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先進(jìn)材料

高功率旋轉(zhuǎn)電荷泵浦摩擦納米發(fā)電機(jī)

中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林院士團(tuán)隊(duì)成功將電荷泵浦策略應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)式摩擦納米發(fā)電機(jī)（Rotary charge pumping triboelectric nanogenerator，RC-TENG）中，實(shí)現(xiàn)了低頻激勵(lì)下的高輸出性能。研究論文發(fā)表于Advanced EnergyMaterials。RC-TENG由主TENG和泵浦TENG兩部分構(gòu)成，泵浦TENG為普通旋轉(zhuǎn)式TENG結(jié)構(gòu)，主TENG主要包括存儲(chǔ)電極和輸出電極。兩部分通過(guò)一種新穎的同步旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)連接，使電荷可以高效可靠地從泵浦TENG注入主TENG的存儲(chǔ)電極中。這些存儲(chǔ)電極中的約束電荷可產(chǎn)生類似于摩擦表面電荷的作用，在輸出電極中產(chǎn)生感應(yīng)輸出。

高功率旋轉(zhuǎn)電荷泵浦摩擦納米發(fā)電機(jī)。（a）器件的基本結(jié)構(gòu)爆炸視圖；（b）器件的電極結(jié)構(gòu)和電路連接示意圖；（c）一對(duì)泵浦TENG驅(qū)動(dòng)四個(gè)主TENG的典型輸出短路電流和轉(zhuǎn)移電荷量；（d）一對(duì)泵浦TENG驅(qū)動(dòng)四個(gè)主TENG的功率輸出，驅(qū)動(dòng)頻率2Hz；（e）器件在低頻驅(qū)動(dòng)下輸出的電能可點(diǎn)亮一組燈。（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所網(wǎng)站）

輕量化液態(tài)金屬物質(zhì)

清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系劉靜教授課題組首次提出了輕量化液態(tài)金屬物質(zhì)的概念，并展示了這一全新材料的特性和用途。研究論文發(fā)表于Advanced Functional Materials。文章特別以共晶鎵銦合金及中空玻璃微珠為典型代表，制備出了密度僅為水的一半以致可漂浮于水面的輕量化液態(tài)金屬?gòu)?fù)合材料。這種材料除保留了純液態(tài)金屬良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、力學(xué)強(qiáng)度及固液相變特性外，還擁有可塑性、可變形性乃至磁性等行為，作者們?yōu)榇嗽O(shè)計(jì)了系列平面及三維應(yīng)用場(chǎng)景，并引入不同封裝方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)材料漂浮行為的調(diào)控，展示了水面電路及水中機(jī)器人的潛在應(yīng)用。

晶界調(diào)控提高釹鐵硼熱變形磁體磁性能研究

中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所稀土永磁團(tuán)隊(duì)先后開(kāi)發(fā)出添加納米WC高熔點(diǎn)相和預(yù)擴(kuò)散Pr-Cu低熔點(diǎn)相兩種晶界調(diào)控方法，通過(guò)有效抑制界面粗晶區(qū)大幅提高了磁體的矯頑力，同時(shí)揭示了界面調(diào)控抑制粗晶區(qū)形成的機(jī)理。相關(guān)研究成果論文發(fā)表于Acta Materialia。釹鐵硼熱變形磁體由于具有磁能密度高、稀土用量少、制備流程短、易于實(shí)現(xiàn)近終成型等優(yōu)點(diǎn)，在變頻家電、綠色交通、智能制造等領(lǐng)域具有廣闊的市場(chǎng)前景，巨大的應(yīng)用需求也反向推動(dòng)了提高熱變形磁體磁性能的研究。然而，熱變形磁體內(nèi)顆粒界面處存在的無(wú)取向粗晶區(qū)對(duì)剩磁和矯頑力都具有嚴(yán)重的負(fù)面影響。該研究豐富了熱變形磁體的晶界調(diào)控理論。

