科研人員實(shí)現(xiàn)八光子薛定諤貓態(tài)再次刷新光子糾纏紀(jì)錄

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室潘建偉研究組首次成功實(shí)現(xiàn)8光子薛定諤貓態(tài)，打破了由他們保持的6光子紀(jì)錄，再次刷新了光子糾纏態(tài)制備的世界記錄。這項(xiàng)技術(shù)需要控制4對(duì)獨(dú)立的糾纏源，符合計(jì)數(shù)的亮度極低，并且有多種噪聲來(lái)源。該研究組對(duì)多光子操縱技術(shù)進(jìn)行了進(jìn)一步革新，制備了世界上亮度和純度最佳的脈沖糾纏光子源，通過(guò)優(yōu)化每個(gè)細(xì)節(jié)，發(fā)展低噪聲8光子干涉儀，于2011年首次在國(guó)際上完美掌握了8光子糾纏技術(shù)。該技術(shù)隨后馬上被應(yīng)用于拓?fù)淞孔蛹m錯(cuò)的實(shí)驗(yàn)研究。成果發(fā)表在Nature Photonics上。

科研人員首次實(shí)現(xiàn)拓?fù)淞孔蛹m錯(cuò)

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)家實(shí)驗(yàn)室（籌）潘建偉研究組與澳大利亞、加拿大的科研人員合作，將拓?fù)淞孔佑?jì)算和量子糾錯(cuò)理論結(jié)合在一起，利用具有拓?fù)湫再|(zhì)的8光子簇態(tài)，在世界上首次成功實(shí)現(xiàn)了拓?fù)淞孔蛹m錯(cuò)。他們發(fā)展了一套全新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，將雙光子糾纏的亮度提高了4倍，從而使得制備8光子簇態(tài)的總效率至少提高了200倍。同時(shí)，他們還設(shè)計(jì)了一種特殊的、濾除噪聲的8光子干涉儀，成功制造出并觀測(cè)到了具有拓?fù)湫再|(zhì)的8光子簇態(tài)，并以此簇態(tài)為量子計(jì)算的核心資源，實(shí)現(xiàn)了拓?fù)淞孔蛹m錯(cuò)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在拓?fù)淞孔佑?jì)算的過(guò)程中可以完全糾正出現(xiàn)在任意量子比特上的單比特錯(cuò)誤，而且當(dāng)每個(gè)量子比特都以相同概率發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，受保護(hù)的量子關(guān)聯(lián)的有效錯(cuò)誤率會(huì)大大降低。這項(xiàng)工作在實(shí)驗(yàn)上邁出了可擴(kuò)展容錯(cuò)性量子計(jì)算的第一步，在量子計(jì)算領(lǐng)域具有里程碑式的意義，它將有力地推動(dòng)可擴(kuò)展量子計(jì)算的發(fā)展，為將來(lái)成功實(shí)現(xiàn)真正的量子計(jì)算打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。成果發(fā)表在Nature上。

中性單原子囚禁取得新進(jìn)展

中科院武漢物理與數(shù)學(xué)所波譜與原子分子物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室詹明生研究組通過(guò)藍(lán)失諧與紅失諧光偶極勢(shì)的疊加，使微型光阱中單個(gè)原子經(jīng)過(guò)亞多普勒冷卻后進(jìn)入蘭姆-迪克區(qū)，為進(jìn)一步將單原子冷卻到運(yùn)動(dòng)基態(tài)奠定了基礎(chǔ)。他們將藍(lán)失諧中空光束和紅失諧高斯光束重合，形成雙色遠(yuǎn)失諧偶極阱（BFORT），有效地壓縮了單原子的囚禁體積，提高了徑向諧振頻率，經(jīng)過(guò)亞多普勒冷卻后單原子進(jìn)入蘭姆-迪克區(qū)。此外，研究組對(duì)BFORT中單原子加熱和散射過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析。他們利用拉曼邊帶冷卻可以將單原子冷卻到運(yùn)動(dòng)基態(tài)，進(jìn)一步可以實(shí)現(xiàn)單原子內(nèi)部自由度和外部自由度耦合，從而實(shí)現(xiàn)量子邏輯門及量子模擬等。成果發(fā)表在Optics Express上。

基于諧波運(yùn)行的X射線自由電子激光振蕩器研究獲進(jìn)展

中科院上海應(yīng)用物理所在開(kāi)展自由電子激光物理和實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，提出了中等能量電子束團(tuán)驅(qū)動(dòng)的X射線自由電子激光振蕩器的概念。該研究表明，利用布拉格波長(zhǎng)為波蕩器高次諧波波長(zhǎng)的晶體組成X射線諧振腔，可以實(shí)現(xiàn)X射線自由電子激光振蕩器的諧波運(yùn)行。這種全新的工作模式在3.5GeV能量電子束團(tuán)驅(qū)動(dòng)下，可以產(chǎn)生峰值功率MW量級(jí)、光子能量10—25keV、時(shí)間空間全相干硬X射線自由電子激光，其峰值亮度與現(xiàn)有高能X射線自由電子激光相當(dāng)，而平均亮度更是高出3個(gè)量級(jí)，有望為不同的應(yīng)用研究領(lǐng)域開(kāi)創(chuàng)新的機(jī)遇。成果發(fā)表在Phys.Rev.Lett.上。

