科研進(jìn)展＊

物理所 LiOsO3金屬中的鐵電結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變研究取得進(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）王楠林研究組與其合作者通過(guò)高壓合成法，成功制備出一種新型的5d 過(guò)渡金屬氧化物L(fēng)iOsO3。在 140K 附近，LiOsO3具有結(jié)構(gòu)相變，電阻測(cè)量表明，相變前后 LiOsO3均表現(xiàn)出良好金屬性。對(duì) LiOsO3在室溫及 90 K 時(shí)沿著[120]軸向進(jìn)行的匯聚束電子衍射（convergent electron beam diffraction，CEBD）表征發(fā)現(xiàn)，在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度以上，CEBD衍射圖可以用中心對(duì)稱的空間群 R-3c表示，而在轉(zhuǎn)變溫度以下，衍射圖樣則表示為非中心對(duì)稱的空間群R3c，意味著晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱中心在結(jié)構(gòu)相變過(guò)程中消失。為進(jìn)一步揭示結(jié)構(gòu)相變的機(jī)制，他們?cè)谟?guó) ISIS 中子源對(duì) LiOsO3進(jìn)行了中子散射研究。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，伴隨著結(jié)構(gòu)相變 Li離子沿著晶體的c軸方向位移較大。對(duì)中子散射圖譜的結(jié)構(gòu)精修證實(shí)了CEBD給出的結(jié)構(gòu)模型，而對(duì)稱性的消失正是由于Li離子沿著 c 軸方向移動(dòng)的結(jié)果。這些結(jié)果清楚地表明，在LiOsO3金屬中的確存在與鐵電材料 LiNbO3和 LiTaO3相同的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)出中心反演對(duì)稱性的破缺。該實(shí)驗(yàn)首次驗(yàn)證了 Anderson 和 Blount提出的“鐵電金屬”的概念，同時(shí)還表明，金屬與絕緣體中結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的機(jī)制并非截然不同，在某些情況下也可能出現(xiàn)類似的情況。另外，“鐵電金屬”的發(fā)現(xiàn)，會(huì)帶來(lái)諸多可能的有趣物理現(xiàn)象，例如在某些條件下可能存在非中心對(duì)稱的超導(dǎo)材料等，因而具有較高的研究?jī)r(jià)值。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在 Nat.Mater.上，并且被選為 News&Views專門點(diǎn)評(píng)。

化學(xué)所在氣凝膠研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展

中科院化學(xué)所科研人員首次通過(guò)簡(jiǎn)便的真空干燥技術(shù)制備了彈性低密度有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化氣凝膠?？蒲腥藛T首先通過(guò)分子設(shè)計(jì)，以巰基-雙鍵點(diǎn)擊反應(yīng)制備了含有硫醚鏈段的橋聯(lián)倍半硅氧烷前驅(qū)體，柔順的硫醚鏈段使得以該前軀體制備的濕

凝膠具有良好的彈性，并可在室溫下直接真空干燥得到氣凝膠，極大地簡(jiǎn)化了氣凝膠的制備流程。經(jīng)真空干燥得到的氣凝膠完整保留了濕凝膠的初始尺寸，不僅具備傳統(tǒng)方法制備的氣凝膠的優(yōu)良特性，還具有良好的彈性，可在30%形變下反復(fù)壓縮多次而不產(chǎn)生永久變形；即使在乙醇或水溶液中再次浸泡、真空干燥，仍能夠保持結(jié)構(gòu)不變。這為通過(guò)簡(jiǎn)單的濕化學(xué)或物理浸漬方法對(duì)該氣凝膠骨架表面進(jìn)行功能化改性提供了可能，例如，將該氣凝膠浸泡在聚乙烯亞胺（PEI）水溶液中，干燥后可在氣凝膠骨架表面形成一層PEI涂層，得到二氧化碳吸附功能材料。這種制備方法簡(jiǎn)便、性能優(yōu)異、易于表面功能化的氣凝膠材料對(duì)于拓展氣凝膠的實(shí)際應(yīng)用具有重要的意義。 相關(guān)研究成果發(fā)表在 Adv.Mater上。

