2011：《Science》的中國聲音

張 剛 宋子煜

2011：《Science》的中國聲音

張 剛 宋子煜

美國《Science》雜志于1880年由發(fā)明家愛迪生投資創(chuàng)辦，1894年10月10成為美國最大的科學(xué)團(tuán)體“美國科學(xué)促進(jìn)會(huì)”（American Association for the Advancement of Science，AAAS）的官方刊物，是國際上最著名的自然科學(xué)綜合類學(xué)術(shù)期刊之一。全年共51期，為周刊，平均每年發(fā)表的論文數(shù)量為892.2篇（2005年至2009年），2010年的影響因子為31.377。《Science》雜志主要有三大欄目：科學(xué)新聞（Science News）、科學(xué)指南（Science’s Compass）和研究成果（Research）。研究成果欄目是《Science》雜志最重要的一部分，包括研究文章（Research Articles）、報(bào)告(Reports)、簡訊(Brevia)和技術(shù)評論(Technical Comments)。“Research Articles”欄目發(fā)表反映某一領(lǐng)域的重大突破的文章，文章長度不超過4500單詞或5個(gè)版面，包括摘要、引言和加有簡短小標(biāo)題的內(nèi)容部分，參考文獻(xiàn)建議最多不超過40條?！癛eports”欄目發(fā)表新的、有廣泛意義的重要研究成果，長度不超過2500單詞或3個(gè)版面，報(bào)告要包括摘要和引言，參考文獻(xiàn)應(yīng)在30條以內(nèi)。

2011年度，中國大陸地區(qū)全職科學(xué)家在《Science》雜志的“Research Articles”和“Reports”欄目上以通訊作者的身份發(fā)表論文14篇，其中兩篇為“Research Articles”（安芷生院士和陳樹忠研究員的論文），一篇被選作封面文章（王俊教授的論文）。

表1、2011年度中國大陸地區(qū)高校和科研院所全職學(xué)者以通訊作者的身份在《Science》上發(fā)表論文數(shù)量統(tǒng)計(jì)*

14篇文章按研究內(nèi)容分為，先進(jìn)材料5篇、古生物學(xué)2篇、神經(jīng)生物學(xué)2篇、人類基因組學(xué)1篇、細(xì)胞生殖與調(diào)控1篇，地球古氣候1篇、分子反應(yīng)1篇和分子機(jī)器1篇。以高校和科研院所發(fā)表論文數(shù)量來看，中國科學(xué)院發(fā)表8.5篇、高校發(fā)表2.5篇、中國地質(zhì)科學(xué)院1篇、北京生命科學(xué)研究所1篇、深圳華大基因1篇。并且，兩篇“Research Articles”類論文均來自于中國科學(xué)院的科研院所。作為“國家在科學(xué)技術(shù)方面的最高學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和全國自然科學(xué)與高新技術(shù)的綜合研究與發(fā)展中心”，中國科學(xué)院的高水平科研產(chǎn)出顯著高于高校和其他科研院所。

另外，2011年度《Science》上還發(fā)表了4篇的通訊地址為中國大陸高校和科研院所的文章，但是國外大學(xué)或研究所也并列為通訊地址。并且，大部分作者的地址不在中國大陸，也找不到國內(nèi)研究團(tuán)隊(duì)的介紹，這與國際合作課題有所區(qū)別?？赡苎芯砍晒煌耆诖箨懙貐^(qū)完成；也可能作者在國內(nèi)或國外完成了一部分工作后出國或回國。本欄目旨在通過高水平文章介紹扎根于中國大陸的具有世界最高水平的科研團(tuán)隊(duì)。因此，這4篇文章在這里僅作簡單介紹。

沈樹忠 研究員

中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所

現(xiàn)代古生物學(xué)與地層學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 主任

1989年，中國礦業(yè)大學(xué)獲得博士學(xué)位。1996年，國家教委公派到日本新瀉大學(xué)理學(xué)部博士后。1997年至2000年，澳大利亞Deakin大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院博士后。2001年至今，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員、博士生導(dǎo)師。2000年，入選中國科學(xué)院“百人計(jì)劃”。2002年，獲得國家杰出青年基金。2006年，科技部973項(xiàng)目“地史時(shí)期海陸生物多樣性的演變”首席科學(xué)家。

主要從事二疊紀(jì)腕足動(dòng)物化石系統(tǒng)分類學(xué)、生物大滅絕及其以后的復(fù)蘇、定量生物古地理學(xué)、生物多樣性和古環(huán)境學(xué)等方面的研究。

卡定二疊紀(jì)末生物大滅絕的時(shí)間

自地球上出現(xiàn)生物以來，發(fā)生過數(shù)次大的生物滅絕事件，而2億5千萬年前發(fā)生在二疊紀(jì)最末期的生物大滅絕，是地質(zhì)歷史時(shí)期最嚴(yán)重的超級生物滅絕事件，造成了約95%海洋生物和75%陸地生物物種的滅絕。由于這一事件發(fā)生及持續(xù)的精確時(shí)間，長期以來難以精確卡定，故滅絕的原因和模式，也難以確定。中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所古生代研究團(tuán)隊(duì)的沈樹忠研究員等聯(lián)合美國麻省理工學(xué)院、美國國家自然博物館、美國加州大學(xué)等單位的22位科學(xué)家，歷經(jīng)近十年，在對華南和西藏地區(qū)二十余條剖面開展高分辨率生物地層研究的基礎(chǔ)上，對分布在華南地區(qū)海陸相地層中的29個(gè)火山灰層，進(jìn)行了系統(tǒng)采集和高精度的地質(zhì)年齡測定。建立了二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交1450種化石的詳實(shí)信息數(shù)據(jù)庫，并運(yùn)用計(jì)算機(jī)定量優(yōu)化方法，克服研究程度差異和化石記錄不完整性等所造成的偏差，首次建立了多剖面復(fù)合的突發(fā)式綜合生物大滅絕模式，確定二疊紀(jì)末生物大滅絕發(fā)生在2.52億年前，歷經(jīng)時(shí)間不超過20萬年，其滅絕速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于前人已有的研究報(bào)道。同時(shí)，通過對我國西南地區(qū)多條海陸過渡相和陸相剖面的生物地層、火山灰的精確年齡、植物群和煤層分布、碳同位素變化、沉積特征等研究，首次從生物地層、地質(zhì)年齡和化學(xué)地層等多方面，建立了可信的海陸生態(tài)系統(tǒng)變化的對比關(guān)系。提出當(dāng)時(shí)位于赤道地區(qū)的以大羽羊齒為代表的熱帶雨林植物群，在二疊紀(jì)末與海洋生物同時(shí)遭到快速毀滅性打擊，為海、陸生態(tài)系統(tǒng)的同時(shí)崩潰提供了直接依據(jù)。

研究以廣泛的野外地質(zhì)工作為基礎(chǔ)和大量數(shù)據(jù)為依據(jù)，在確立高精度時(shí)間框架的基礎(chǔ)上，恢復(fù)了華南二疊紀(jì)末碳同位素變化的速度和幅度。根據(jù)計(jì)算，認(rèn)為二疊紀(jì)末由于大規(guī)模地下巖漿活動(dòng)造成地表甲烷釋放以及火山噴發(fā)等的共同作用，使得當(dāng)時(shí)大氣二氧化碳濃度快速增加，溫室效應(yīng)加劇，海水缺氧，從而導(dǎo)致海洋生物大量滅絕。同時(shí)，全球氣候快速變暖并干旱化，造成全球范圍內(nèi)大規(guī)模森林野火事件頻繁發(fā)生，使得森林快速消亡。森林的破壞又造成地表風(fēng)化加劇，地表土壤系統(tǒng)快速崩潰。從此，地球進(jìn)入一個(gè)長達(dá)5百萬年以上的生命蕭條期。該成果是迄今為止有關(guān)二疊紀(jì)末生物大滅絕事件研究時(shí)間精度最高、研究手段最為綜合的一項(xiàng)原創(chuàng)性成果，使得過去關(guān)于二疊紀(jì)末生物大滅絕模式的許多觀點(diǎn)亟待重新認(rèn)識(shí)。這項(xiàng)研究還表明，地球生態(tài)系統(tǒng)對地表環(huán)境惡化的反應(yīng)可以是長期的，但是，一旦環(huán)境壓力超出生態(tài)系統(tǒng)的承受能力，地表生態(tài)系統(tǒng)會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)快速崩潰。

Science 334(6061) 1367-1372

圖1. 生物大滅絕與碳同位素變化的關(guān)系。

胡海嵐 研究員

中國科學(xué)院上海生科院神經(jīng)科學(xué)研究所

1996年畢業(yè)于北京大學(xué)生物系獲生物化學(xué)和分子生物學(xué)專業(yè)學(xué)士學(xué)位。隨后在加州大學(xué)伯克利分校師從Corey Goodman博士，于2002年獲得神經(jīng)生物學(xué)方向博士學(xué)位。2003年至2004年，在美國弗吉尼亞大學(xué)從事博士后研究工作。2004年至2008年在冷泉港實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)博士后工作。2008年，中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所研究員。