有機(jī)單分子納米體系電致自旋轉(zhuǎn)變研究取得進(jìn)展

中科院合肥物質(zhì)科學(xué)院固體所曾雉研究組在Fe2(acpypentO)(NCO)3分子和Au(100)納米電極構(gòu)成的分子結(jié)體系中，證實(shí)了電極的存在對(duì)靜電場(chǎng)導(dǎo)致自旋轉(zhuǎn)變的機(jī)制有著重要影響。他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)Fe2分子處于“結(jié)”環(huán)境時(shí)，金屬電極會(huì)影響分子的固有電偶極矩，以及電子態(tài)在外電場(chǎng)的響應(yīng)，從而使得“結(jié)”環(huán)境下的Fe2分子發(fā)生自旋轉(zhuǎn)變。該研究結(jié)果表明即使孤立分子在靜電場(chǎng)作用下無(wú)法實(shí)現(xiàn)電致自旋轉(zhuǎn)變，但是電極的存在完全有可能實(shí)現(xiàn)基于該分子的電致自旋轉(zhuǎn)變。成果發(fā)表在Phys.Rev.Lett.上。

碳納米管薄膜簡(jiǎn)潔超級(jí)電容器研究取得新進(jìn)展

中科院物理所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（籌）周維亞研究組提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、能量密度和功率密度高的碳納米管薄膜簡(jiǎn)潔式超級(jí)電容器制備方法。該研究組利用有機(jī)溶液平鋪法控制直接生長(zhǎng)的碳納米管薄膜的自吸附性，將任意數(shù)量的碳納米管薄膜非常平整地、牢固地組裝到超級(jí)電容器的隔膜上，有效減小了碳納米管薄膜之間的連接電阻，有利于提高碳納米管薄膜電極的功率密度。他們利用上述方法得到的具有規(guī)則尺寸和表面形狀的碳納米管薄膜直接作為電極材料和集流器，通過(guò)卷繞組裝成高性能的簡(jiǎn)潔超級(jí)電容器。該技術(shù)不僅有效消除了碳納米管薄膜與金屬集流器之間的接觸電阻，而且簡(jiǎn)化了超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)，減輕了超級(jí)電容器的重量，對(duì)于碳納米管薄膜超級(jí)電容器的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。簡(jiǎn)潔超級(jí)電容器表現(xiàn)出理想的雙電層電容行為，在電勢(shì)反轉(zhuǎn)時(shí)，表現(xiàn)出很好的電流響應(yīng)，碳納米管薄膜簡(jiǎn)潔超級(jí)電容器的充放電效率達(dá)99%，計(jì)算得到的質(zhì)量比電容為35 F/g，能量密度為43.7 Wh/kg，最大功率密度為197.3 kW/kg，這遠(yuǎn)大于目前用活性碳材料制備的傳統(tǒng)超級(jí)電容器的能量密度（1—10 Wh/kg）和功率密度（2—10 kW/kg）。此外，簡(jiǎn)潔超級(jí)電容器表現(xiàn)出優(yōu)異的頻率特性。成果發(fā)表在Energy&Environmental Science上。

碳納米管薄膜基人工肌肉致動(dòng)器研究取得進(jìn)展

中科院物理所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（籌）解思深研究組采用連續(xù)的碳納米管薄膜作為電極層及力學(xué)增強(qiáng)體，用灌注了離子液體的天然聚合物凝膠作為電解質(zhì)層，熱壓組裝成三明治結(jié)構(gòu)的電致動(dòng)聚合物器件。對(duì)這樣的懸臂梁式器件兩電極層間施加一個(gè)交流電場(chǎng)，它就會(huì)發(fā)生快速的往復(fù)擺動(dòng)。與之前的離子型聚合物致動(dòng)器相比，這種新型致動(dòng)器可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作在空氣環(huán)境中，其電力學(xué)性能也有著一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)的進(jìn)步，如超快的電力學(xué)響應(yīng)（18毫秒）、相當(dāng)寬的頻率使用范圍（幾十至上百Hz）以及驚人的力學(xué)輸出能力（1080 MPa/s,244 W/Kg）。這種新型的電致動(dòng)器件可以工作在很寬的頻率內(nèi)，如低頻下工作的夾持裝置或人工機(jī)器人手臂的彎曲構(gòu)件，或高頻共振頻率下工作的輕型仿生飛行機(jī)器人的動(dòng)力系統(tǒng)或仿生飛行昆蟲的翅膀。成果發(fā)表在Nano Lett.上。

