇水,启动了拟南芥和水稻生长,并顺利开花结果。这是我国首次在太空中完成“从种子到种子”全过程的空间植物培养实验。

101   2018-09-30 15:40:54.373 天宫二号伽马暴偏振探测仪已探测55个伽马暴 超过设计指标 (点击量:0)

中国载人航天工程应用成果情况介绍会9月26日在北京举行。中科院高能物理研究所研究员张双南在会前接受采访时表示,天宫二号伽马暴偏振探测仪(POLAR)在轨运行半年探测到55个伽马暴,伽马暴探测率达100个/年,超过设计指标,是国际上伽马暴探测率最高的探测器之一。

102   2018-09-30 15:39:43.493 中国无人检测技术获突破 推动轨道交通智能化运维 (点击量:0)

中科院自动化所孵化的银河水滴日前在德国柏林国际轨道交通技术展览会上展示了其研发的中国首台小型化综合智能轨道检测车

103   2018-09-29 18:52:11.837 沈阳自动化所“海洋无人机”项目通过验收 (点击量:0)

 9月11日,中科院重大任务局在沈阳召开了沈阳自动化研究所牵头承担的院“海洋无人机”项目验收会。

  验收会上,专家组听取了项目组的总结汇报,经查阅资料、装备实物考察、专家质询等环节,“海洋无人机”项目顺利通过验收。专家组一致认为,项目完成了任务书规定的研究内容,突破了吨级无人直升机系统研发和海洋应用的关键技术,取得了重要进展,项目成果具有广阔的应用前景,并建议进一步面向各个领域的应用开展深入研究。

104   2018-09-29 18:06:36.58 中科院外籍院士王中林获世界能源领域“诺奖” (点击量:0)

记者从中国科学院北京纳米能源与系统研究所获悉,中科院外籍院士、该所所长王中林23日荣获享有世界能源领域“诺贝尔奖”之称的埃尼奖(Eni Award),是迄今为止获此殊荣的第一位华人科学家。该奖与计算机界图灵奖、数学界菲尔兹奖等并称为领域性最高奖项。

105   2018-09-29 18:05:31.193 中科院中子软件SuperMC入选辐射物理十大科技进展 (点击量:0)

  7月26日,“全国辐射物理领域十大科技创新进展”评选结果揭晓,中科院合肥物质院吴宜灿团队(FDS凤麟核能团队)大型中子软件系统SuperMC研究成果入选。评选由中国核学会辐射物理分会组织,经领域院士专家组遴选产生,旨在展示我国辐射物理领域取得的重大开创性成果,促进科技创新。

106   2018-09-29 18:04:36.517 科学家找到天上“看”海新办法 (点击量:0)

  记者从中科院国家空间科学中心获悉,中科院微波遥感技术重点实验室研究员董晓龙、张子瑾等人提出通过卫星遥感手段测量海面气压的新方法,并在国际上首次开展全球海面气压遥感探测反演,对实现海面气压的遥感观测具有突破性意义。近日,研究成果发表于《地球物理学研究杂志:海洋》。

107   2018-09-29 18:02:58.477 我国成功发射两颗北斗导航卫星 (点击量:0)

  8月25日7时52分,我国在西昌卫星发射中心以“一箭双星”方式成功发射两颗北斗导航卫星,长征三号乙运载火箭托举着北斗双星腾空而起。这次发射的北斗双星属于中圆地球轨道卫星,也是我国第11、12颗北斗三号全球组网卫星,由中国科学院微小卫星创新研究院抓总研制。

108   2018-09-29 18:01:56.49 “黄淮南片中低产田改良与产能提升科技示范”结题验收 (点击量:0)

  近日,中科院第二粮仓“十三五”重大突破项目“黄淮南片中低产田改良与产能提升科技示范”举办结题汇报会。项目实施的18个月中,集合了地方政府、科研院所、企业的多方力量,中科院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所研究员吴丽芳所带领的科研团队,也在其中不断成长。

109   2018-09-29 18:00:26.97 火星飞行器热环境预测及热防护系统设计取得突破 (点击量:0)

中科院力学所高温气体动力学国家重点实验室余西龙研究团队在国际上首次将吸收光谱应用于火星进入流场气体组分浓度测量。鉴于测量方法创新性及工程应用重要性,这项工作的前期研究方案和结果被美国国家航空和航天局在航空和天文领域研究的专刊大篇幅引用,最新的研究结果发表于《热物理学与传热学报》。

110   2018-09-29 17:58:50.867 深海所在南海联合开展海上试验 (点击量:0)