主要從事情緒與社會(huì)行為的分子與神經(jīng)環(huán)路機(jī)制研究，包括抑郁癥的神經(jīng)環(huán)路及分子機(jī)理和社會(huì)等級的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制。利用電生理，鈣影像和細(xì)胞，分子生物學(xué)等多層面研究手段，應(yīng)用離體腦片和整體動(dòng)物模型對神經(jīng)環(huán)路可塑性機(jī)理進(jìn)行細(xì)胞和環(huán)路水平的研究。

內(nèi)側(cè)前額葉突觸強(qiáng)度雙向調(diào)制社會(huì)等級

社會(huì)等級是動(dòng)物世界中最顯著的社會(huì)行為之一，也是動(dòng)物社會(huì)的基本組織方式。對群體而言，穩(wěn)定的等級結(jié)構(gòu)可以減少族群內(nèi)不必要的激烈沖突和能量浪費(fèi)。對個(gè)體而言，在社會(huì)等級中的地位深刻地影響其健康和生活質(zhì)量。社會(huì)等級地位甚至被認(rèn)為是健康狀況的最佳風(fēng)向標(biāo)。然而到目前為止，人們對決定社會(huì)等級地位的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制卻知之甚少。

中國科學(xué)院上海生科院神經(jīng)科學(xué)研究所胡海嵐研究組通過改變大腦內(nèi)側(cè)前額葉的突觸傳遞首次探究了這一環(huán)路在社會(huì)等級中的重要作用。通過巧妙地利用鉆管測驗(yàn)和其它幾種行為測試，研究者首先排列出了群養(yǎng)小鼠的社會(huì)等級。有趣的是，在鉆管測驗(yàn)中迫使對方先退出的小鼠和低等級對手相比往往能得到更多的食物、標(biāo)記更大的領(lǐng)地，并且對雌性小鼠唱出更多的求偶歌曲。偶爾，高等級小鼠甚至?xí)缪荨疤觏殠煛钡慕巧瑢⑼\同伴的胡須拔去。通過電生理記錄高等級和低等級鼠的腦片，發(fā)現(xiàn)社會(huì)等級地位和小鼠的內(nèi)側(cè)前額葉神經(jīng)元突觸強(qiáng)度密切相關(guān)，即小鼠的社會(huì)等級越高，它的內(nèi)側(cè)前額葉神經(jīng)元的突觸（神經(jīng)元之間相互通訊連接的節(jié)點(diǎn)）強(qiáng)度就越強(qiáng)。內(nèi)側(cè)前額葉這一腦區(qū)，簡稱為mPFC，被普遍認(rèn)為與社會(huì)認(rèn)知相關(guān)。進(jìn)一步，研究人員試圖通過基因操作改變大腦內(nèi)側(cè)前額葉內(nèi)神經(jīng)元之間聯(lián)系的強(qiáng)度（即突觸強(qiáng)度）來調(diào)控動(dòng)物的等級。令人驚奇的是，當(dāng)在低等級的小鼠中增強(qiáng)內(nèi)側(cè)前額葉的突觸強(qiáng)度時(shí)，小鼠的社會(huì)等級有了提升；反之，在高等級小鼠中減弱它們內(nèi)側(cè)前額葉的突觸強(qiáng)度則會(huì)導(dǎo)致它們社會(huì)地位的下降。

這項(xiàng)工作首次為研究社會(huì)等級建立起了簡單而可靠的行為學(xué)范式，將引領(lǐng)對社會(huì)等級的神經(jīng)環(huán)路機(jī)理的進(jìn)一步研究。此外,由于社會(huì)等級對許多生理，心理機(jī)能（如焦慮，成癮，抑郁，生育等) 都有重要影響，這項(xiàng)研究也將幫助人們更好地了解這些相關(guān)行為或情緒的調(diào)節(jié)機(jī)制。

Science 334(6056) 693-697

圖2. 鉆管測驗(yàn)和其它幾種行為測試的比較。

王俊 教授

深圳 華大基因 執(zhí)行總裁

1977年生。1997年畢業(yè)于北京大學(xué)。2002年獲得北京大學(xué)生物信息學(xué)博士學(xué)位。1999年至今組織實(shí)施了家蠶、家雞、家豬、水稻、炎黃等多個(gè)重大基因組計(jì)劃，在基因組組裝，基因注釋，比較基因組，基因進(jìn)化，表達(dá)分析等方面取得多項(xiàng)研究成果。2008年獲國家杰出青年基金，先后獲得“中國科學(xué)院杰出科技成就獎(jiǎng)”、“中丹合作科學(xué)獎(jiǎng)”，“新世紀(jì)百千萬人才工程國家級人選”、“中國科學(xué)院重大創(chuàng)新貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”等多項(xiàng)榮譽(yù)。現(xiàn)任華大基因執(zhí)行總裁、深圳華大基因研究院常務(wù)副院長，丹麥奧胡斯大學(xué)人類遺傳學(xué)研究所/南丹麥大學(xué)人類遺傳學(xué)生化及分子生物學(xué)系、北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院客座教授。

主要從事基因組學(xué)、生物信息學(xué)的組裝、注釋、表達(dá)、復(fù)制、比較基因組學(xué)、分子進(jìn)化、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、多態(tài)性等多個(gè)領(lǐng)域的研究。

澳大利亞土著居民首個(gè)完整基因組測序完成

人類的起源與遷徙是一個(gè)復(fù)雜的過程，同時(shí)也是當(dāng)前學(xué)術(shù)界存在爭議的研究熱點(diǎn)。目前，“非洲單一地區(qū)起源說”是被廣泛接受的理論，即所有的非非洲的現(xiàn)代人類種群都是由最早的非洲人進(jìn)化而來，他們遷徙到歐洲、亞洲和澳洲，取代了當(dāng)?shù)匾汛嬖诘闹绷⑷伺c遠(yuǎn)古人，并進(jìn)化為現(xiàn)代人類。根據(jù)該理論，東亞人類種群主要是由單次遷移或擴(kuò)散完成的，即所謂的“單擴(kuò)散模型”，在這個(gè)模型中，澳大利亞人的祖先——澳大利亞土著人被推測是從亞洲人種群中分離出來的。澳大利亞土著的遺傳史是有爭議的，其中一個(gè)關(guān)鍵性的問題是東亞地區(qū)的移民是由某一單次的人類遷徙事件或多起這種事件造成的。

深圳華大基因與丹麥哥本哈根大學(xué)和澳大利亞格里菲斯大學(xué)對一位100歲的澳大利亞土著男子的基因組進(jìn)行了測序，還將澳大利亞土著的基因組序列與來自亞洲、歐洲和非洲的個(gè)人的79個(gè)基因組序列進(jìn)行了比較。他們還對3個(gè)中國漢族的人進(jìn)行了基因組測序以深入研究現(xiàn)代東亞和歐洲人的更為近代的起源。研究證實(shí)了澳洲土著人的祖先種群是在6.2萬年至7.5萬年前走出非洲遷徙到東亞地區(qū)，早于現(xiàn)代亞洲人的祖先約4萬年，現(xiàn)今的澳大利亞土著代表的是非洲以外的最古老連續(xù)人群之一。這些結(jié)果支持多起來自東亞的移民潮的情景，而澳大利亞土著則來自從非洲向外散播的一個(gè)早期的人群分支，時(shí)間可能是在6.2-7.5萬年前，然后他們越過重重大洋到達(dá)澳大利亞大陸；而現(xiàn)代亞洲人的祖先則是在2.5-3.8萬年前與歐洲人的祖先分離之后遷徙到亞洲的。由此可以看出，澳大利亞土著人祖先的東遷要明顯早于古歐亞人（Eurasians）的遷徙，其遺留種群與后來東遷亞洲人祖先群體發(fā)生過基因交流，強(qiáng)有力的證明了人類遷徙史上的多次擴(kuò)散理論，即“多擴(kuò)散模型”。該研究發(fā)現(xiàn)支持現(xiàn)今澳大利亞土著是最早占據(jù)澳大利亞的人的后裔這一假說。這對全面了解人類的起源和遷徙過程具有十分重要的意義。

Science 334(6052) 94-98

圖3. 重建的人類起源與遷徙示意圖。

羅敏敏 高級研究員

北京生命科學(xué)研究所

1995年畢業(yè)于北京大學(xué)獲心理學(xué)學(xué)士學(xué)位。1997年獲美國賓夕法尼亞大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)碩士學(xué)位。2000年獲美國賓夕法尼亞大學(xué)神經(jīng)學(xué)博士學(xué)位。2000年至2004年，美國杜克大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)系博士后。2004年至2005年，中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所研究員。2005年至今，北京生命科學(xué)研究所研究員。

目前主要研究兩個(gè)相關(guān)的神經(jīng)生物學(xué)問題：1．嗅覺信號(hào)在哺乳動(dòng)物腦中的編碼；2．一些基本的動(dòng)物行為在神經(jīng)環(huán)路水平上的生理機(jī)制。

中腦多巴胺細(xì)胞對于動(dòng)物的學(xué)習(xí)、動(dòng)機(jī)、運(yùn)動(dòng)、以及清醒狀態(tài)起重要作用。這些細(xì)胞活動(dòng)的異常與許多神經(jīng)疾病，如精神分裂癥、多動(dòng)癥、帕金森癥等疾病緊密相關(guān)。我們實(shí)驗(yàn)室最近發(fā)現(xiàn)一些受體特異地表達(dá)在這些細(xì)胞中，可以有效調(diào)節(jié)這些細(xì)胞的活動(dòng)。我們將進(jìn)一步研究這些受體蛋白影響細(xì)胞活動(dòng)的分子細(xì)胞機(jī)制，以及這種調(diào)節(jié)對動(dòng)物行為的影響。我們的工作不僅可以有助于理解感覺系統(tǒng)和一些基本行為的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)，亦可具有臨床意義。