非富勒烯三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高效太陽(yáng)能電池受體材料

南方科技大學(xué)化學(xué)系副教授何鳳課題組合成了一種定位三氟甲基取代的高效有機(jī)太陽(yáng)能電池受體材料，該材料可通過(guò)H/J聚集的協(xié)同作用形成具有更多電子跳躍傳輸結(jié)點(diǎn)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，極大改善電荷在分子間的傳輸，大幅提高器件性能。研究論文發(fā)表于Joule。有機(jī)非富勒烯小分子受體材料設(shè)計(jì)合成簡(jiǎn)單，能級(jí)可調(diào)，在可見(jiàn)光甚至是近紅外區(qū)域有較強(qiáng)吸收。研究團(tuán)隊(duì)成功地將三氟甲基引入到稠環(huán)電子受體中，得到了超窄帶隙受體BTIC-CF3-γ，并將其應(yīng)用于太陽(yáng)能電子器件中，極大地提高了器件的能量轉(zhuǎn)換效率，充分體現(xiàn)出光譜紅移和超窄帶隙的優(yōu)勢(shì)，在多元體系、半透明器件和疊層器件應(yīng)用方面展示出非常有潛力的前景。

單原子層溝道的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管

中國(guó)科學(xué)院金屬研究所沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家研究中心韓拯、孫東明等與國(guó)內(nèi)外合作者首次演示了可陣列化、垂直單原子層溝道的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管。研究論文發(fā)表于NatureCommunications。研究人員設(shè)計(jì)了高～300nm的硅晶體臺(tái)階模板，通過(guò)濕法噴涂化學(xué)氣相沉積（CVD）方法，實(shí)現(xiàn)了與臺(tái)階側(cè)壁共形生長(zhǎng)的過(guò)渡族金屬硫化物單原子層晶體（MoS2、WS2等）。通過(guò)采用多重刻蝕等微納加工工藝，制備出以單層極限二維材料作為半導(dǎo)體溝道的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管，同時(shí)成功制備出鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管陣列。嘗試引入碳納米管替代傳統(tǒng)金屬作為柵極材料，結(jié)果顯示該材料比傳統(tǒng)金屬柵具有更好的包覆性，可以有效提高器件性能。

可陣列化的單原子層鰭式晶體管形貌圖。（陣列最小間距為50納米）（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院金屬研究所網(wǎng)站）

單原子層溝道的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管。a）硅工藝FinFET的溝道材料、垂直二維原子晶體與單根碳納米管尺寸對(duì)比示意圖。b）器件結(jié)構(gòu)示意圖。插圖為截面示意圖。c）臺(tái)階共形生長(zhǎng)的單層二維過(guò)渡族金屬硫化合物示意圖。d-e）臺(tái)階模板掃描電鏡照片，其中標(biāo)尺分別為100納米（左）和1微米（右）。（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院金屬研究所網(wǎng)站）

超低功耗二維柔性神經(jīng)形態(tài)器件光電協(xié)同調(diào)制新策略

復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院副研究員陳琳、研究員孫清清等利用二維層狀MoS2制備具有光電協(xié)同調(diào)制功能的可穿戴仿人腦神經(jīng)形態(tài)器件，首次實(shí)現(xiàn)可穿戴仿生神經(jīng)突觸器件的aJ級(jí)別超低功耗，遠(yuǎn)低于生物功耗水平，為超低功耗、多端調(diào)制的可穿戴式類腦計(jì)算器件的應(yīng)用開(kāi)辟了新的道路。研究論文發(fā)表于Advanced Science?？蒲袌F(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種基于柔性二維MoS2的異質(zhì)突觸，成功實(shí)現(xiàn)生物體內(nèi)的長(zhǎng)時(shí)程可塑性，將長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)（LTP）和長(zhǎng)時(shí)程抑制（LTD）過(guò)程中的能耗降低至為18.3aJ/脈沖和28.9aJ/脈沖，為神經(jīng)形態(tài)計(jì)算系統(tǒng)提供了一條比人腦更出色的處理信息的途徑。