  在深海重点研发专项和中科院战略性先导科技专项(A类)支撑下,近日,中国科学院深海科学与工程研究所和中国科学院半导体研究所在南海联合开展为期11天的海上试验。

  据悉,原位核酸裂解系统平台“凤凰”号着陆器、“天涯”号深渊着陆器、原位观测平台参与了此次海试,完成了系统平台和搭载设备的功能检测试验。一共完成21次下潜试验,最大下潜深度3359米,取得了多项重要进展。

111   2018-09-29 17:57:57.42 大连光源正式运行 (点击量:0)

 近日,由国家自然科学基金委资助,中科院大连化学物理研究所和中科院上海应用物理研究所联合研制的“基于可调极紫外相干光源的综合实验研究装置”(简称“大连光源”一期项目)通过了专家验收。这标志着该装置圆满完成各项建设任务,进入正式运行阶段。

112   2018-09-29 17:56:32.11 中科院攻克小麦糊粉层分离技术 将造福大众餐桌 (点击量:0)

  8月18日,“小麦糊粉层战略意义”研讨会在北京召开,邀请专家就小麦糊粉层的分离技术——旋风涡流分离技术、小麦糊粉层的战略意义展开讨论。

  据了解,目前,该项目的产业化进程已经在不断推进中。山东泰安中科院的产业基地内,已经建成了“全球首条千吨级小麦糊粉层产业化示范线”;今年5月,在全国粮食产业化示范市山东滨州市阳信县开建了全球第一家“小麦糊粉层万吨级产业化示范工厂”;7月,与山东小麦核心产区菏泽市签订万吨级小麦糊粉层产业化示范工厂合作协议,计划今年将全面投产运行。

113   2018-09-29 17:51:57.57 中科804”接力“稻花香” 水稻分子设计育种新进展 (点击量:0)

  9月18日,国审稻新品种“中科804” 现场会在黑龙江五常市举行。据悉,“中科804” 和“中科发”系列水稻新品种是中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋团队成功利用“水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计”理论基础与品种设计理念所育成的标志性品种。目前,“中科804”等品种的大面积示范推广工作正在进行。2018年该品种共示范1.5万多亩,在黑龙江、吉林、辽宁、宁夏、内蒙古和新疆共布置了50多个百亩以上示范片,其中在“稻花香”主产区核心区域布置了3000亩示范片。

114   2018-09-29 17:49:05.433 中科虹霸助力公益事业,湖北建立首个儿童虹膜数据采集站 (点击量:0)

7月5日,中国儿童虹膜防丢网络平台在武汉市青山区建立数据采集站,这是湖北首个儿童虹膜数据采集站。在湖北武汉市青山区数据采集站内,孩子们只需通过一台虹膜采集设备,一瞬间就可以完成虹膜信息的录入,虹膜数据将汇入全国儿童虹膜数据库。将来遇到儿童走失,使用便携式虹膜识别仪或虹膜识别智能终端,扫一下孩子的眼睛,就可以准确识别孩子的详细身份信息,对儿童丢失查找起到“安全锁”的作用。

115   2018-09-29 17:48:27.45 3T人体磁共振快速成像系统技术成果鉴定会 (点击量:0)

9月15日,一场关于3T人体磁共振快速成像系统的技术成果鉴定会在上海联影公司召开。会后,中国科学院院士徐宗本表示,今天看到首型国产3T磁共振成像系统(简称3T系统)让人非常振奋!本次技术鉴定会由中国生物医学工程学会组织,该系统由上海联影医疗科技有限公司和中国科学院深圳先进技术研究院两家研制单位的技术团队历时8年共同攻关完成。

116   2018-09-29 17:47:23.65 科学家首次实现器件无关的量子随机数 (点击量:0)

 中国科学技术大学教授、中科院院士潘建伟及其同事张强、范靖云、马雄峰等与中科院上海微系统与信息技术研究所和日本NTT基础科学实验室合作,在发展高品质纠缠光源和高效率单光子探测器件的基础上,利用量子纠缠的内禀随机性,在国际上首次成功实现器件无关的量子随机数。相关成果9月20日凌晨在线发表于《自然》。这项突破性成果将在数值模拟、密码学等领域得到广泛的应用,有望形成新的随机数国际标准。

117   2018-09-29 17:46:16.337 中国科学家吴宜灿获欧洲聚变核能创新奖 (点击量:0)

当地时间9月16日,欧洲聚变核能创新奖(SOFT InnovationPrize)颁奖典礼在意大利西西里岛贾尔迪尼举行。欧盟委员会能源研究主席Patrick Child为中国科学家吴宜灿颁奖,以表彰其在核能中子物理前沿领域作出的开创性贡献。吴宜灿研究员是该奖项设立以来首位获奖的中国学者,也是首位获此殊荣的亚洲科学家。