非晶合金塑性變形和玻璃弛豫關(guān)系研究取得新進(jìn)展

中科院物理所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（籌）汪衛(wèi)華研究組從β弛豫和非晶塑性形變基本單元（STZ）的關(guān)聯(lián)性出發(fā)，研制出一種能夠在室溫附近進(jìn)行拉伸塑性形變的新型La基非晶合金。這種新型La基金屬玻璃會(huì)發(fā)生從高溫、低頻到低溫、高頻的韌脆轉(zhuǎn)變，內(nèi)耗研究發(fā)現(xiàn)，該轉(zhuǎn)變的特征激活能和β弛豫的激活能Eβ以及STZ的激活能WSTZ相等，從而證明了韌脆轉(zhuǎn)變和STZ的運(yùn)動(dòng)以及β弛豫之間的關(guān)聯(lián)。他們還發(fā)現(xiàn)，該金屬玻璃的韌脆轉(zhuǎn)變和β弛豫符合相同的時(shí)間-溫度標(biāo)度關(guān)系，并提出一個(gè)非晶體系β弛豫的強(qiáng)弱可作為非晶合金韌脆的判據(jù)。通過(guò)對(duì)該材料的微觀結(jié)構(gòu)的詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)該材料具有明顯的結(jié)構(gòu)非均勻性。這種非均勻性是拉伸塑性和該體系具有明顯β弛豫的結(jié)構(gòu)起源。該項(xiàng)工作進(jìn)一步證明可以把非晶合金的形成、形變、弛豫等科學(xué)問(wèn)題統(tǒng)一地用流變的物理圖像加以描述，對(duì)深入認(rèn)識(shí)非晶合金塑性形變、弛豫機(jī)制有重要意義。成果發(fā)表在Phys.Rev.Lett.上。

高分散銥催化劑研究取得重要進(jìn)展

中科院大連化學(xué)物理所張濤研究員和王曉東研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究組在高分散銥（Ir）催化劑的研發(fā)中取得重要進(jìn)展。他們制備的新型氫氧化鐵負(fù)載銥(Ir)催化劑，在CO氧化和富H2氣氛下CO選擇氧化中表現(xiàn)出與金催化劑相當(dāng)?shù)拇呋钚浴Ｑ芯拷Y(jié)果表明，該制備方法可以進(jìn)一步拓展到其他Pt族貴金屬催化劑的制備，具有通用性。成果在線發(fā)表在Angew.Chem.Int.Ed.上。

納米催化的形貌效應(yīng)研究獲新進(jìn)展

中科院大連化學(xué)物理所申文杰研究組與沈陽(yáng)金屬所蘇黨生研究組合作，在氧化鐵納米材料的形貌效應(yīng)研究方面取得重要進(jìn)展。他們利用溶劑熱處理調(diào)變?chǔ)?FeOOH前驅(qū)體的脫水方式，首次獲得了具有高溫穩(wěn)定性的γ-Fe2O3納米棒。通過(guò)晶相和形貌控制，該材料選擇性地暴露{110}和{001}晶面，這些活性晶面同時(shí)富含F(xiàn)e原子和O原子，有利于在富氧氣氛下NO和NH3分子的高效活化。該材料在氨選擇性催化還原NOx(NH3-SCR)反應(yīng)中表現(xiàn)出了較寬的溫度窗口（200℃—400℃，80%NO轉(zhuǎn)化率）和很強(qiáng)的抗水、抗硫能力，有望作為主要活性組分在研制新型高效DeNOx催化劑方面發(fā)揮重要作用。成果在線發(fā)表在Angew.Chem.Int.Ed.上。

無(wú)機(jī)多殼層空心結(jié)構(gòu)制備取得新進(jìn)展

中科院過(guò)程工程所王丹研究組發(fā)展了“時(shí)空多尺度模板法”，以吸附了金屬離子的碳球?yàn)槠瘘c(diǎn)，通過(guò)對(duì)熱處理方式和前驅(qū)體溶液濃度的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了對(duì)ZnO多殼層空心球殼層數(shù)和殼層間距的控制。研究結(jié)果表明，以此材料制備的染料敏化太陽(yáng)能電池的光電能量轉(zhuǎn)化效率不僅隨著空心球殼層數(shù)的增加而提高，與殼層間距也有著密切聯(lián)系。最外兩殼層相鄰的多殼層空心球比殼層隨機(jī)分布的多殼層空心球制備的太陽(yáng)能電池具有更高的能量轉(zhuǎn)化效率。這是由于最外兩殼層相鄰的多殼層空心球不但具有更大的表面積，能夠吸附更多的染料分子，還能增強(qiáng)材料對(duì)光的散射，光在材料內(nèi)的路程增長(zhǎng)，染料分子吸收光的概率也相應(yīng)增大。該成果為高效染料敏化太陽(yáng)能電池光電極材料的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)開(kāi)辟了新的途徑。成果發(fā)表在Adv.Mater.上。

雜環(huán)合成研究取得新進(jìn)展

中科院大連化學(xué)物理所萬(wàn)伯順研究組在選擇性合成吡咯衍生物的研究中取得新進(jìn)展。通過(guò)設(shè)計(jì)構(gòu)建模塊，首次發(fā)現(xiàn)一種在吡咯合成中磺?；w移的現(xiàn)象。磺?；煞磻?yīng)物的氮原子上選擇性地遷移到產(chǎn)物的碳原子上，這種遷移使吡咯產(chǎn)物高度官能化。該研究實(shí)現(xiàn)了由簡(jiǎn)單易得的原料出發(fā)，不使用過(guò)渡金屬催化劑，高選擇性、高收率、高原子經(jīng)濟(jì)性地合成官能化的吡咯衍生物。初步的機(jī)理研究表明，反應(yīng)可能經(jīng)過(guò)不同的聯(lián)烯中間體和離子對(duì)過(guò)程。該合成方法的原料廉價(jià)易得、操作簡(jiǎn)單、收率高，有利于大規(guī)模放大制備。成果發(fā)表在Angew.Chem.Int.Ed.上。