納米中心等國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)對(duì)分子間局域作用的直接成像

國(guó)家納米科學(xué)中心的裘曉輝研究員、程志海副研究員研究組與其合作者利用原子力顯微鏡技術(shù)在實(shí)空間觀測(cè)到分子間氫鍵和配位鍵相互作用，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)分子間局域作用的直接成像。在超高真空和低溫條件下，該研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)精確探測(cè)原子力探針與分子化學(xué)鍵的電子云之間的 Pauli排斥力作用，獲得了吸附在銅晶體表面的8-羥基喹啉分子的共價(jià)鍵化學(xué)骨架、分子間氫鍵以及分子與金屬原子配位鍵的高分辨空間圖像，據(jù)此精確解析了分子間氫鍵的構(gòu)型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)氫鍵鍵角和鍵長(zhǎng)的直接測(cè)量。這是科學(xué)家第一次獲得氫鍵在實(shí)空間的圖像，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)于氫鍵理論有著非常有意的啟示。相對(duì)于現(xiàn)有的譜學(xué)方法（紅外、核磁共振、X射線晶體衍射等），該項(xiàng)研究開辟了一條對(duì)氫鍵研究的嶄新實(shí)驗(yàn)途徑，將對(duì)分子間相互作用研究起到巨大的推動(dòng)作用。相關(guān)研究成果發(fā)表在Science上。

過(guò)程所和納米中心復(fù)合氧化物對(duì)苯的催化去除研究獲進(jìn)展

中科院過(guò)程工程所與國(guó)家納米中心合作，采用水熱法制備了一系列 CeO2-MnOx復(fù)合氧化物催化劑，選取苯作為VOCs的代表物，系統(tǒng)研究了其催化機(jī)制。研究人員 采 用 水 熱 法 ，根 據(jù) 不 同 的 Ce/Mn 比 例 制 備 得 到CeO2-MnOx復(fù)合氧化物催化劑，通過(guò)對(duì)其催化活性的檢測(cè)得到復(fù)合氧化物的活性均優(yōu)于單相組分，并且當(dāng)Ce/ Mn 比例為 3∶7時(shí)，催化活性最佳，進(jìn)而對(duì)該比例制備的復(fù)合氧化物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的催化機(jī)制。除了晶格內(nèi)部氧空位發(fā)揮作用外，Ce和Mn之間的協(xié)同效應(yīng)發(fā)揮更重要甚至是決定性的作用。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在 Appl.Catal.B:Environ.上。

中國(guó)科大研究揭示白堊紀(jì)東亞大陸邊緣的重大碰撞事件

中科大楊永太教授質(zhì)疑了傳統(tǒng)的從距今3億年前到現(xiàn)今古太平洋洋殼一直在俯沖東亞大陸邊緣的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)，并首次提出在白堊紀(jì)，鄂霍次克陸塊與東亞邊緣發(fā)生了強(qiáng)烈的陸陸碰撞，該事件極大地影響了整個(gè)東亞地區(qū)的地質(zhì)演化和氣候變遷。當(dāng)前的鄂霍次克陸塊位于俄羅斯東南部，被鄂霍次克海覆蓋。在距今2億年前的晚三疊到早侏羅世，該陸塊大致位于古太平洋中部。在距今約1.4億年前的早白堊世，新生的太平洋洋殼快速向西北方向擴(kuò)張，鄂霍次克陸塊也跟隨著向西北方向運(yùn)動(dòng)。在距今約1億年前的晚白堊世早期，該陸塊漂移到東亞大陸邊緣，與中國(guó)華南地區(qū)及日本西南部發(fā)生碰撞。一個(gè)數(shù)公里高、數(shù)百公里寬的大型造山帶在中國(guó)東南沿海地區(qū)、日本西南部和朝鮮半島形成，阻擋了太平洋暖濕氣流，造成中國(guó)東部及蒙古國(guó)在晚白堊世長(zhǎng)期發(fā)育了沙漠和咸化湖環(huán)境。同時(shí)，這次碰撞事件導(dǎo)致了中國(guó)東部的武夷山、大婁山、雪峰山、四川盆地、大別山、秦嶺、渤海灣盆地、燕山、太行山、呂梁山、陰山和鄂爾多斯盆地等地區(qū)發(fā)生隆升。該陸塊對(duì)東亞邊緣的深俯沖也造成了日本西南部超高壓變質(zhì)巖帶的形成。在約0.89億年前，由于古太平洋的運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)變?yōu)楸北蔽飨颍趸舸慰岁憠K沿著東亞邊緣開始向北運(yùn)動(dòng)，在鄂霍次克陸塊和東亞大陸之間形成了一個(gè)大型的左行走滑轉(zhuǎn)換邊界，一系列走滑斷裂在中國(guó)東部、朝鮮半島、日本諸島和俄羅斯東南部開始活動(dòng)。這個(gè)陸陸轉(zhuǎn)換邊界與現(xiàn)今美國(guó)加利福尼亞州的圣安德魯斯斷裂帶非常類似。在距今約0.79億年，鄂霍次克陸塊運(yùn)動(dòng)到東北亞，與俄羅斯西伯利亞大陸邊緣發(fā)生碰撞，結(jié)束了其長(zhǎng)距離的向北運(yùn)動(dòng)。新的板塊構(gòu)造模型從時(shí)間上和空間上與前人所發(fā)現(xiàn)的大量地質(zhì)事實(shí)基本一致，提供了白堊紀(jì)東亞地區(qū)眾多地質(zhì)現(xiàn)象的可能動(dòng)力來(lái)源，為重建白堊紀(jì)時(shí)期的古太平洋演化提供了明確證據(jù)。該研究被國(guó)際同行評(píng)價(jià)為一個(gè)重要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)。相關(guān)研究成果發(fā)表在Eeath-sci.Rev.上。