118   2018-09-29 17:43:58.797 沈阳自动化所大型无人机关键部件实现国产化 (点击量:0)

7月25日,中国科学院沈阳自动化研究所牵头研制的翔鹰-200大型无人直升机完成了全部的研制试飞任务,进入验收阶段。该型无人机实现了控制系统、动力系统、传动系统等关键部件的国产化,标志着我国大型无人直升机自主研发能力进一步提升。

119   2018-09-29 17:43:39.617 国产阿尔茨海默症新药完成三期临床试验 (点击量:0)

7月17日,中科院上海药物研究所研究员耿美玉带领科研团队经过21年持续努力自主研制的治疗阿尔茨海默症(俗称老年痴呆症)新药取得重大突破,其研发的“甘露寡糖二酸(GV-971)”顺利完成临床三期试验,迈过研制工作中最关键的一步。

120   2018-09-29 17:28:43.707 我科学家研制成功新型仿生人工木材 (点击量:0)

        8月11日,中国科大俞书宏教授团队发展了一种新技术,以传统的酚醛树脂或密胺树脂为基体材料,成功研制了一系列具有类似天然木材取向孔道结构的新型仿生人工木材。

121   2018-09-10 17:02:14.477 我国首次完成微重力陶瓷光刻成形试验 (点击量:0)

  近日,中国科学院空间应用工程与技术中心科研人员在瑞士利用欧洲失重飞机成功完成了国际首次微重力环境下陶瓷材料立体光刻成形技术试验,同时完成我国首次微重力环境下金属材料铸造技术试验。试验验证了多项微重力环境下高精度制造前沿技术和新型材料,获得多件完好的陶瓷和金属制造样品及丰富的实验数据。

122   2018-09-10 15:44:32.0 把科研成果装进新疆农牧民的腰包 (点击量:0)

  最近,中国科学院科技服务网络计划(STS)项目“新疆农牧民增收技术模式研究与示范”正式结题。

  记者了解到,项目总结出了6套适宜于新疆不同类型村农牧民增收的实用技术体系,也构建出6个适宜于不同类型村稳定增收的组织经营模式,6个不同类型村农牧民户均收入增加了12%至15%。

123   2018-09-07 17:30:29.33 电工所承担的863计划课题“以太阳能为主的多种能源综合利用 微网系统关键技术研究”通过验收 (点击量:0)

  7月20日,国家科技部高技术中心组织专家对国家“863”计划课题“以太阳能为主的多种能源综合利用微网系统关键技术研究”进行了现场验收。

  课题组在青海兔尔干农村建成的微网示范系统,是国内首个农村社区100%可再生能源热电联供微能源系统。开发完成了多种能源综合利用微网系统规划设计软件,建成了以太阳能光热利用为主的多种能源综合利用实验模拟系统,突破了社区级多种能源综合利用热电联供系统耦合设计集成技术,攻克了适合农村地区的太阳能供暖系统优化设计及运行控制技术,开发了含社区级能量管理、家庭能量管理的分布式协同能量管理系统。课题取得的相关成果已在青海西宁、山东烟台和西藏等地区推广应用,为我国乡村振兴过程中可再生能源综合利用提供了重要的技术支撑。

124   2018-09-07 15:44:46.5 低温共烧陶瓷材料的高通量设计、制备与表征技术研究获系列进展 (点击量:0)

        7月4日,国家高技术研究发展计划(“863”计划)新材料技术领域“高性能合金与陶瓷材料跨尺度设计与精确控制制备技术”项目验收会在北京举行,项目顺利通过验收。

  课题部分成果也已在企业实现应用,成功开发了多款基于自主材料的LTCC滤波器,并实现了小批量生产,为企业的产品更新换代、提升技术竞争力起到了重要作用。研究团队后继将重点推动自主LTCC材料批量化稳定制备及其工程应用,同时在高性能LTCC新材料、无源集成新技术及新应用方面开展进一步的探索研究。

125   2018-09-07 15:44:02.057 宁波材料所等攻克电子产品低温等离子体防水涂层关键技术 (点击量:0)

  该研究成果突破了国外技术垄断,形成了具有自主知识产权的系列技术。相关技术综合指标领先国内外同类企业,达到国际先进水平,在电子产品防水涂层领域市场占有量稳居全国以及全球第一,为客户节约了大量生产成本和售后服务成本。

126   2018-09-07 15:31:30.9 石杉碱甲控释片获批进入临床研究 (点击量:0)

  由中国科学院上海药物研究所甘勇研究团队和章海燕研究团队通力合作、共同研发的抗阿尔茨海默症2.2类新药石杉碱甲控释片(FN12),近日获得国家药品监督管理局颁发的临床试验批件,获准进入临床试验。