3D打印復(fù)雜結(jié)構(gòu)仿生骨支架

中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所吳成鐵研究員與常江研究員帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)在3D打印仿哈弗斯骨結(jié)構(gòu)生物陶瓷支架用于多細(xì)胞遞送和骨組織再生方面取得新進(jìn)展。研究論文發(fā)表于Science Advances。大段骨缺損的修復(fù)是臨床上的一大挑戰(zhàn)，3D打印技術(shù)由于精度高、可個(gè)性化定制而廣泛用于制備骨組織工程支架。該研究通過(guò)模擬骨的多級(jí)結(jié)構(gòu)及多細(xì)胞組成，采用光固化3D打印技術(shù)制備出仿哈弗斯骨結(jié)構(gòu)生物陶瓷支架，并負(fù)載骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)血管化骨的修復(fù)。該設(shè)計(jì)體現(xiàn)了這種基于仿哈弗斯骨結(jié)構(gòu)支架的多細(xì)胞遞送系統(tǒng)的普適性特征，可模擬體內(nèi)多細(xì)胞組織工程的再生微環(huán)境。

界面聚合過(guò)程調(diào)控制備具有亞埃級(jí)超高分離精度的納濾膜

中國(guó)科學(xué)院蘇州納米所靳健研究員課題組與美國(guó)范德堡大學(xué)林士弘教授課題組合作，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種利用表面活性劑自組裝有序單分子膜調(diào)控界面聚合過(guò)程（SARIP），制備具有超窄孔徑分布的薄膜復(fù)合納濾膜（TFC-NF）的策略，實(shí)現(xiàn)了亞埃級(jí)的分子/離子的高精度分離。研究論文發(fā)表于Nature Communications。研究者在油水界面處引入由陰離子表面活性劑——十二烷基磺酸鈉（SDS）形成的自組裝有序單分子膜，該有序排列的單分子膜極大地改變和調(diào)控了PIP單體的跨界面擴(kuò)散行為。SARIP被證明是一種調(diào)控單體擴(kuò)單行為，進(jìn)而調(diào)控界面聚合反應(yīng)，獲得具有超窄孔徑分布和超高精度分離性能的薄膜復(fù)合納濾膜的有效策略。

植物科學(xué)

水稻花粉萌發(fā)孔發(fā)育新機(jī)制

上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院梁婉琪研究組在植物花粉發(fā)育研究中取得新進(jìn)展，證明水稻中的凝集素受體激酶OsDAF1（DEFECTIVE IN APERTURE FORMATION1）和未知功能蛋白OsINP1相互作用共同決定單子葉水稻花粉萌發(fā)孔的形成和發(fā)育模式。研究論文發(fā)表于Nature Plants。該研究首次報(bào)道了導(dǎo)致不同物種花粉萌發(fā)孔形態(tài)差異的重要因素，為揭示谷類糧食作物花粉發(fā)育過(guò)程中花粉的表面模式形成、萌發(fā)孔極性建立的分子機(jī)制提供了新線索?；ǚ凼情_(kāi)花植物的雄配子體，在植物有性生殖、物種繁衍以及糧食生產(chǎn)中扮演重要角色。水稻、玉米、小麥等禾本科的糧食作物具有類似的花粉萌發(fā)孔的形態(tài)。

OsINP1和OsDAF1協(xié)同控制水稻萌發(fā)孔形成的作用機(jī)制（圖片來(lái)源于上海交通大學(xué)新聞學(xué)術(shù)網(wǎng)）

擬南芥和水稻花粉形態(tài)對(duì)比（圖片來(lái)源于上海交通大學(xué)新聞學(xué)術(shù)網(wǎng)）

水生植物蓮的基因組進(jìn)化研究

中國(guó)科學(xué)院武漢植物園王青鋒研究員、陳進(jìn)明研究員等與合作者對(duì)蓮基因組古倍化進(jìn)行了深入研究。研究論文發(fā)表于Molecular Biology and Evolution。研究發(fā)現(xiàn)蓮各類基因在古多倍化后的不同命運(yùn)（如恢復(fù)單拷貝、全基因組復(fù)制遺留、持續(xù)小規(guī)模復(fù)制等）主要是由于功能層面的差異導(dǎo)致，主要反映在它們的表達(dá)調(diào)控、甲基化模式、蛋白互作網(wǎng)絡(luò)、功能富集等方面的顯著差異，并揭示這些差異化的功能約束對(duì)各類基因的微觀進(jìn)化（如群體核苷酸多樣性、插入缺失頻率）及宏觀進(jìn)化（物種間直系同源基因拷貝數(shù)變化）有重要的影響。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)蓮的古多倍化存在亞基因顯性現(xiàn)象，認(rèn)為蓮可能曾是古老的異源四倍體。