中腦多巴胺神經(jīng)元的膜受體鳥苷酸環(huán)化酶C選擇性地表達(dá)及其生理調(diào)控機(jī)制

中腦多巴胺神經(jīng)元調(diào)節(jié)許多種重要的行為過程，它們的功能障礙常與多種人類精神疾病相關(guān)，比如注意力缺陷多動(dòng)障礙（ADHD）和精神分裂癥。所以找到可以特異調(diào)節(jié)它們的活動(dòng)的細(xì)胞靶點(diǎn)是非常重要的。研究發(fā)現(xiàn)這些神經(jīng)元選擇性的表達(dá)鳥苷酸環(huán)化酶C(GC-C)，一種以前被認(rèn)為特異的表達(dá)在腸道細(xì)胞上的膜受體。GC-C被激活后可以增強(qiáng)由谷氨酸和乙酰膽堿受體介導(dǎo)的中腦多巴胺神經(jīng)元的激動(dòng)性反應(yīng)，該效應(yīng)有賴于依賴于環(huán)化鳥苷酸（cGMP）的蛋白激酶-G的活性。GC-C基因敲除的小鼠同時(shí)表現(xiàn)出多動(dòng)和注意力缺失。而且，這些行為缺陷可以被治療注意力缺陷多動(dòng)障礙的藥物以及蛋白激酶-G地激動(dòng)劑加以挽救。這些結(jié)果提示腦中的GC-C/PKG信號(hào)通路具有重要的行為和生理作用，并且為尋找新的針對精神疾病的治療方法提供了線索。

Science 333(6049) 1642-1646

圖4. GC-C在中腦多巴胺神經(jīng)元中選擇性表達(dá)。（A-C）小鼠中腦內(nèi)（4只），GC-C的mRNA表達(dá)與TH免疫反應(yīng)具有相似的模式。（A）VTA/SNc區(qū)域內(nèi)，原位雜交探測GC-C的mRNA表達(dá)（紅色）。M，中部；D，背部。（B）在相同冠狀切面內(nèi)，TH免疫反應(yīng)（綠色）。（C）將A圖和B圖重疊。（D-F）雙色染色顯示GC-C（紅色）在中腦多巴胺神經(jīng)元中的表達(dá)可以被TH免疫反應(yīng)（綠色）標(biāo)記。（G-I）D圖至F圖中虛線框內(nèi)部分的放大圖。

徐國良 研究員

中國科學(xué)院上海生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所

1985年畢業(yè)于浙江大學(xué)生物系獲學(xué)士學(xué)位。1989年獲中國科學(xué)院遺傳學(xué)研究所碩士學(xué)位；1993年獲德國馬普分子遺傳學(xué)研究所博士學(xué)位。1993年至1994年，德國馬普分子遺傳學(xué)研究所博士后。1994年至1995年，新加坡國立大學(xué)生命科學(xué)中心實(shí)驗(yàn)室主任。1995年至2000年，美國哥倫比亞大學(xué)遺傳發(fā)育系博士后。2000年至2001年，美國哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)系博士后。2001年至2006年，任中國科學(xué)院與德國馬普學(xué)會(huì)國際合作青年科學(xué)家小組組長。2002年入選中科院“百人計(jì)劃”，并獲得“國家杰出青年科學(xué)基金”。

主要從事表觀遺傳調(diào)控及其與癌癥等重大疾病關(guān)系的研究。采用生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)（包括基因組學(xué)）相互依托的實(shí)驗(yàn)手段致力于探索：DNA甲基化譜式是如何在胚胎發(fā)育早期建立起來的？是否存在新的堿基修飾形式？胚胎干細(xì)胞與成體干細(xì)胞自我更新與分化是如何達(dá)到平衡的？哪些因素導(dǎo)致了這一平衡的改變而導(dǎo)致腫瘤和疾病發(fā)生？對表觀遺傳信息調(diào)控的研究將有助于了解生長發(fā)育與疾病發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)理，為維護(hù)人類健康尤其是再生醫(yī)學(xué)的技術(shù)開發(fā)提供理論依據(jù)。

在DNA去甲基化機(jī)制中發(fā)現(xiàn)一種新修飾堿基

動(dòng)植物生長發(fā)育與疾病發(fā)生、發(fā)展都廣泛受到表觀遺傳調(diào)控。目前研究得比較清楚的是胞嘧啶第5位的甲基化。它直接參與了轉(zhuǎn)錄調(diào)控和基因組的其他調(diào)控過程。由于胞嘧啶的甲基化會(huì)引起染色體的壓縮和基因沉默，所以對于表達(dá)活躍的基因來說，它們的啟動(dòng)子和增強(qiáng)子區(qū)域的DNA往往處于低甲基化水平狀態(tài)。因此，DNA的去甲基化對于沉默基因的轉(zhuǎn)錄重激活起著重要作用。在原始生殖細(xì)胞發(fā)生及受精后父源基因組的重塑過程中出現(xiàn)的大規(guī)模的去甲基化，被認(rèn)為是擦除父母甲基化譜式并建立后代新的甲基化譜式的關(guān)鍵，這些表觀遺傳重編程過程中發(fā)生的去甲基化對于早期胚胎的發(fā)育及配子產(chǎn)生都是十分重要的。

在高等生物的基因組DNA中除含有腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)四種常見的堿基形式外，還含有胞嘧啶的修飾形式：5-甲基胞嘧啶（5mC），被稱為第5種堿基。而且它可以進(jìn)一步被氧化為5-羥甲基胞嘧啶（5hmC），也被稱為第6堿基。這些修飾形式在表觀調(diào)控中都具有重要的作用，但它們?nèi)绾伪豢赡孓D(zhuǎn)變?yōu)榘奏?C)還不清楚。

研究發(fā)現(xiàn)Tet雙加氧酶可以將5mC和5hmC氧化成5-胞嘧啶羧基（5-carboxylcytosine，5caC），之后5caC會(huì)被胸腺嘧啶DNA糖基化酶（TDG）識(shí)別，并消化。Tet蛋白是重新編程已經(jīng)分化的細(xì)胞的一種重要功能蛋白，人類和小鼠都擁有Tet蛋白，研究發(fā)現(xiàn)這種蛋白在DNA脫甲基過程和干細(xì)胞重新編程方面起關(guān)鍵作用。研究證明了Tet在體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)中都能將5mC和5hmC氧化成5-胞嘧啶羧基（5-carboxylcytosine，5caC），并且進(jìn)一步TDG敲除實(shí)驗(yàn)也說明5caC的積累，這些研究數(shù)據(jù)都表明5mC轉(zhuǎn)變成5caC，繼而被消化的過程是DNA去甲基化的一條重要途徑。

在此項(xiàng)研究發(fā)表之前，對于主動(dòng)的去甲基化機(jī)制有多種猜想，包括通過直接氧化打開碳-碳鍵，即直接將甲基基團(tuán)從甲基胞嘧啶上切除；通過酶促反應(yīng)將甲基基團(tuán)以甲醛的形式從5hmC上移除；以及通過DNA剪切修復(fù)將甲基胞嘧啶直接替換。但是，這些可能的途徑還沒有任何一種得到生物化學(xué)或者遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。盡管Tet1加氧酶從理論上推測可能執(zhí)行逆轉(zhuǎn)DNA甲基化的功能，但是，其去甲基化過程是如何實(shí)現(xiàn)是未知的。生化與細(xì)胞研究所的上述工作表明：5mC可以被Tet蛋白氧化為5-羧基胞嘧啶（5caC），而5caC又進(jìn)一步被TDG識(shí)別并切除(進(jìn)而通過DNA剪切修復(fù)途徑替換為沒有修飾的C)，從而初步闡明了一條DNA主動(dòng)去甲基化的途徑(5mC→5hmC→5caC→C)，為研究DNA去甲基化作用及生理功能指明了方向。

Science 333(6047) 1303-1307

陳延峰 教授

南京大學(xué)材料科學(xué)與工程系系主任

南京大學(xué)固體微結(jié)構(gòu)物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

1990年獲西北工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位。1990年至1993年，南京大學(xué)博士后, 2000年至2001年，美國麻省理工大學(xué)訪問學(xué)者。1998年至今，任材料科學(xué)與工程系系主任?，F(xiàn)為南京大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師、長江學(xué)者特聘教授。1997年度入選教育部《跨世紀(jì)優(yōu)秀人材培養(yǎng)計(jì)劃》。2002年獲國家杰出青年基金資助。2005年被聘為長江學(xué)者特聘教授。