地質(zhì)地球所發(fā)現(xiàn)亞洲腹地區(qū)域生態(tài)轉(zhuǎn)型和干旱化加劇原因

中科院地質(zhì)與地球物理所孫繼敏研究員及其合作者，選擇塔里木盆地南緣桑珠剖面和準(zhǔn)噶爾盆地南緣塔西河剖面的新生代沉積開展了有機(jī)質(zhì)碳同位素研究，結(jié)果表明：（1）5.3百萬(wàn)年以來(lái)碳同位素均出現(xiàn)相對(duì)偏正的趨勢(shì)，指示了西北內(nèi)陸盆地中新世末期以來(lái)的生態(tài)改變；（2）碳同位素偏正既可能是 C4植物擴(kuò)張的結(jié)果，也可能是干旱背景下 C3植物種屬的變化導(dǎo)致的碳同位素偏正，抑或二者兼而有之；（3）從機(jī)制上看，無(wú)論何種生態(tài)轉(zhuǎn)變都是區(qū)域氣候變干所導(dǎo)致，而非前人提出的大氣CO2濃度下降說(shuō)或者亞洲夏季風(fēng)加強(qiáng)說(shuō)，因?yàn)榇髿釩O2濃度自漸新世末期以來(lái)基本不變或

變化幅度極小，同時(shí)，季風(fēng)加強(qiáng)說(shuō)與氣候變干相矛盾；（4）雖然從具體的機(jī)制上看，5.3 百萬(wàn)年以來(lái)的生態(tài)轉(zhuǎn)變是氣候變干的結(jié)果，但是從動(dòng)力機(jī)制來(lái)說(shuō)，中新世末期以來(lái)副特提斯海的快速西退導(dǎo)致的水汽輸送的減少是塔里木和準(zhǔn)噶爾盆地干旱化加劇的主要因素；而全球氣候變冷導(dǎo)致的海平面下降以及印度板塊、阿拉伯板塊和非洲板塊與歐亞大陸的碰撞是副特提斯海退卻的主要控制因素。從這一意義上說(shuō)，塔里木和準(zhǔn)噶爾盆地5.3百萬(wàn)年以來(lái)的生態(tài)轉(zhuǎn)型和干旱化加劇是構(gòu)造變動(dòng)與全球變冷共同影響的結(jié)果。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Earth Planet.Sc.Lett.上。

大氣所預(yù)測(cè)北極無(wú)海冰出現(xiàn)時(shí)間不確定性研究獲進(jìn)展

中科院大氣物理所劉驥平和宋米榮對(duì)最新獲得的30個(gè)CMIP5氣候和地球系統(tǒng)模式的模擬預(yù)測(cè)進(jìn)行了分析，采用兩種不同的方法來(lái)減小預(yù)測(cè)北極9月未來(lái)出現(xiàn)無(wú)海冰狀況時(shí)間的不確定性。一種方法是從30個(gè)模式中選擇能最好地模擬1979年以來(lái)觀測(cè)的北極海冰氣候平均態(tài)和變化趨勢(shì)。另一種方法是利用現(xiàn)在和未來(lái)模擬的北極海冰狀態(tài)密切和持續(xù)的統(tǒng)計(jì)關(guān)系以及最近幾年北極海冰的變化來(lái)約束模式海冰模擬的誤差。這兩種不同的方法給出了相似的北極出現(xiàn)無(wú)海冰的時(shí)間。其結(jié)果是:在高排放情景下（RCP8.5），北極 9 月出現(xiàn)無(wú)海冰的時(shí)間為 2054—2058 年之間。與之前眾多模式的預(yù)測(cè)結(jié)果從2011—2098年相比，這項(xiàng)研究將北極無(wú)海冰時(shí)間大大地收窄到21世紀(jì)50年代中期。相關(guān)研究成果發(fā)表在PNAS 上，并被 Nature作為研究亮點(diǎn)（Research Highlights）進(jìn)行報(bào)道。