中遠(yuǎn)紅外非線性光學(xué)材料設(shè)計(jì)與合成獲進(jìn)展

中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)所陳玲研究組在中遠(yuǎn)紅外二階NLO材料設(shè)計(jì)與合成研究方面取得新進(jìn)展。他們創(chuàng)新性地提出了非線性功能基團(tuán)組裝、離子基團(tuán)調(diào)控、非線性功能基團(tuán)的不對(duì)稱控制設(shè)計(jì)的學(xué)術(shù)思想，獲得了系列具有優(yōu)良性能的中遠(yuǎn)紅外二階NLO材料，發(fā)現(xiàn)了迄今最強(qiáng)Kleinman-Forbidden粉末倍頻效應(yīng)的新穎結(jié)構(gòu)La4InSbS9材料，該化合物為I型相位匹配中遠(yuǎn)紅外NLO材料，其粉末倍頻效應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到商用AgGaS2材料的1.5倍；他們通過(guò)非線性功能基團(tuán)的金屬中心不對(duì)稱控制獲得了Ba3AGa5Se10Cl2(A=Cs,Rb,K)系列材料，其中Ba3CsGa5Se10Cl2材料在30—46μm尺寸下，粉末倍頻效應(yīng)強(qiáng)度高達(dá)商用材料AgGaS2的100倍。成果發(fā)表在J.Am.Chem.Soc.上。

分子基鐵電晶體材料研究獲新進(jìn)展

中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)所光電材料化學(xué)與物理院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室羅軍華研究組首次基于手性陰離子和陽(yáng)離子分子馬達(dá)組裝成一類新穎的分子基鐵電晶體材料酒石酸雙咪唑，其飽和極化強(qiáng)度Ps=1.72 μC/cm2，相應(yīng)的矯頑電場(chǎng)值Ec≈ 1.1 kV/cm。通過(guò)變溫單晶衍射、差熱分析、變溫介電和變溫電滯回線等方法，證實(shí)了其順電相到鐵電相相變。該鐵電晶體的發(fā)現(xiàn)將為新型分子基鐵電晶體材料的合成和設(shè)計(jì)提供新的思路。成果發(fā)表在Angew.Chem.Int.Ed.上。

稀土無(wú)機(jī)納米晶光磁多模生物標(biāo)記材料研究獲新進(jìn)展

中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)所光電材料化學(xué)與物理院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳學(xué)元研究組首次提出基于KGdF4:Ln3+納米顆粒而實(shí)現(xiàn)的光磁多模生物標(biāo)記方法，即基于稀土離子的長(zhǎng)熒光壽命特性，借助時(shí)間分辨檢測(cè)技術(shù)提高熒光檢測(cè)靈敏度和信噪比；同時(shí)由于單一納米顆粒中含大量的釓離子，該納米顆粒的T1磁共振成像弛豫率遠(yuǎn)超過(guò)臨床使用的Gd-DTPA（離子弛豫率5.86 S–1·mM–1；納米顆粒弛豫率3.99×105S–1·mM–1）。同時(shí)，采用一步溶劑熱法直接合成了表面氨基功能化的立方相KGdF4納米顆粒，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)親和素蛋白的時(shí)間分辨FRET檢測(cè)，且探測(cè)極限達(dá)到了5.5 nM。成果發(fā)表在J.Am.Chem.Soc.上。

甲醇制烯烴（MTO）基礎(chǔ)研究取得突破

中科院大連化物所甲醇制烯烴國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室在甲醇轉(zhuǎn)化機(jī)理研究方面取得新進(jìn)展。甲醇制烯烴是在酸性分子篩上進(jìn)行的多相催化反應(yīng)，經(jīng)歷了一系列復(fù)雜的催化過(guò)程和反應(yīng)步驟。隨著反應(yīng)機(jī)理研究的不斷深入，烴池（Hydrocarbon Pool）機(jī)理得到了廣泛關(guān)注。然而，直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)仍然不足，特別是其中所涉及的重要反應(yīng)中間體七甲基苯基碳正離子（heptaMB+）及其去質(zhì)子化產(chǎn)物（HMMC）非?；顫?，對(duì)其直接觀察十分困難。研究人員利用近期合成的新型分子篩材料DNL-6的超大籠和強(qiáng)酸性的特點(diǎn)，首次在真實(shí)MTO反應(yīng)體系中觀察到了heptaMB+/HMMC的存在，從而直接證實(shí)了烴池機(jī)理的合理性；同時(shí)利用13C同位素示蹤實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該中間體在甲醇轉(zhuǎn)化中的重要作用和以此碳正離子作為中間體的烯烴生成途徑。這一發(fā)現(xiàn)為從反應(yīng)機(jī)理出發(fā)設(shè)計(jì)新的催化劑和調(diào)控產(chǎn)物中烯烴的選擇性提供了理論支撐。成果發(fā)表在J.Am.Chem.Soc.上。