主要研究領(lǐng)域?yàn)椴牧衔锢砼c化學(xué)。研究方向是氧化物薄膜多層膜超晶格微結(jié)構(gòu)材料及光電功能器件的制備、表征和物理性能的研究。在所從事的研究工作中，建立了我國第一臺(tái)用于制備鐵電薄膜，多層膜，超晶格的MOCVD裝置，將在半導(dǎo)體領(lǐng)域行之有效的“原子層控制外延生長”技術(shù)成功地用于鐵電薄膜材料的制備，是國際上為數(shù)不多的先驅(qū)者之一。利用MOCVD技術(shù)和PLD技術(shù)，研制成鐵電/非鐵電膜交替排列的超晶格。在實(shí)驗(yàn)上系統(tǒng)地研究了超聲波在超晶格中的傳播與激發(fā),及微結(jié)構(gòu)與超晶格頻率響應(yīng)間的規(guī)律；研制成功聲學(xué)超晶格的超高頻（GHz）的超聲諧振器、換能器等。從理論和實(shí)驗(yàn)上研究了人工帶隙材料中光波和聲波的傳播的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了聲波的負(fù)折射現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了回波負(fù)折射的現(xiàn)象，成功地實(shí)現(xiàn)了超聲波的可調(diào)諧負(fù)折射成像。

能隔離光信號(hào)的新型硅基光學(xué)波導(dǎo)

與電子芯片相比，光子芯片擁有超高速的運(yùn)算速度、超大規(guī)模的信息存儲(chǔ)容量、能量消耗小、散發(fā)熱量低等優(yōu)點(diǎn)，因此，用光子代替電子實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)連接是不可阻擋的歷史潮流，不過，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)技術(shù)主要還是依靠電子芯片。如果不將光隔離，光子電路上不同元件發(fā)送和接收的信號(hào)就能相互作用，使光子芯片變得不穩(wěn)定。而電子電路中的二極管能通過限制電流朝一個(gè)方向行進(jìn)從而將電信號(hào)隔離開。因此，研制光子芯片的主要困難是制造出“光子二極管”——光隔離器?？茖W(xué)家一直在為此目標(biāo)而努力。南京大學(xué)固體微結(jié)構(gòu)物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳延峰教授領(lǐng)導(dǎo)的研究組與美國加州理工學(xué)院電子工程系合作設(shè)計(jì)出一種新的光學(xué)波導(dǎo)——一個(gè)0.8微米寬、能輸送光的硅設(shè)備，其使光能在一個(gè)方向采用對稱模式行進(jìn)，而在另一個(gè)方向上采用非對稱模式行進(jìn)，因?yàn)椴煌Ｊ降墓鉄o法相互作用，因此，這兩束光就被隔離開，能穿過彼此，首次用新的硅波導(dǎo)將光隔離出來。盡管該研究還只是一個(gè)概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，但科學(xué)家們建造出了一個(gè)能被集成到一塊硅芯片上的光隔離器，光隔離器對建造出納米大小的光子設(shè)備至關(guān)重要?，F(xiàn)在，最先進(jìn)的光子芯片的數(shù)據(jù)傳輸率為10Gb/秒，是個(gè)人電腦的幾千倍，下一代光子芯片有望達(dá)到40Gb/秒。但因?yàn)檫@些光子芯片沒有內(nèi)置光隔離器，其比電子芯片更簡單，而且也無法投入實(shí)際應(yīng)用。因此，基于最新研究的光隔離器有望加速光子芯片的商業(yè)化進(jìn)程。

Sciecne 333(6043) 729-733

圖5. 新型硅波導(dǎo)的掃描電鏡照片（a），光在一個(gè)方向采用對稱模式行進(jìn)，而在另一個(gè)方向上采用非對稱模式行進(jìn)(b)。

安芷生 中國科學(xué)院院士

中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所

1941年出生，安徽六安人。1962年，南京大學(xué)地質(zhì)系畢業(yè)。1966年，中國科學(xué)院地質(zhì)所、地球化學(xué)研究所研究生畢業(yè)。1991年當(dāng)選為中科院院士。2000年當(dāng)選為第三世界科學(xué)院院士。2001年任新成立的中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所所長，現(xiàn)任中國科學(xué)院西安分院院長，兼任國際地圈 - 生物圈計(jì)劃 (IGBP) 科學(xué)委員會(huì)副主席，國際第四紀(jì)聯(lián)合會(huì) (INQUA) 副主席等職。

在第四紀(jì)地質(zhì)和過去全球變化方面，以黃土及有關(guān)第四紀(jì)沉積物為主要對象，系統(tǒng)地研究了中國黃土的堆積、演化及其與古氣候、古環(huán)境的關(guān)系，并與全球氣候變化聯(lián)系起來；率先將第四紀(jì)磁性地層學(xué)引入我國，最早指出我國240萬年前的重大地質(zhì)氣候事件，測定了藍(lán)田猿人和澳洲沙漠化年代；與劉東生院士一起將中國黃土與深海沉積序列進(jìn)行了成功的對比，重建了黃土高原的氣候歷史；提出了黃土堆積演化模式及其與環(huán)境演變的關(guān)系；由他所領(lǐng)導(dǎo)的研究集體，系統(tǒng)的提出了控制中國古環(huán)境變化的東亞古季風(fēng)理論，建立了最近240萬年、13萬年和最近2萬年以來中國古環(huán)境變化序列，重建了最近2萬年以來中國環(huán)境變化圖景，并對古季風(fēng)變遷機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)討論；提出了末次冰期和間冰期冬季風(fēng)氣候的不穩(wěn)定性和突發(fā)事件的證據(jù)和規(guī)律，開展了南北半球古氣候?qū)Ρ鹊难芯浚@國際承認(rèn)。曾應(yīng)邀多次在國際科聯(lián)和全球變化研究國際學(xué)術(shù)大會(huì)上作報(bào)告。

冰期—間冰期印度夏季風(fēng)的動(dòng)力學(xué)

印度夏季風(fēng)是一種影響南亞季節(jié)性降雨量的年度氣候周期，它對人類的福祉有著重要的含意。盡管印度夏季風(fēng)在現(xiàn)代的表現(xiàn)已有大量的文件證明，但研究人員想知道印度夏季風(fēng)在漫長的冰川-冰川間期這樣的時(shí)間尺度上是如何變化的。中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室安芷生院士領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)群體聯(lián)合美國布朗大學(xué)、中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所、日本全球變化研究所和西安交通大學(xué)全球變化研究院對中國大陸環(huán)境科學(xué)鉆探工程在青藏高原東南緣鶴慶盆地獲取的666米湖泊沉積巖心，利用古地磁和碳-14測年手段，高分辨率測試了巖心的植物花粉、沉積學(xué)、地球物理和地球化學(xué)等參數(shù)，重建了更新世（過去260萬年）印度季風(fēng)變遷的歷史，揭示了早、晚更新世印度夏季風(fēng)變率較小，可視為南北半球氣候相互作用的結(jié)果；而更新世中期印度夏季風(fēng)變率加大，主要受控于北半球冰量變化。通過印度夏季風(fēng)變化時(shí)間序列精細(xì)結(jié)構(gòu)的分析，此項(xiàng)研究提出了冰期—間冰期南北半球間氣壓梯度對印度季風(fēng)環(huán)流驅(qū)動(dòng)的重要性，揭示了距今260萬年以來印度夏季風(fēng)非軌道尺度的變遷過程和動(dòng)力學(xué)。

Science 333(6043) 719-723

圖6.（A）基于國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心和國家大氣研究中心的1977年至2000年期間數(shù)據(jù)再分析得到的六月-七月-八月平均850hPa流場。紅點(diǎn)表示取樣的鶴慶盆地和海洋鉆探計(jì)劃722位點(diǎn)，紅色A表示Mascarene高壓中心區(qū)，紅色C表示印度洋低氣壓的中心，海拔高于1500米的區(qū)域以黃色表示。（B）鶴慶盆地六月-七月-八月降雨的濕氣來源。

楊學(xué)明 中國科學(xué)院院士

中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所 分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任

1982年畢業(yè)于浙江師范大學(xué)物理系。1985年獲得中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所理學(xué)碩士學(xué)位。1991年獲得美國加州大學(xué)圣巴巴拉分校博士學(xué)位。1991年至1993年，美國普林斯頓大學(xué)化學(xué)系博士后。1993年至1995年，美國加州大學(xué)伯克萊分?；瘜W(xué)系及美國勞倫斯伯克萊國家實(shí)驗(yàn)室博士后。2001年起，任中國科學(xué)院大連化物所分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。2005年獲得國家杰出青年基金。2007年獲中國科學(xué)院杰出科技成就獎(jiǎng)個(gè)人獎(jiǎng)。2008年獲何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。2010年獲陳嘉庚化學(xué)科學(xué)獎(jiǎng)。2011年當(dāng)選中國科學(xué)院院士。

主要開展以下幾方面的工作：基元化學(xué)反應(yīng)的微觀機(jī)理的研究，包括化學(xué)反應(yīng)過渡態(tài)、共振態(tài)動(dòng)力學(xué)機(jī)理以及化學(xué)反應(yīng)過程的非絕熱動(dòng)力學(xué)；分子光化學(xué)動(dòng)力學(xué)機(jī)理的研究，特別是大氣化學(xué)以及星際化學(xué)中相關(guān)分子光化學(xué)過程的探索；復(fù)雜體系動(dòng)力學(xué)的研究，如燃燒化學(xué)以及氣相化學(xué)沉積過程的動(dòng)力學(xué)機(jī)理等；表面化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)以及表面光化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究，主要是催化反應(yīng)以及光催化過程特別是光催化制氫過程中的微觀機(jī)理。