農(nóng)作物廣譜抗病的分子機(jī)制與育種策略綜述

中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心何祖華研究組和美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)/中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所王國(guó)梁教授等受邀撰寫綜述文章，對(duì)不同作物已克隆廣譜抗病基因的功能、廣譜抗病的分子機(jī)制、廣譜抗病分子育種策略等進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，并提出未來(lái)作物廣譜抗病育種可能遇到的挑戰(zhàn)及解決辦法。該論文發(fā)表于Annual Review of Plant Biology。植物在整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)受到不同病原微生物的侵染，在與病原菌的長(zhǎng)期的斗爭(zhēng)過(guò)程中，進(jìn)化出一套先天免疫系統(tǒng)來(lái)抵抗病原菌的入侵。植物先天免疫系統(tǒng)主要包括兩層免疫反應(yīng)：（1）PTI（PAMPs-triggered immunity）；（2）ETI （Effector-triggered immunity）。

植物轉(zhuǎn)亞硝基化酶被發(fā)現(xiàn)

中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所植物基因組學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室左建儒研究組與合作者最近發(fā)現(xiàn)了植物特異的轉(zhuǎn)亞硝基化酶。研究論文發(fā)表于Developmental Cell。之前，科學(xué)家在動(dòng)物和大腸桿菌已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)迥異的轉(zhuǎn)亞硝基化酶。在植物中，尚未發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)亞硝基化酶。該研究發(fā)現(xiàn)擬南芥gsnor1突變體的抑制子突變ROG1介導(dǎo)GSNOR1的亞硝基化修飾導(dǎo)致其通過(guò)自噬途徑被降解，從而形成一個(gè)正反饋環(huán)調(diào)控NO信號(hào)通路。ROG1即為過(guò)氧化氫酶CAT3（catalase 3）。對(duì)水稻ROG1-like蛋白（OsCATA）和CAT2-like蛋白（OsCATC）的特異性酶活分析得出相似的結(jié)論，表明這是植物中一種高度保守的機(jī)制。

假蜜腺形成機(jī)制和生態(tài)功能研究

中國(guó)科學(xué)院植物研究所孔宏智研究組在假蜜腺形成機(jī)制和生態(tài)功能研究中取得新進(jìn)展。研究論文發(fā)表于Nature Communications。研究發(fā)現(xiàn)，假蜜腺是一類微小的半球形突起結(jié)構(gòu)，表面覆蓋有緊密排列的非分泌性表皮細(xì)胞，在紫外光和蜜蜂視覺(jué)下具有反光屬性；假蜜腺突起結(jié)構(gòu)的形成和光學(xué)屬性的獲得與細(xì)胞分裂、葉綠體發(fā)育及蠟質(zhì)形成相關(guān)基因的特異表達(dá)密切相關(guān)；背性基因NidaYAB5的異位表達(dá)是假蜜腺形成的關(guān)鍵，其表達(dá)下調(diào)會(huì)導(dǎo)致假蜜腺完全消失。通過(guò)對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)傳粉者在缺少假蜜腺的花上的訪問(wèn)頻率和訪花時(shí)間均顯著降低，訪花行為也發(fā)生了明顯改變，這表明假蜜腺具有視覺(jué)吸引和蜜導(dǎo)的作用。

大馬士革黑種草假蜜腺的光學(xué)特性和生態(tài)功能（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院植物研究所網(wǎng)站）