離子熱合成金屬硫?qū)倩衔镅芯咳〉眯逻M(jìn)展

中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)所結(jié)構(gòu)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃小滎研究組首次采用離子熱合成方法獲得了晶態(tài)的金屬硫?qū)倩锘嗫撞牧?。該系列化合物是以[SnSe4]四面體和[Sn3Se4]半立方烷為結(jié)構(gòu)單元，通過(guò)不同的連接方式形成具有新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的納米微孔硫?qū)倩铮ルx子液體陽(yáng)離子后的孔隙率接近60%。最近，該研究組成功地在離子液體中制備出一系列基于Cu-Ga/In-S的分立的T5超四面體簇合物，這是迄今報(bào)道的最大的具有分立結(jié)構(gòu)的超四面體硫?qū)倩?，離子液體陽(yáng)離子對(duì)分隔和穩(wěn)定這些超大簇起重要作用。這兩個(gè)系列化合物的成功制備，為晶態(tài)金屬硫?qū)倩衔锖铣尚路椒ǖ难芯刻峁┝擞袃r(jià)值的思路。成果發(fā)表在Chem.Sci.上。

納米金催化研究取得系列進(jìn)展

中科院蘭州化學(xué)物理所綠色化學(xué)與催化中心自2000年以來(lái)圍繞納米金催化開(kāi)展研究工作并取得系列進(jìn)展。其代表性的工作如首次實(shí)現(xiàn)納米金催化胺氧化羰化制備N-取代氨基甲酸酯、首次實(shí)現(xiàn)納米金催化低溫水蒸汽變換選擇性還原硝基苯類化合物、首次實(shí)現(xiàn)擔(dān)載納米金催化活化二氧化碳制備環(huán)狀碳酸酯以及發(fā)展出非焙燒高活性納米金催化劑制備方法等。在上述研究工作基礎(chǔ)上，由綠色化學(xué)與催化中心撰寫的綜述論文發(fā)表在Chem.Rev.上。

納米金殼光熱化療結(jié)合治療癌癥研究取得新進(jìn)展

中科院理化技術(shù)所唐芳瓊研究組進(jìn)一步發(fā)展了納米金殼偶聯(lián)主動(dòng)靶向配體分子轉(zhuǎn)鐵蛋白新技術(shù)。納米金殼經(jīng)偶聯(lián)靶向分子后，可在減少照射時(shí)間與頻率、降低照射強(qiáng)度的條件下實(shí)現(xiàn)惡性腫瘤的有效抑制。荷乳腺癌裸鼠腫瘤模型注射該材料后，經(jīng)單次近紅外激光照射即可消除腫瘤。他們還首次系統(tǒng)對(duì)比研究了該新型多功能納米金殼偶聯(lián)主動(dòng)靶向配體分子前后生物體內(nèi)安全性和代謝情況，結(jié)果表明該材料生物相容性良好，并可從體內(nèi)代謝。成果發(fā)表在Adv.Mater.上。

科研人員實(shí)現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)上多種細(xì)胞的可控分布

國(guó)家納米中心蔣興宇研究組將平面上的細(xì)胞圖案化技術(shù)和應(yīng)力引發(fā)自卷曲技術(shù)結(jié)合，成功實(shí)現(xiàn)了多種細(xì)胞在三維管狀結(jié)構(gòu)上的層狀分布。以聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜為例，采用雙層膜結(jié)構(gòu)，通過(guò)拉伸產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力使得這種雙層膜可以從平面自發(fā)卷曲成多層管狀結(jié)構(gòu)。在平面的情況下，通過(guò)帶有3條平行管道的PDMS芯片將3種細(xì)胞（血管內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞）依次輸送到自卷曲膜的規(guī)定位置，釋放自卷曲膜后，材料帶著細(xì)胞自發(fā)卷曲成多層管結(jié)構(gòu)，即最內(nèi)層是血管內(nèi)皮細(xì)胞，中層為平滑肌細(xì)胞，外層為成纖維細(xì)胞。同時(shí)，在自卷曲膜的表面通過(guò)光刻和軟刻蝕技術(shù)可以制備微結(jié)構(gòu)，根據(jù)接觸誘導(dǎo)的原理使得平滑肌細(xì)胞取向生長(zhǎng)，在管結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)平滑肌細(xì)胞的環(huán)形和縱形分布。在材料的選擇上，不僅僅局限于PDMS薄膜，其他可降解高分子的靜電紡絲薄膜同樣可以制備成管狀結(jié)構(gòu)，并能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞在管結(jié)構(gòu)中的層狀分布。該方法可用來(lái)制備其他具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的管狀結(jié)構(gòu)，即先在二維平面上實(shí)現(xiàn)微納米結(jié)構(gòu)，再通過(guò)卷曲將這些結(jié)構(gòu)變成三維。因?yàn)槎S平面上進(jìn)行圖案化實(shí)現(xiàn)微納米結(jié)構(gòu)比在三維結(jié)構(gòu)上直接圖案化容易得多，所以這種方法用于構(gòu)建帶有微納米結(jié)構(gòu)的三維管狀結(jié)構(gòu)是不錯(cuò)的選擇。該成果發(fā)表在Adv.Mater.上并被選為封面論文進(jìn)行了專門介紹（相關(guān)圖片請(qǐng)見(jiàn)封面）。

研究發(fā)現(xiàn)趨磁細(xì)菌或可作為新型“古鹽度計(jì)”