張東輝 研究員

中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所

1967年生于浙江。1989年畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)物理系。1994年獲紐約大學(xué)物理系博士學(xué)位。先后在紐約大學(xué)，芝加哥大學(xué)從事博士后研究。1997年應(yīng)聘到新加坡國立大學(xué)計(jì)算科學(xué)系任教，2000年升為副教授。2004年被聘為大連化學(xué)物理研究所研究員。2003年獲國家自然科學(xué)基金海外及港澳青年學(xué)者合作研究基金。2006年獲國家杰出青年科學(xué)基金。

致力于發(fā)展有效的理論與計(jì)算新方法研究發(fā)生在氣相、團(tuán)簇、固體表面、以及生物分子中的原子分子運(yùn)動(dòng)、反應(yīng)、能量轉(zhuǎn)移等動(dòng)力學(xué)問題。

四原子反應(yīng)體系的理論和實(shí)驗(yàn)的態(tài)-態(tài)微分截面

化學(xué)反應(yīng)微分截面的實(shí)驗(yàn)測量能夠最細(xì)致地反映一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)特征，而通過求解在勢能面上運(yùn)動(dòng)的原子核的薛定諤方程來得到基元化學(xué)反應(yīng)的微分截面則是量子動(dòng)力學(xué)理論計(jì)算的終極目標(biāo)。人們已經(jīng)基本解決了三原子化學(xué)體系的量子動(dòng)力學(xué)難題，能夠定量地計(jì)算三原子體系的微分散射截面。然而，從三原子體系發(fā)展到更多更復(fù)雜的反應(yīng)體系，則是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。作為向前發(fā)展第一步的四原子體系相對于三原子體系，體系的自由度從3增加到6，這意味著無論是勢能面的構(gòu)造還是散射動(dòng)力學(xué)的計(jì)算，從難度到計(jì)算量都有巨大的增加。譬如，對于勢能面的計(jì)算，如果每個(gè)維度計(jì)算100個(gè)位點(diǎn)，那么四原子體系的6個(gè)自由度相對于三原子體系的3個(gè)自由度，所需計(jì)算的位點(diǎn)數(shù)量就增加了一百萬倍！由此可知量子動(dòng)力學(xué)理論計(jì)算從3原子體系發(fā)展到4原子體系，困難之大超乎想像。H2+ OH → H2O + H反應(yīng)體系是四原子反應(yīng)體系的基本范例，是燃燒化學(xué)和星際化學(xué)中的重要反應(yīng)，其逆反應(yīng)則是選?；瘜W(xué)的研究樣板。大連化物所楊學(xué)明和張東輝研究組對該反應(yīng)的同位素替代反應(yīng)HD + OH → H2O + D進(jìn)行了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究。理論上，發(fā)展出一套非常有效的含時(shí)波包方法，能夠?qū)α鶄€(gè)自由度的四原子反應(yīng)進(jìn)行精確的計(jì)算，同時(shí)用更精確的方法構(gòu)造了該反應(yīng)體系的勢能面，從而完成了該體系的第一個(gè)全維量子態(tài)分辨的動(dòng)力學(xué)計(jì)算。實(shí)驗(yàn)上，采用高分辨的交叉分子束—里德堡氘原子飛行時(shí)間譜方法測量了HD + OH → H2O + D在不同反應(yīng)能下的微分截面及其隨碰撞能的變化關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算結(jié)果高度吻合。這是首次對一個(gè)四原子反應(yīng)體系的態(tài)-態(tài)微分截面取得理論和實(shí)驗(yàn)高度吻合的研究結(jié)果，是分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究的一個(gè)重要突破。

Science 333(6041) 440-442

陳曦 教授

清華大學(xué)物理系

1993年畢業(yè)于清華大學(xué)物理系獲學(xué)士學(xué)位。1996年獲清華大學(xué)碩士學(xué)位。2004年獲美國康奈爾大學(xué)博士學(xué)位。2004年至2006年，加利福尼亞大學(xué)歐文分校博士后。2006年至2010年，清華大學(xué)物理系副教授。2010年，清華大學(xué)物理系教授。2010年獲國家杰出青年科學(xué)基金。2012年獲陳嘉庚數(shù)理科學(xué)獎(jiǎng)。

主要從事低溫隧道掃描電鏡，低維材料的量子效應(yīng)和分子電子學(xué)研究。

馬旭村 研究員

中國科學(xué)院物理研究所

1971年生于河南省唐河縣。1992年畢業(yè)于化學(xué)系化學(xué)專業(yè)獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位。1997年獲中科院鹽湖所化學(xué)碩士學(xué)位，2000年獲中科院物理所凝聚態(tài)物理博士學(xué)位。2000年至2002年在德國馬普研究學(xué)會(huì)微結(jié)構(gòu)物理研究所做博士后研究。2003年加入中科院物理所表面物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室工作。2010年獲國家杰出青年科學(xué)基金。2012年獲陳嘉庚數(shù)理科學(xué)獎(jiǎng)。

主要研究領(lǐng)域：1. 超高真空下掃描隧道譜和局域功函數(shù)測量；2. 超高真空下金屬磁性薄膜的分子束外延生長、結(jié)構(gòu)與磁學(xué)性質(zhì)研究。研究手段包括俄歇(Auger)電子能譜、低能電子衍射(LEED)、光電子能譜(XPS)、掃描隧道顯微鏡(STM)以及表面磁光克爾效應(yīng)(SMOKE)。3．碳氮納米管的制備和場電子發(fā)射性質(zhì)研究：采用微波等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法制備了大面積定向有序的碳氮納米管，這種納米管具有獨(dú)特的線性聚合的納米鐘結(jié)構(gòu)。利用這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對聚合的納米鐘進(jìn)行拆分，得到幾個(gè)甚至單個(gè)的納米鐘(直徑14nm,長16nm)。成功制備了碳氮納米管-碳納米管的異質(zhì)結(jié)。這些可長可短的納米鐘和異質(zhì)結(jié)具有新穎的電學(xué)性質(zhì)，對納米器件的制作和研究具有潛在的意義。

鐵硒超導(dǎo)體中能隙節(jié)點(diǎn)和二重對稱性的直接觀測

鐵基超導(dǎo)體是繼1986年發(fā)現(xiàn)的銅氧化合物高溫超導(dǎo)體（1987年諾貝爾物理獎(jiǎng)）之后于2008年被發(fā)現(xiàn)的一類新型高溫超導(dǎo)材料，它的發(fā)現(xiàn)為高溫超導(dǎo)電性的研究開辟了一個(gè)全新的研究方向，是目前物理學(xué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。與銅氧化合物高溫超導(dǎo)體的研究類似，鐵基超導(dǎo)機(jī)理研究的最核心科學(xué)問題是電子如何形成庫珀電子對。因此，確定電子配對的對稱性（也就是庫珀電子對的形狀）具有極其重要的意義，但這個(gè)問題至今沒有一個(gè)明確的結(jié)論。清華大學(xué)物理系薛其坤院士和陳曦教授與中科院物理所馬旭村研究員組成的研究團(tuán)隊(duì)，用高質(zhì)量的單晶薄膜、高靈敏度的實(shí)驗(yàn)技術(shù)以及在此基礎(chǔ)上得到的能反映材料內(nèi)在性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定性地證明了FeSe超導(dǎo)體中的電子配對函數(shù)具有兩重對稱性，這對理解鐵基高溫超導(dǎo)機(jī)理具有重要意義。為了理解這個(gè)重要性質(zhì)，他們與美國加州大學(xué)圣地亞哥分校的吳從軍教授還進(jìn)行了理論上的合作。該成果的取得得益于該研究團(tuán)隊(duì)長期致力于精密實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)展所做的努力。他們將分子束外延技術(shù)與掃描隧道顯微技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，并在國際上已經(jīng)形成了自己獨(dú)特的研究特色。在該研究中，他們把半導(dǎo)體領(lǐng)域中的分子束外延技術(shù)拓展到鐵基超導(dǎo)材料的制備中，實(shí)現(xiàn)了對超導(dǎo)薄膜生長過程和形貌原子水平上的精確控制，制備出了化學(xué)成分嚴(yán)格可控的高質(zhì)量單晶FeSe薄膜。在此基礎(chǔ)上，他們利用同時(shí)具有空間原子分辨和高能量分辨本領(lǐng)的強(qiáng)磁場掃描隧道顯微技術(shù)對薄膜進(jìn)行了原位的表征。

Science 332(6036) 1410-1413

蔣建中 教授

浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)系

1964年11月生于浙江省嘉興市。1984年畢業(yè)于浙江師范大學(xué)物理系獲學(xué)士學(xué)位。1987年獲北京科技大學(xué)金屬物理系碩士學(xué)位。1991年獲德國沙爾大學(xué)材料系博士學(xué)位。1996年入選中國科學(xué)院“百人計(jì)劃”。2003年至今，浙江大學(xué)材料系教授，浙江大學(xué)新結(jié)構(gòu)材料國際研究中心主任。2011年3月，任合肥工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院院長。2006年獲得教育部長江特聘教授。2004年獲得國家杰出青年基金。