溫帶闊葉樹(shù)和針葉樹(shù)通過(guò)不同的資源配置策略達(dá)到相似的功能平衡

中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園生理生態(tài)研究組與合作團(tuán)隊(duì)在長(zhǎng)白山利用林冠塔吊通過(guò)采集當(dāng)?shù)爻Ｒ?jiàn)的14個(gè)闊葉及針葉樹(shù)種的冠層枝條，系統(tǒng)開(kāi)展了兩者的比較解剖學(xué)研究。研究成果發(fā)表于Tree Physiology。研究發(fā)現(xiàn)在相似葉面積投入下，針葉樹(shù)種會(huì)投入更多資源用以構(gòu)建更大的木質(zhì)部面積，通過(guò)增加管胞面積減小射線細(xì)胞面積從而補(bǔ)償針葉樹(shù)種較低的導(dǎo)水率。同時(shí)，同等的葉面積下，針葉和闊葉樹(shù)種的韌皮部面積相似，表明兩者的糖分傳輸能力相當(dāng)。這就說(shuō)明針葉樹(shù)種以快速消耗碳資源為主，減少碳儲(chǔ)存的方式達(dá)到和闊葉樹(shù)種相似的生長(zhǎng)速率，從而達(dá)到共生。

菌根起源基因參與苔蘚干細(xì)胞與配子體發(fā)育

中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所黃錦嶺研究員、孫航研究員等與合作者揭示了菌根起源基因參與苔蘚干細(xì)胞與配子體發(fā)育。研究論文發(fā)表于Nature Communications。菌根共生是一種古老而廣泛存在于陸生植物與真菌之間的互惠共生關(guān)系。文章揭示了從菌根類真菌轉(zhuǎn)移來(lái)的PpMACRO2基因通過(guò)ADP-核糖基化作用影響其他類型的表觀修飾機(jī)制（甲基化、乙?；M(jìn)而調(diào)控與發(fā)育相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子AP2和Homeobox，最終參與干細(xì)胞及三維生長(zhǎng)的配子體發(fā)育。該研究結(jié)果也表明菌根類真菌與植物之間的基因轉(zhuǎn)移在陸生植物重要性狀起源和演化方面發(fā)揮了重要作用。

葉綠體DNA重組修復(fù)的分子機(jī)制被揭示

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究團(tuán)隊(duì)殷平教授等與合作者解析了植物葉綠體Holliday junction（HJ）解離酶序列特異性識(shí)別和切割DNA的分子機(jī)制。研究論文發(fā)表于Nature Communications。HJ是由英國(guó)生物學(xué)家Robin Holliday提出的DNA分子間的十字交叉結(jié)構(gòu)，是同源重組過(guò)程中一類重要的DNA中間體，其對(duì)于DNA損傷修復(fù)及保持物種遺傳多樣性等具有重要意義。文章解析了植物葉綠體HJ解離酶MOC1單體以及結(jié)合HJ的復(fù)合體的晶體結(jié)構(gòu)。鑒定了一個(gè)重要的DNA堿基識(shí)別環(huán)（base recognition loop）。從分子水平上對(duì)于HJ解離酶序列特異性切割HJ的科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行了解答。

數(shù)理科學(xué)

智能計(jì)算成像研究進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所信息光學(xué)與光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)室與德國(guó)斯圖加特大學(xué)應(yīng)用光學(xué)研究所、美國(guó)麻省理工學(xué)院合作，提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了一種基于物理模型和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的新型計(jì)算成像方法，無(wú)需大量帶標(biāo)簽的數(shù)據(jù)來(lái)完成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，從而促進(jìn)人工智能在計(jì)算成像中的應(yīng)用。研究論文發(fā)表于Light: Science & Applications。研究人員利用物理模型替代訓(xùn)練數(shù)據(jù)來(lái)驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的優(yōu)化。以相位成像來(lái)驗(yàn)證了該方法的有效性，通過(guò)不斷迭代使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出結(jié)果經(jīng)衍射傳播和測(cè)量過(guò)程（物理模型）后計(jì)算得到的衍射強(qiáng)度圖逐漸逼近實(shí)際測(cè)量的衍射強(qiáng)度圖，隨著迭代的進(jìn)行，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出結(jié)果也逐漸逼近實(shí)際待求相位物體。