中科院地質(zhì)與地球物理所潘永信研究組通過(guò)對(duì)中國(guó)北京、山東和海南等地淡水至咸水環(huán)境中趨磁細(xì)菌多樣性和地理分布特征的系統(tǒng)研究，結(jié)合德國(guó)、巴西等地區(qū)已有的趨磁細(xì)菌DNA序列進(jìn)行的系統(tǒng)發(fā)育比較和統(tǒng)計(jì)分析，首次發(fā)現(xiàn)趨磁細(xì)菌不僅在全球范圍具有一定的地理分布特征，而且其群落結(jié)構(gòu)與水體鹽度顯著正相關(guān)（Spearman’s ρ=0.619,P<0.05），說(shuō)明鹽度是控制趨磁細(xì)菌分布差異和多樣性變化的重要環(huán)境因子之一。該項(xiàng)研究的意義在于：趨磁細(xì)菌在自然界湖泊和海洋環(huán)境中普遍存在，具有趨磁性而易于從環(huán)境樣品中直接磁富集，因此建立趨磁細(xì)菌的生物地理分布與環(huán)境因子之間的關(guān)系具有重要的環(huán)境意義。趨磁細(xì)菌磁小體具有種群特異性的特點(diǎn)且磁小體能在沉積物中保存下來(lái)形成化石，化石磁小體或可作為一種新型“古鹽度計(jì)”。另外，該項(xiàng)趨磁細(xì)菌的生物地理分布研究結(jié)果支持著名的Baas-Becking微生物生態(tài)分布受環(huán)境控制的假說(shuō)，進(jìn)一步豐富了微生物地理學(xué)理論。成果發(fā)表在The ISME Journal上。

氮素對(duì)凋落物和土壤有機(jī)碳的影響研究取得進(jìn)展

中科院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)所張偉東博士采用13C穩(wěn)定同位素技術(shù)，對(duì)杉木凋落物-土壤系統(tǒng)分解開(kāi)展了相關(guān)研究。研究發(fā)現(xiàn)，杉木凋落物誘導(dǎo)的激發(fā)效應(yīng)至少可以維持87天，且激發(fā)效應(yīng)隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而呈下降趨勢(shì)。無(wú)機(jī)氮在培養(yǎng)前期促進(jìn)凋落物分解并誘導(dǎo)更強(qiáng)的正激發(fā)效應(yīng)，在培養(yǎng)后期則對(duì)凋落物分解具有抑制作用，并誘導(dǎo)出顯著的負(fù)激發(fā)效應(yīng)。研究還發(fā)現(xiàn)，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮對(duì)杉木凋落物和土壤有機(jī)碳分解影響的程度不同。雖然凋落物在一定時(shí)期促進(jìn)了土壤有機(jī)碳分解，但在培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，土壤仍呈現(xiàn)正的碳平衡，這主要是因?yàn)楸患ぐl(fā)的碳仍然小于凋落物在土壤中的存留量；此外，無(wú)機(jī)氮添加進(jìn)一步增加了土壤碳平衡。該研究表明施加氮肥不僅可以提高杉木人工林養(yǎng)分，而且對(duì)維持土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性具有重要意義。成果發(fā)表在Soil Biology and Biochemistry上。

科研人員用生物記錄重建15000年來(lái)東亞冬季風(fēng)演化歷史

中科院地質(zhì)與地球物理所新生代地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室通過(guò)詳細(xì)研究湖光巖瑪珥湖硅藻現(xiàn)代生態(tài)習(xí)性，發(fā)現(xiàn)硅藻組合變化與不同強(qiáng)度冬季風(fēng)影響下的水體動(dòng)力循環(huán)有密切關(guān)系，通過(guò)進(jìn)一步監(jiān)測(cè)、分析，建立了可靠的硅藻-冬季風(fēng)代用指標(biāo)。根據(jù)硅藻-冬季風(fēng)代用指標(biāo)，重建了該區(qū)15000年來(lái)東亞冬季風(fēng)演化歷史。研究發(fā)現(xiàn)，冬季風(fēng)變化自全新世以來(lái)是由強(qiáng)變?nèi)醯?，而非長(zhǎng)期以來(lái)古氣候?qū)W界普遍認(rèn)為的由弱變強(qiáng)；在軌道尺度上全新世冬季風(fēng)和夏季風(fēng)是同相變化的，不是互為消長(zhǎng)的關(guān)系；在千年尺度上，全新世時(shí)期冬季風(fēng)和夏季風(fēng)的關(guān)系也不是簡(jiǎn)單的反相關(guān)系，而是決定于冬季風(fēng)的強(qiáng)度，并存在明顯的時(shí)空差異；提出冬季風(fēng)和夏季風(fēng)相互關(guān)系的3種可能模式。全新世時(shí)期南半球澳大利亞夏季風(fēng)和北半球亞洲夏季風(fēng)同步變化而非反相，不符合米蘭科維奇學(xué)說(shuō)有關(guān)太陽(yáng)輻射驅(qū)動(dòng)夏季風(fēng)的經(jīng)典理論。部分學(xué)者曾根據(jù)現(xiàn)代大氣環(huán)流模式提出“穿赤道的東亞冬季風(fēng)驅(qū)動(dòng)澳大利亞夏季風(fēng)”的假說(shuō)來(lái)解釋這一特殊現(xiàn)象，但一直沒(méi)有直接的證據(jù)。該研究重建的東亞冬季風(fēng)演化歷史為這個(gè)假說(shuō)提供了可靠的地質(zhì)證據(jù)。成果發(fā)表在Quaternary Science Reviews上。