主要研究領(lǐng)域?yàn)榇髩K金屬玻璃、納米材料、相變、高壓科學(xué)、計(jì)算材料和同步輻射技術(shù)。成功研發(fā)世界上尺寸最大的稀土基金屬玻璃材料。第一次在大塊金屬玻璃合金體系中觀察到非晶多形態(tài)相變的現(xiàn)象。首次合成純立方體ZnO材料、大塊立方體Si3N4材料，確定立方體Si3N4的原子結(jié)構(gòu)、硬度為39.3Gpa，成為世界第三超硬材料。發(fā)現(xiàn)立方體Si3N4在空氣中熱穩(wěn)定性非常好。首次從原子尺度上揭示了這種新材料的熱膨脹行為。這些科研成果將促進(jìn)立方體Si3N4新功能材料的開發(fā)應(yīng)用。開創(chuàng)了原位測量玻璃溫度壓力效應(yīng)的方法，揭示了晶化的壓力效應(yīng)和時(shí)間關(guān)聯(lián)形核。揭示了新結(jié)構(gòu)Fe-Cu合金是在原子尺度上發(fā)生，原子結(jié)構(gòu)，合金的動(dòng)力來源以及合金的磁學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。

金屬玻璃的長程拓?fù)湫?/h2>

金屬玻璃——由金屬元素構(gòu)成，但內(nèi)部的原子又像玻璃一樣無序排列。金屬玻璃具有比金屬強(qiáng)度更高（目前世界上強(qiáng)度最高的金屬材料是金屬玻璃）、耐腐蝕、耐磨的優(yōu)良性能，還有很高的彈性極限。金屬玻璃做的手機(jī)外殼永遠(yuǎn)光亮如新，它做的高爾夫球桿能把球送到更遠(yuǎn)的地方，它還能被輕易地塑造成造型精巧的微小器件。但是，金屬玻璃內(nèi)部雜亂無章的原子陣列阻礙了科學(xué)家對于材料性能認(rèn)識(shí)和研發(fā)新型材料。有關(guān)對無序玻璃態(tài)認(rèn)識(shí)的問題是目前凝聚態(tài)物理最重要也是最困難的問題之一。浙江大學(xué)蔣建中教授和美國國家科學(xué)院院士、浙江大學(xué)光彪毛河光講座教授合作，通過對Ce75Al25金屬玻璃在高壓下的行為進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)了一種常溫下壓力誘導(dǎo)的單晶晶化現(xiàn)象。這種通過高分辨電鏡、高分辨X射線衍射確認(rèn)為完全非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的Ce75Al25金屬玻璃在25 GPa（25萬個(gè)大氣壓）左右的等靜壓力下，整個(gè)樣品突然完全晶化成具有固定晶體學(xué)取向的fcc單晶體。通過分子動(dòng)力學(xué)模擬和各種先進(jìn)同步輻射X射線技術(shù)，揭示了由于Ce原子和Al原子之間存在巨大差異，使得Ce75Al25合金熔體在快速冷卻過程中能避免晶化而形成非晶態(tài)結(jié)構(gòu)；相對于晶體，金屬玻璃中的原子團(tuán)簇的鍵長和鍵角往往會(huì)發(fā)生扭曲、拉伸或者壓縮等形變，但是原子之間的一種長程“fcc”拓?fù)潢P(guān)系能夠在快速冷卻的過程中保留下來；在高壓下，壓力誘導(dǎo)的4f電子非局域化使Ce原子和Al原子的性質(zhì)（原子半徑和電負(fù)性）差異變小而導(dǎo)致金屬玻璃結(jié)構(gòu)突然失穩(wěn)，從而使金屬玻璃中這種隱含的長程拓?fù)溆行蛲ㄟ^特殊的單晶晶化而呈現(xiàn)了出來。該成果第一次揭示了金屬玻璃中可以存在長程拓?fù)溆行?，改變了我們對玻璃結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)理解和認(rèn)識(shí)。同時(shí)這種特殊的壓力誘導(dǎo)單晶晶化現(xiàn)象，在凝聚態(tài)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的兩種極端形式—單晶和玻璃之間建立了直接的聯(lián)系，為玻璃結(jié)構(gòu)的研究提出了一個(gè)全新的思想。

Science 332(6036) 1404-1406

圖7. Ce75Al25金屬玻璃MG結(jié)構(gòu)計(jì)算模擬結(jié)構(gòu)和XRD衍射圖。（A）通過兩種計(jì)算方法得到的Ce（灰色）和Al（橙色）以3：1的比例混合的隨機(jī)分布結(jié)構(gòu)。（B）XRD的實(shí)驗(yàn)測量和模擬計(jì)算結(jié)果的擬合圖。

金海軍 研究員

中國科學(xué)院金屬研究所

2004年獲中國科學(xué)院金屬研究所博士學(xué)位，師從盧柯院士和王隆保研究員。2004年獲中國科學(xué)院金屬研究所師昌緒獎(jiǎng)學(xué)金二等獎(jiǎng)。2010年自德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院引進(jìn)回國，入選中國科學(xué)院“百人計(jì)劃”。

主要從事納米多孔金屬材料研究。

強(qiáng)度與塑性可往復(fù)調(diào)節(jié)的納米多孔金屬

大多數(shù)金屬材料經(jīng)制備和加工后，力學(xué)性能不再能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)。中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家（聯(lián)合）實(shí)驗(yàn)室金海軍研究員和德國漢堡-哈爾堡工業(yè)大學(xué)合作研制出一種“雜化”材料。在加工過程中，將貴金屬材料如金或鉑放入酸溶液中腐蝕，材料里就形成了微小的管道和孔洞；然后將一種納米結(jié)構(gòu)材料灌注到整個(gè)孔道框架中，同時(shí)也讓每個(gè)微孔都充灌滿了可導(dǎo)電的液體（如簡單的鹽溶液或弱酸溶液），成為一種金屬和液體雜交的材料。研究人員將這種新奇材料稱為金屬水聯(lián)體，其可以通過電信號(hào)激發(fā)，按一下按鈕就可改變材料屬性。有外加電流時(shí)，金屬表面原子鍵會(huì)加強(qiáng)，硬度增加；切斷電流則原子鍵減弱，材料也能變得更軟，抵抗損傷的能力更強(qiáng)，延展性也更好。該材料的強(qiáng)度和塑性變形能力可通過施加電信號(hào)來進(jìn)行快速、大幅度、往復(fù)調(diào)節(jié)。該材料由納米多孔金、溶液以及金屬-溶液的界面構(gòu)成。納米多孔金可通過脫合金化腐蝕，即選擇性地腐蝕掉金銀合金中銀的方法獲得。將納米多孔金浸泡于電解質(zhì)溶液中，通過電化學(xué)方法改變金屬表面狀態(tài)，即可將材料性能在“高強(qiáng)度、低塑性”和“低強(qiáng)度、高（壓縮）塑性”兩種狀態(tài)之間往復(fù)調(diào)節(jié)。強(qiáng)度或流變應(yīng)力最大變化幅度可達(dá)一倍（增幅）。目前，對于這一現(xiàn)象的微觀機(jī)理尚不完全理解。初步的研究顯示材料強(qiáng)度提高與表面吸附對位錯(cuò)的釘扎作用有關(guān)。此項(xiàng)研究為解決材料強(qiáng)度與韌塑性不能兼顧的問題提供了新的思路。不同于犧牲部分強(qiáng)度和韌塑性以換取“最佳”綜合性能的傳統(tǒng)解決方案，新材料可根據(jù)需要，快速“切換”至不同力學(xué)性能狀態(tài)以“適應(yīng)”不同的工作環(huán)境。該材料目前還處于基礎(chǔ)研究階段，但這是一個(gè)巨大進(jìn)步和轉(zhuǎn)折點(diǎn)，其具有廣闊的應(yīng)用前景，未來有望開發(fā)出能自動(dòng)將一些裂痕瑕疵修復(fù)平整的高性能智能材料。

S c i e n c e 332(6034)1179-1182

圖8. （A）電化學(xué)控制下大塊納米多孔金壓縮原理示意圖。WE：工作電極；RE：參考電極；CE：對電極。（B）納米多孔金樣品掃描電鏡照片，用以展示樣品的均一性和最小結(jié)構(gòu)的大小。（C）在1 M HClO4溶液中的多孔納米金電流I與電位E比值的循環(huán)伏安圖（五次連續(xù)掃描），電位掃描速率為5 mV/s，電位為與標(biāo)準(zhǔn)氫電極（SHE）的特征比例。

盧柯 中國科學(xué)院院士

中國科學(xué)院金屬研究所 所長

1965年生于甘肅華池。1985年畢業(yè)于南京理工大學(xué)機(jī)械系獲學(xué)士學(xué)位。1990年獲中國科學(xué)院金屬研究所工學(xué)博士學(xué)位，導(dǎo)師為已故中國科學(xué)院院士王景唐先生。1990年至1993年，中國科學(xué)院金屬研究所助理研究員、副研究員。1991年至1993年，公派德國馬普金屬研究所高級訪問學(xué)者。1993年，晉升中國科學(xué)院金屬研究所研究員。1995年入選中國科學(xué)院“百人計(jì)劃”。1997年至2001年，快速凝固非平衡合金國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。2001年7月，出任中國科學(xué)院金屬研究所所長。1999年獲何梁何利基金技術(shù)科學(xué)獎(jiǎng)。2003年當(dāng)選中國科學(xué)院院士。2004年當(dāng)選第三世界科學(xué)院院士。2005年當(dāng)選德國國家科學(xué)院院士。