PhysenNet原理圖（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所）

實(shí)驗(yàn)結(jié)果（a）實(shí)驗(yàn)裝置圖；（b）和（g）兩個(gè)相位型物體的衍射強(qiáng)度圖分別為（c）和（h）; 利用PhysenNet、數(shù)字全息、GS方法恢復(fù)的結(jié)果分別為（d）和（i）、（e）和（j）、（f）和（k）（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所）

高階拓?fù)浣^緣體理論研究進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心-國(guó)際量子功能材料設(shè)計(jì)中心與物理系喬振華教授課題組與美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校牛謙教授合作，在理論預(yù)言低維體系高階拓?fù)浣^緣體方面取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于Physical Review Letters。論文提出一種新的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)從一階到二階拓?fù)浣^緣體的操控，即通過(guò)在二維一階拓?fù)浣^緣體上誘導(dǎo)出面內(nèi)磁矩來(lái)實(shí)現(xiàn)二維二階拓?fù)浣^緣體。一階拓?fù)浣^緣體受時(shí)間反演對(duì)稱性保護(hù)；然而，面內(nèi)磁矩的出現(xiàn)破壞了該對(duì)稱性，使得拓?fù)浣^緣體變的拓?fù)淦接?。同時(shí)，導(dǎo)電的邊界態(tài)也由于對(duì)稱性被破壞而變得絕緣不再導(dǎo)電，并且在兩個(gè)絕緣的邊界交界處，出現(xiàn)了零能電子態(tài)。

晶體手性判定新方法

上?？萍即髮W(xué)物質(zhì)學(xué)院馬延航課題組與合作人員提出了一種使用電子顯微鏡確認(rèn)晶體手性的新方法。研究論文發(fā)表于Nature Communications。手性在自然界中非常常見(jiàn)。兩個(gè)化學(xué)組分完全相同的手性異構(gòu)體，其性質(zhì)卻可能完全不同。一個(gè)典例就是手性沙利度胺（Thalidomide），一種對(duì)映體是有效的鎮(zhèn)靜劑，而另一種則可能導(dǎo)致胎兒畸形。該方法基于球差校正掃描透射電子顯微鏡原子分辨成像，通過(guò)拍攝單顆手性晶體沿不同帶軸的高分辨圖像，結(jié)合結(jié)構(gòu)模型和圖像模擬，成功實(shí)現(xiàn)了在原子尺度上直接確認(rèn)晶體的左右手性。該方法對(duì)于手性材料的手性判定有著重要意義。

太赫茲實(shí)時(shí)雙光梳光譜檢測(cè)研究進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所曹俊誠(chéng)、黎華研究員領(lǐng)銜的太赫茲（THz）光子學(xué)團(tuán)隊(duì)與華東師范大學(xué)曾和平教授合作，在太赫茲雙光梳光譜檢測(cè)領(lǐng)域取得進(jìn)展。研究論文發(fā)表于ACS Photonics。研究團(tuán)隊(duì)利用THz QCL光頻梳本身作為高速探測(cè)器，率先實(shí)現(xiàn)了緊湊型實(shí)時(shí)THz雙光梳光譜檢測(cè)系統(tǒng)。由于THz QCL是基于子帶間電子躍遷的半導(dǎo)體器件，其載流子弛豫時(shí)間在皮秒兩級(jí)，所以THz QCL在作為輻射源的同時(shí)也是一個(gè)天然的THz高速探測(cè)器?；诖嗽恚芯繄F(tuán)隊(duì)克服傳統(tǒng)雙光梳系統(tǒng)需要外置高速探測(cè)器的限制，成功實(shí)現(xiàn)了基于自探測(cè)的THz實(shí)時(shí)雙光梳系統(tǒng)。

在能量景觀上構(gòu)建“路徑圖”的計(jì)算方法

北京大學(xué)北京國(guó)際數(shù)學(xué)研究中心張磊副教授與數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院張平文院士、博士生殷鑒遠(yuǎn)等人合作，提出了在能量景觀上構(gòu)建“路徑圖”的計(jì)算方法，可以尋找系統(tǒng)的多個(gè)極小和過(guò)渡態(tài)，并揭示不同鞍點(diǎn)解之間的連接關(guān)系。研究論文發(fā)表于Physical Review Letters。尋找能量景觀的全局極小和如何找到不同極小之間的關(guān)系始終是數(shù)學(xué)和物理領(lǐng)域中長(zhǎng)期存在的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。論文提出的算法克服了傳統(tǒng)算法中選取合適初值的困難，可以更加有效地計(jì)算能量景觀的多個(gè)極小。同時(shí)，能量景觀上的“路徑圖”不但展示了不同解之間的連接關(guān)系，而且通過(guò)計(jì)算得到的動(dòng)力學(xué)路徑揭示了隱藏的物理過(guò)程。