坡位空間漸變信息的實(shí)際應(yīng)用取得進(jìn)展

中科院地理科學(xué)與資源所秦承志副研究員所在研究組首次將模糊坡位信息直接應(yīng)用于對(duì)平緩小流域內(nèi)土壤屬性空間分布的推測(cè)模型。在該研究中，模糊坡位信息一方面用于指導(dǎo)目的性土壤采樣，另一方面用于對(duì)這些建模采樣點(diǎn)的土壤屬性進(jìn)行加權(quán)平均，從而建立應(yīng)用模型推測(cè)土壤屬性空間分布。結(jié)合驗(yàn)證樣點(diǎn)進(jìn)行的定量評(píng)價(jià)結(jié)果表明：在建模區(qū)中，利用模糊坡位信息的應(yīng)用模型僅需極少量的建模樣點(diǎn)，就可獲得與基于48個(gè)建模點(diǎn)的多元線性回歸模型可比的效果；而在環(huán)境條件相似、面積更大的外推區(qū)中，經(jīng)過(guò)更大規(guī)模的獨(dú)立驗(yàn)證點(diǎn)集進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，結(jié)果表明利用模糊坡位信息的應(yīng)用模型具有明顯優(yōu)于多元線性回歸模型的外推性能。成果發(fā)表在Geoderma上。

核酸藥物的納米載運(yùn)體系研究取得進(jìn)展

中科院上海應(yīng)用物理所物理生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室樊春海與黃慶研究組合作將具有免疫刺激效用的CpG寡核苷酸藥物偶聯(lián)到納米結(jié)構(gòu)上，可有效被哺乳動(dòng)物免疫細(xì)胞攝取，并刺激后者產(chǎn)生免疫反應(yīng)而釋放細(xì)胞因子。研究人員在之前研究的一種四面體DNA納米結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將剛性的DNA四面體結(jié)構(gòu)與CpG寡核苷酸結(jié)合，發(fā)現(xiàn)這種三維DNA納米結(jié)構(gòu)可以有效地將CpG寡核苷酸載運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)，并且在胞漿內(nèi)可以穩(wěn)定存在8小時(shí)以上。由于穩(wěn)定性與攝取效率的同步提高，這種納米載體極大增強(qiáng)了CpG寡核苷酸的免疫刺激效果。同時(shí)，DNA納米結(jié)構(gòu)本身就是核酸分子，容易與待載運(yùn)核酸分子偶聯(lián)，且在體內(nèi)具有可降解、無(wú)免疫原性等優(yōu)點(diǎn)，因而這種新型核酸載運(yùn)體系顯示了在疾病診療中的廣泛應(yīng)用前景。成果發(fā)表在ACS Nano上。

研究發(fā)現(xiàn)關(guān)于肺癌轉(zhuǎn)移調(diào)控的新機(jī)制

中科院上海生科院營(yíng)養(yǎng)所謝東研究組發(fā)現(xiàn)，受體酪氨酸激酶EphB3的酪氨酸磷酸化水平在非小細(xì)胞肺癌臨床組織樣本中顯著降低。利用外源純化的其配體蛋白ephrin-B1-Fc或ephrin-B2-Fc激活EphB3受體，能顯著抑制過(guò)表達(dá)EphB3的非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞株的遷移能力。與此一致的是，過(guò)表達(dá)EphB3的持續(xù)活化突變體(Y608/614E)能有效抑制細(xì)胞的體外遷移與小鼠體內(nèi)轉(zhuǎn)移。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與EphB3相互作用的蛋白——RACK1（receptor for activated C-kinase 1）。EphB3被激活后，RACK1介導(dǎo)形成一個(gè)包含PP2A（protein phosphatase 2A）、Akt以及它自己的三元復(fù)合物，引起Akt去磷酸化從而抑制細(xì)胞的遷移。該研究結(jié)果為非小細(xì)胞肺癌的臨床治療提供了一個(gè)潛在的策略，即激活EphB3激酶活性以抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移。上述研究結(jié)果結(jié)合他們之前研究發(fā)現(xiàn)的EphB3在非激活狀態(tài)下在非小細(xì)胞肺癌中能促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)與轉(zhuǎn)移，提示EphB3在不同狀態(tài)下（磷酸化與否）在腫瘤中可以發(fā)揮雙重作用。成果在線發(fā)表在Nature Communications上。

乙肝感染慢性化機(jī)制研究取得新進(jìn)展

中科院微生物所孟頌東研究組發(fā)現(xiàn)，miR-122（microRNA-122）作為宿主限制性因子明顯抑制病毒復(fù)制，而在乙肝慢性感染中由于慢性炎癥和病毒感染引起miR-122下調(diào)。進(jìn)一步研究查明，miR-122通過(guò)cyclin G1/p53通路對(duì)病毒復(fù)制起調(diào)控作用。他們提出乙肝感染慢性化的新機(jī)制：乙肝慢性感染下調(diào)宿主限制性小RNA，通過(guò)miR-122-cyclin G1/p53-病毒增強(qiáng)子通路促進(jìn)病毒的表達(dá)與復(fù)制。這為進(jìn)一步了解HBV病毒的持續(xù)感染機(jī)制和肝癌發(fā)生途徑提供了新的依據(jù)和闡釋，同時(shí)提出miR-122作為治療慢性乙肝的潛在新一代藥物的可行性。成果在線發(fā)表在Hepatology上。