主要研究領(lǐng)域：納米金屬材料的制備及處理，微觀結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，力學(xué)性能及其他理化性能；低維材料的熔化與過熱。深入系統(tǒng)地研究了納米材料的結(jié)構(gòu)性能及穩(wěn)定性，在全致密納米材料中發(fā)現(xiàn)了反常Hall-Petch關(guān)系，提出并在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了納米晶體的晶格畸變效應(yīng)。這些開創(chuàng)性的研究成果突破了以往的傳統(tǒng)觀點(diǎn)和理論框架，將納米材料的研究推向了一個(gè)新的高度。他領(lǐng)導(dǎo)的研究小組還創(chuàng)造性地提出了過熱晶體熔化的均勻形核災(zāi)變模型，建立了固體熔點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)極限理論，提出了非晶態(tài)合金晶化的新微觀機(jī)制——有序原子集團(tuán)切變沉積機(jī)制。這些結(jié)果極大地豐富和完善了非平衡相變過程動(dòng)力學(xué)理論。

揭示納米金屬的本征拉伸塑性和變形機(jī)制

工程結(jié)構(gòu)材料的理想性能通常是高強(qiáng)度和高韌塑性，然而，強(qiáng)度與韌塑性往往不可兼得。高強(qiáng)材料的塑性往往很差，而具有良好塑性的材料其強(qiáng)度很低。納米金屬材料（即晶粒尺寸在納米尺度的多晶金屬）是一種典型的高強(qiáng)材料，其強(qiáng)度比普通金屬高一個(gè)量級，但其幾乎沒有拉伸塑性。如何提高納米金屬的塑性和韌性成為近年來國際材料領(lǐng)域中的一項(xiàng)重大科學(xué)難題。中科院金屬所沈陽材料科學(xué)國家（聯(lián)合）實(shí)驗(yàn)室盧柯研究組在這一科學(xué)難題研究方面取得重要突破。他們發(fā)現(xiàn)，梯度納米（GNG）金屬銅既具有極高的屈服強(qiáng)度又具有很高的拉伸塑性變形能力。這種兼?zhèn)涓邚?qiáng)度和高拉伸塑性的優(yōu)異綜合性能為發(fā)展高性能工程結(jié)構(gòu)材料開辟了一條全新的道路。梯度納米結(jié)構(gòu)是指晶粒尺寸在空間上呈梯度分布。盧柯研究組利用表面機(jī)械碾磨處理（SMGT）在純銅棒材表面成功制備出梯度納米結(jié)構(gòu)，自表及里晶粒尺寸由十幾納米梯度增大至微米尺度，棒材芯部為粗晶結(jié)構(gòu)（晶粒尺寸為幾十微米），這種梯度納米結(jié)構(gòu)的厚度可達(dá)數(shù)百微米。梯度納米結(jié)構(gòu)層具有很高的拉伸屈服強(qiáng)度，最外表層50微米厚梯度納米結(jié)構(gòu)的屈服強(qiáng)度高達(dá)660MPa（是粗晶銅的10倍），室溫拉伸實(shí)驗(yàn)表明，具有梯度納米結(jié)構(gòu)的表層在拉伸真應(yīng)變高達(dá)100%時(shí)仍保持完整未出現(xiàn)裂紋，表明其拉伸塑性變形能力優(yōu)于粗晶銅。這種優(yōu)異的塑性變形能力源于梯度納米結(jié)構(gòu)獨(dú)特的變形機(jī)制，微觀結(jié)構(gòu)研究表明，梯度納米結(jié)構(gòu)在拉伸過程中其主導(dǎo)變形機(jī)制為機(jī)械驅(qū)動(dòng)的晶界遷移，從而導(dǎo)致伴隨的晶粒長大。這種變形機(jī)制與位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)、孿生、晶界滑移或蠕變等傳統(tǒng)的材料變形機(jī)制截然不同。

Science 331(6024) 1587-1590

圖9. A是納米梯度/粗晶樣品拉伸斷裂后縱截面觀察。B是圖A中位置B處（真應(yīng)變24%）的掃描電鏡照片。C與D分別是圖A中位置C（真應(yīng)變54%）和D處（真應(yīng)變127%）的EBSD圖像。B-D顯示的是納米晶粒經(jīng)不同拉伸應(yīng)變后發(fā)生的晶粒長大。

江華 研究員

中國科學(xué)院化學(xué)研究所光化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

1991年畢業(yè)于湖北大學(xué)化學(xué)系應(yīng)用化學(xué)專業(yè)獲學(xué)士學(xué)位。1991年至1995年，湖北大學(xué)化學(xué)系工作。1998年獲武漢大學(xué)化學(xué)系有機(jī)化學(xué)專業(yè)碩士學(xué)位。2001年獲中科院化學(xué)所有機(jī)化學(xué)專業(yè)博士學(xué)位。2001年至2003年，歐洲化學(xué)與生物研究所博士后研究助理。2004年至2006年，美國圣母大學(xué)化學(xué)與生物化學(xué)系博士后研究助理。2006年4月入選中國科學(xué)院“百人計(jì)劃”。

研究領(lǐng)域包括超分子自組裝、熒光傳感器及分子影像等方面，主要是以超分子化學(xué)中的分子自組裝和分子識(shí)別兩個(gè)基本問題為中心，以有機(jī)合成化學(xué)為起點(diǎn)，設(shè)計(jì)、構(gòu)筑一系列新型超分子體系，研究其自組裝的過程和規(guī)律，并探索其在分子識(shí)別和催化、離子通道、光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移等方面中的應(yīng)用。具體研究內(nèi)容涉及到折疊分子（Foldamers）、熒光探針及其生物應(yīng)用。

新型自組裝分子機(jī)器：螺旋-線型分子主客體絡(luò)合物

納米生物分子機(jī)器廣泛地存在于生物體的重要生理過程中，并發(fā)揮重要作用。如何通過化學(xué)自組裝方法來構(gòu)筑分子機(jī)器，并研究其獨(dú)特的作用和功能是生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)和超分子化學(xué)等交叉領(lǐng)域中一個(gè)十分富于挑戰(zhàn)性的研究課題。中國科學(xué)院化學(xué)研究所江華研究員與歐洲化學(xué)生物學(xué)研究所（法國）Ivan Huc教授合作在人工合成分子機(jī)器研究中取得重要進(jìn)展，通過動(dòng)態(tài)組裝構(gòu)建了基于螺旋與線型分子主客體相互作用的分子機(jī)器，并在分子水平上實(shí)現(xiàn)對其運(yùn)動(dòng)的調(diào)控。在前期研究中，研究人員設(shè)計(jì)合成了喹啉螺旋基元及其低聚物，并發(fā)現(xiàn)喹啉酰胺低聚物通過分子內(nèi)氫鍵自組裝形成單螺旋、雙螺旋和四束螺旋超分子聚集體結(jié)構(gòu)，晶體結(jié)構(gòu)揭示這些螺旋折疊體具有一個(gè)納米螺旋空腔。在此基礎(chǔ)上，將螺旋空腔兩端引入不同的螺旋基元分別構(gòu)筑了具有封閉空腔的單螺旋和雙螺旋分子膠囊，該螺旋分子膠囊與不同鏈長的烷基二元醇形成主客體超分子絡(luò)合物。

在經(jīng)典的輪烷分子機(jī)器中，環(huán)狀分子必須通過不可逆的方式固定在線型客體分子上，因此在合成這類分子機(jī)器時(shí)面臨很大困難和挑戰(zhàn)。為了突破這些制約，研究人員采用了動(dòng)態(tài)自組裝方法使螺旋分子很慢地纏繞到線型客體分子上，一旦形成螺旋-線型分子主客體絡(luò)合物后，螺旋分子就能夠在線型分子上快速運(yùn)動(dòng)而不發(fā)生離解。在主客體絡(luò)合物形成過程中螺旋分子發(fā)生解折疊和再折疊，同時(shí)螺旋分子的長度必須和線型分子的絡(luò)合點(diǎn)嚴(yán)格匹配，但是不要求二者間的不可逆固定這是與經(jīng)典的輪烷分子機(jī)器的顯著不同，也是合成該類分子機(jī)器的最大優(yōu)勢。利用質(zhì)子化和去質(zhì)子化，實(shí)現(xiàn)了對螺旋分子運(yùn)動(dòng)的調(diào)控。本研究工作所建立的模塊設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)組裝方法為設(shè)計(jì)新型多位點(diǎn)控制的超分子自組裝體系開辟了新途徑。

Science 331(6021) 1172-1175

圖10. 螺旋穿梭原理示意圖。線型客體分子上有兩個(gè)相鄰的相同或不同的位點(diǎn)。由于兩個(gè)位點(diǎn)相近且在客體中間僅有一個(gè)羰基，所以兩個(gè)位點(diǎn)一次僅有一個(gè)能與螺旋結(jié)合。紅點(diǎn)對應(yīng)氨基，利用質(zhì)子化和去質(zhì)子化，實(shí)現(xiàn)了對螺旋分子運(yùn)動(dòng)的調(diào)控。

呂君昌 副研究員

中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所

1989年畢業(yè)于蘭州大學(xué)地質(zhì)系獲地質(zhì)學(xué)專業(yè)學(xué)士學(xué)位。2000年獲中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所在職碩士。2004年獲美國南方衛(wèi)理公會(huì)（SMU）大學(xué)地球科學(xué)系博士學(xué)位。2004年至2006年，中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所博士后。2006年至今，中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所副研究員。