受限在方形區(qū)域中向列型液晶的路徑圖（圖片來(lái)源于北京大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院網(wǎng)站）

利用PVDF線圈實(shí)現(xiàn)充液管道泄漏定位

中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)所噪聲與振動(dòng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高艷研究員等提出應(yīng)用PVDF線圈進(jìn)行管道泄漏定位的方案，它具有易安裝、低成本、靈敏度可調(diào)的優(yōu)勢(shì)，為塑料水管泄漏檢測(cè)與定位提供了新的傳感器設(shè)計(jì)方案。研究論文發(fā)表于Sensors。塑料管被廣泛應(yīng)用于城市地下管網(wǎng)。由于水資源短缺和管道老化加劇的現(xiàn)狀，管道泄漏檢測(cè)維修技術(shù)成為保障管網(wǎng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵，這對(duì)管網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備中泄漏噪聲傳感器的靈敏度與性價(jià)比提出了更高的要求。該線圈傳感器測(cè)試信號(hào)在低頻域（1kHz內(nèi)）具有良好的相關(guān)性和相位線性關(guān)系，并與水聽(tīng)器測(cè)試結(jié)果基本一致。分析線圈傳感器與水聽(tīng)器結(jié)果的相位譜得到的漏點(diǎn)定位誤差在2%以內(nèi)。

關(guān)于具有社團(tuán)劃分功能的網(wǎng)絡(luò)模型研究

南京大學(xué)新聞傳播學(xué)院計(jì)算傳播學(xué)實(shí)驗(yàn)中心助理研究員尚可可等與合作者在關(guān)于具有社團(tuán)劃分功能的網(wǎng)絡(luò)模型研究方面取得進(jìn)展。研究論文發(fā)表于應(yīng)用數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理交叉性著名期刊Chaos。文章提出的進(jìn)化規(guī)則在創(chuàng)建模仿病毒遺傳結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)方面取得突破，特別是模仿COVID-19病毒基因演化網(wǎng)絡(luò)的已知公共數(shù)據(jù)。該模型的原理源自實(shí)際生活，即新團(tuán)體的崛起會(huì)打破已有的資源分配格局，從而產(chǎn)生“新貴”，論文的初衷是對(duì)傳播結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、社交網(wǎng)和經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)的社團(tuán)演化提供一個(gè)適配模型。然而，研究團(tuán)隊(duì)意外發(fā)現(xiàn)該模型還能夠較好適配新冠狀病毒基因的演化網(wǎng)絡(luò)。

精確估計(jì)光度函數(shù)方法

中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)博士袁尊理、研究員王建成與英國(guó)牛津大學(xué)教授Matt Jarvis合作，基于現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)中的核密度估計(jì)原理，提出了一種精確估計(jì)光度函數(shù)的普適方法，它對(duì)于統(tǒng)計(jì)研究星系、活動(dòng)星系核、伽馬暴等河外天體的演化性質(zhì)有重要價(jià)值。研究論文發(fā)表于The Astrophysical Journal Supplement Series。光度函數(shù)是一個(gè)非?；镜慕y(tǒng)計(jì)量，它反映宇宙中某類天體的數(shù)密度隨紅移和光度（或星等）的變化情況。研究團(tuán)隊(duì)利用蒙特卡洛模擬，發(fā)現(xiàn)新方法的估計(jì)精度要比經(jīng)典的binning方法高出近一個(gè)數(shù)量級(jí)，穩(wěn)定性好，同時(shí)，新方法兼有參數(shù)方法和非參數(shù)方法的優(yōu)點(diǎn)。