重度放牧導(dǎo)致牧草含氮量下降促進(jìn)草原蝗蟲暴發(fā)成災(zāi)

中科院動(dòng)物所康樂(lè)研究組與美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)的研究人員合作發(fā)現(xiàn)高氮食物會(huì)使亞洲小車蝗（Oedaleus asiaticus）的大小和生存能力有所下降。重度放牧導(dǎo)致植物含氮量降低，并促進(jìn)該種蝗蟲的生長(zhǎng)和發(fā)育。該種蝗蟲更喜歡選擇取食氮含量低的植物，或是蛋白含量低但碳水化合物含量高的人工飼料。研究發(fā)現(xiàn)：在那些植物氮含量低、土壤中氮已經(jīng)耗竭的過(guò)度放牧草地內(nèi)，蝗蟲的數(shù)量也是最大的。這項(xiàng)研究部分地解釋了內(nèi)蒙古草原退化與蝗蟲成災(zāi)的關(guān)系，其不僅對(duì)內(nèi)蒙古草原蝗蟲的控制具有意義，對(duì)世界其他國(guó)家的草原蝗蟲的控制也具有重要的啟發(fā)作用和借鑒意義。當(dāng)蝗災(zāi)發(fā)生時(shí)，一般都是使用殺蟲劑來(lái)控制蝗蟲，這會(huì)給草原帶來(lái)農(nóng)藥污染，農(nóng)藥也可能積累在家畜的肉和奶中。因此，尋找合適和環(huán)境友好的防治策略是十分重要的。該項(xiàng)研究啟發(fā)人類是否可以通過(guò)控制放牧活動(dòng)避免草原退化，從而來(lái)調(diào)節(jié)牧草的種類結(jié)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)和化學(xué)組成，達(dá)到預(yù)防蝗災(zāi)發(fā)生的目的。成果發(fā)表在Science上。

科研人員揭示干細(xì)胞因子受體的新功能及轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)意義

中科院動(dòng)物所周光飚研究組與上海血液學(xué)研究所等單位合作，巧妙地運(yùn)用抑制干細(xì)胞因子受體C-KIT內(nèi)吞的化合物戴納索爾（Dynasore）、蛋白酶體抑制劑硼替佐米(bortezomib)和酪氨酸激酶抑制劑伊馬替尼作為化學(xué)探針，研究了C-KIT內(nèi)吞與癌細(xì)胞凋亡的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)C-KIT可與熱休克蛋白Hsp90β結(jié)合并使其發(fā)生磷酸化，而磷酸化的Hsp90β又與凋亡觸動(dòng)因子Apaf-1結(jié)合，抑制其活化“凋亡劊子手”Caspase-3的功能，使癌細(xì)胞逃逸凋亡。硼替佐米則可使C-KIT發(fā)生內(nèi)吞并在溶酶體發(fā)生降解，使Hsp90β解離并發(fā)生去磷酸化，導(dǎo)致被扣押的Apaf-1釋放出來(lái)并與細(xì)胞色素C結(jié)合，活化Caspase-3。在白血病干細(xì)胞中，活化的Caspase-3并不能引起明顯的凋亡，但其可對(duì)融合蛋白AML1-ETO及AML1-ETO9a進(jìn)行切割，產(chǎn)生具有腫瘤抑制活性的剪切片段，后者抑制全長(zhǎng)融合蛋白的功能，使白血病干細(xì)胞發(fā)生凋亡。在白血病小鼠模型中，硼替佐米顯示出顯著的治療作用和臨床應(yīng)用價(jià)值。成果發(fā)表在PNAS上。

東方超環(huán)中性束注入器兆瓦級(jí)強(qiáng)流離子源階段性調(diào)試成功

東方超環(huán)（EAST）全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置的第一套中性束注入器（NBI）兆瓦級(jí)強(qiáng)流離子源，在1月8日的大功率離子束引出實(shí)驗(yàn)中，成功獲得束能量50千伏、束流22安培、束脈寬106毫秒的引出束流，離子束功率達(dá)到1.1兆瓦。測(cè)試結(jié)果圓滿達(dá)到了EAST-NBI兆瓦級(jí)強(qiáng)流離子源研制的階段性計(jì)劃目標(biāo)。這表明立足于自主研制的我國(guó)第一臺(tái)兆瓦級(jí)強(qiáng)流離子源以及大功率中性束注入器實(shí)驗(yàn)裝置已經(jīng)完成階段性調(diào)試實(shí)驗(yàn)運(yùn)行。此次NBI綜合測(cè)試臺(tái)強(qiáng)流離子源測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果將為下一階段長(zhǎng)脈沖高能量的離子束調(diào)試打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，并為EAST輔助加熱系統(tǒng)項(xiàng)目2MW—4MW中性束注入加熱系統(tǒng)的研制提供有力支持。