主要研究領(lǐng)域：主要從事中生代爬行動(dòng)物（特別是恐龍、翼龍）及其地層的研究。側(cè)重于大型蜥腳類恐龍的形態(tài)學(xué)，系統(tǒng)發(fā)育及小型獸腳類恐龍、翼龍類的系統(tǒng)演化的研究。主要工作區(qū)域?yàn)椋哼|西、冀北、河南汝陽、欒川，云南楚雄、廣東河源南雄、內(nèi)蒙古、甘肅、新疆及浙江等。呂君昌博士為首的研究小組發(fā)現(xiàn)了翼龍從原始到進(jìn)步的演化的過渡類型-達(dá)爾文翼龍(Darwinopterus) 這一發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了由原始翼龍向進(jìn)步翼龍演化的過渡類型的空白。呂君昌博士研究命名的恐龍有：模塊達(dá)爾文翼龍，汝陽黃河巨龍，河南欒川盜龍，洛陽中原龍，巨型汝陽龍，麗水浙江龍，遼西始神龍翼龍，崔氏北方翼龍，季氏華夏翼龍，李氏始無齒翼龍，遺忘始興龍，黃氏河源龍等。

翼龍的性別、生殖以及蛋與成體的聯(lián)系

翼龍是一種能飛行的爬行動(dòng)物，生活在6500萬年至2.2億年之前的中生代，是恐龍時(shí)代的空中霸王。許多翼龍都有頭冠，有時(shí)頭冠的高度可以達(dá)到頭部的5倍?？茖W(xué)家一直認(rèn)為這些頭冠的作用是在傳遞某種信號(hào)，雄性擁有頭冠，雌性則沒有。但是，又沒有任何直接的證據(jù)可以證實(shí)頭冠是雄性翼龍所特有的，所有的結(jié)論亦只是推想。由中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所呂君昌博士主持，浙江自然博物館和英國雷切斯特大學(xué)的科學(xué)家組成的國際研究小組最近在中國遼寧省的沉積巖中發(fā)現(xiàn)了與蛋保存在一起的雌性翼龍化石。雌性具有以下兩方面顯著特征區(qū)別于雄性，一是它具有相對較大的腰帶，腰帶就好比人類的骨盆，腰帶之所以相對寬大，是因?yàn)橐菁{輸卵管，同時(shí)，腸骨與薦椎部分不愈合，也是為了下蛋時(shí)能夠自由擴(kuò)張。再者，雌性沒有吸引人的漂亮頭冠（頭骨脊）。而從現(xiàn)有的化石遺跡中，我們發(fā)現(xiàn)雄性個(gè)體具有相對較小的腰帶和發(fā)育完美的頭冠。由此可知，雄性可能用漂亮醒目的頭冠來恐嚇、抵御對手，或吸引像T夫人這樣的臀部比較大、沒有頭冠的異性配偶。翼龍類的蛋相對較小，而且是軟殼的。類似于現(xiàn)生的一些蜥蜴、蛇及龜鱉類的軟殼蛋一樣，這是典型的爬行動(dòng)物的蛋，完全不同于鳥類所產(chǎn)的個(gè)頭相對較大的硬殼蛋。這一發(fā)現(xiàn)為判別這些已絕滅的飛行爬行動(dòng)物的性別提供了直接證據(jù)，也解釋了為何有的翼龍會(huì)有那獨(dú)特的、鮮艷的頭骨脊（頭冠）。

Science 331(6015) 321-324

圖11. 與蛋保存在一起的雌性翼龍化石。骶骨肋骨關(guān)節(jié)末端，as；尾椎，ca；頸椎，cv；背椎，dv；股骨，f；肱骨，h；髂骨，iL;坐恥骨連接處，IP;蛋的印記，ie；前恥骨，pp；下頜骨，md;肋骨，ri；頭骨，sk；骶椎，sv；尺骨，u；后腳，ps；肩胛喙?fàn)罟?，sc；尾巴，ta;脛骨，t;翼指骨2，wph2。

發(fā)現(xiàn)抗結(jié)核藥物吡嗪酰胺的全新作用靶位及其致病機(jī)制

張穎 教授 復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院感染病研究所 美國約翰霍普金斯大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院

結(jié)核病被列為我國重大傳染病之一，根據(jù)世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計(jì)，我國結(jié)核病年發(fā)病人數(shù)約為130萬，占全球發(fā)病的14.3%，位居全球第2位，是嚴(yán)重危害人民群眾健康的呼吸道傳染病。然而，結(jié)核病又是一種非常難治愈的疾病，由于引起結(jié)核病的結(jié)核桿菌是一種非常容易發(fā)生變異以致產(chǎn)生耐藥性的細(xì)菌，新的抗結(jié)核藥上陣不僅很快對結(jié)核菌失去了威力，甚至?xí)a(chǎn)生耐多藥結(jié)核病。張穎教授率領(lǐng)課題組進(jìn)一步又發(fā)現(xiàn)了PZA藥物的作用靶位RpsA及其致病機(jī)制，由于吡嗪酰胺是治療結(jié)核病最有效的一線藥物之一，該項(xiàng)研究對于闡明結(jié)核菌持續(xù)感染的機(jī)制以及發(fā)明新的治療策略意義重大。

Science 333(6049) 1630-1632

土壤-大氣間HONO交換新機(jī)制

程雅芳 研究員 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院程 美國愛荷華大學(xué)全球和區(qū)域環(huán)境研究中心

羥基自由基（OH）是大氣光化學(xué)過程中最重要的氧化劑，在大氣污染物的去除過程中占據(jù)核心地位，被譽(yù)為大氣中的“清潔劑”。氣態(tài)亞硝酸（HONO）的光解是近地面大氣層中OH自由基的重要來源之一。近年來的外場觀測發(fā)現(xiàn)HONO存在一個(gè)很大的未知來源，探尋該未知來源是近年大氣化學(xué)領(lǐng)域最富挑戰(zhàn)性的工作之一。研究人員收集并綜合分析了全球土壤亞硝酸根含量以及土壤pH值，從理論上預(yù)測了土壤具有釋放大量HONO的潛力：土壤中的微生物能夠?qū)⒑B(yǎng)分通過硝化和反硝化作用產(chǎn)生亞硝酸根，在土壤中氫離子的存在下，形成亞硝酸，并通過地氣交換過程釋放到大氣中，成為大氣中OH自由基的重要來源；并進(jìn)一步在煙霧箱模擬實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了這一“土壤-大氣”間缺失關(guān)聯(lián)的存在。

Science 333(6049) 1616-1618

西藏高原是冰川期巨型動(dòng)物的寒冷搖籃

王曉明 研究員 中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所 洛杉磯自然博物館古脊椎動(dòng)物館館長

人們一般認(rèn)為，更新世的“大型食草動(dòng)物”是從其在北美和歐亞的較不耐寒的先祖進(jìn)化而來的，它們隨著氣候的冷卻而適應(yīng)了那里寒冷的環(huán)境。研究人員現(xiàn)在描述了來自西藏西南地區(qū)喜馬拉雅山脈山腳的札達(dá)盆地的一個(gè)披毛犀牛的新物種，它們顯示出了對寒冷多雪氣候的適應(yīng)。該化石的年代及其形體特征分析發(fā)現(xiàn)，與其在更新世所對應(yīng)的犀牛相比，這一犀牛（西藏腔齒犀）在披毛犀系譜中屬于一種相對原始的先祖動(dòng)物。該發(fā)現(xiàn)表明，這些犀牛首先在其它地區(qū)發(fā)生氣候變化之前很久就適應(yīng)了寒冷的西藏高原的氣候，而西藏腔齒犀在氣候變冷的時(shí)候也已經(jīng)做好了向亞洲其它地區(qū)擴(kuò)散的準(zhǔn)備。札達(dá)盆地的其它幾種大型動(dòng)物的化石（包括雪豹、巖羊及西藏羚羊）也發(fā)生了類似的對寒冷的適應(yīng)。這一地區(qū)因此可能是在冰川期擴(kuò)大活動(dòng)范圍的多種耐寒物種的起始點(diǎn)。

Science 333(6047) 1285-1288

高功函數(shù)氯化銦錫氧化物電極

呂正紅 教授 云南大學(xué)物理科學(xué)技術(shù)學(xué)院 多倫多大學(xué)材料科學(xué)與工程系

呂正紅教授研究組發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)的OLED(有機(jī)發(fā)光二極管)的電極材料上涂上一層氯原子涂層，不但可以提高OLED的發(fā)光效率，還能夠大幅度簡化生產(chǎn)工序，降低生產(chǎn)成本，這一發(fā)現(xiàn)將加速OLED在主流平板顯示和其他發(fā)光技術(shù)上的應(yīng)用。而且這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用極為簡便，只需在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)化OLED的電極材料氧化銦錫(ITO，也稱摻錫氧化銦)上增加一層一個(gè)原子厚的氯元素涂層即可。研究人員還開發(fā)出一種通過紫外線輔助氯化技術(shù)，可以免去使用氯氣過程，從而使整個(gè)生產(chǎn)過程更為安全可靠。新技術(shù)不但能夠提高傳統(tǒng)OLED的電氣性能，還能省去在傳統(tǒng)OLED上大量應(yīng)用的多種昂貴涂層。該成果使OLED技術(shù)的未來更加光明。

Science 332(6032) 944-947