地質(zhì)地球所研究揭示中國(guó)東北地區(qū)上地幔P和SH波速度結(jié)構(gòu)

中科院地質(zhì)與地球物理所李娟副研究員等人利用三重震相，通過(guò)對(duì)多個(gè)深源地震P波和SH波波形及三重震相特征的擬合，同時(shí)獲得了我國(guó)東北深俯沖地區(qū)上地幔轉(zhuǎn)換帶附近的P波和S波速度結(jié)構(gòu)特征。研究發(fā)現(xiàn)，P波和S波速度在上地幔底部的差異性變化，表明除了溫度異常外，還存在物質(zhì)成分的異常。結(jié)合礦物物理高溫高壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果，他們認(rèn)為地幔轉(zhuǎn)換帶內(nèi)含有水。研究還給出了停滯的俯沖板片在地幔轉(zhuǎn)換帶內(nèi)的厚度約為140 km，比起板塊剛俯沖時(shí)的厚度80—90 km發(fā)生明顯增厚。這對(duì)理解俯沖板塊在地球深部的動(dòng)力學(xué)行為提出了新的問(wèn)題。相關(guān)研究成果發(fā)表在 Earth Planet.Sc.Lett.上。

古脊椎所等研究揭示熱河鳥奇特雙尾羽的奧秘

中科院古脊椎動(dòng)物與古人類所 Jingmai O'Connor、Corwin Sullivan、周忠和與其合作者基于山東天宇自然博物館、山東博物館、中科院古脊椎動(dòng)物與古人類所收藏的多件熱河鳥的化石標(biāo)本，對(duì)熱河鳥的尾羽進(jìn)行了系統(tǒng)的觀察和研究，首次發(fā)現(xiàn)它具有奇特的雙尾羽構(gòu)造：前端發(fā)育5—6根類似于現(xiàn)代鳥類的扇狀尾羽，而其尾端保留11—13根十分類似于一些帶羽毛恐龍（如尾羽龍、小盜龍）的較為細(xì)長(zhǎng)的葉片狀的尾羽。這一奇特的“雙尾羽”特征，此前尚未發(fā)現(xiàn)于其他任何鳥類或帶羽毛的恐龍中，表面上與一些性雙型的現(xiàn)代雄性鳥類很相象。該研究認(rèn)為，前端的尾羽相對(duì)較粗，結(jié)合緊密，可能主要是幫助鳥類的身體保持流線型，減少飛行的阻力；而后端的尾羽比較細(xì)弱、分散，呈葉片狀，很可能主要具有裝飾性功

能和性的選擇。研究表明，早期鳥類尾羽的演化不是過(guò)去認(rèn)為的從葉片狀向扇狀尾羽的簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)變。扇狀尾羽的出現(xiàn)顯然在鳥類尾椎數(shù)量減少并形成尾綜骨之前已經(jīng)開始出現(xiàn)。依據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)的功能研究結(jié)果，研究人員還推測(cè)，特征總體比較進(jìn)步的熱河鳥依然具有比始祖鳥數(shù)量更多的尾椎（相對(duì)較長(zhǎng)的尾巴），或許與其獨(dú)特的“雙尾羽”構(gòu)造有關(guān)。相關(guān)研究成果發(fā)表在PNAS上。

動(dòng)物所在氣候變化影響雪兔－猞猁種群周期性波動(dòng)研究中獲進(jìn)展

中科院動(dòng)物所嚴(yán)川等研究人員通過(guò)分析長(zhǎng)期數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：（1）與傳統(tǒng)的獵物－捕食模型不同，雪兔與猞猁之間存在非對(duì)稱性的獵物－捕食者效應(yīng)，即雪兔對(duì)猞猁為直接正作用，而猞猁對(duì)雪兔的負(fù)作用有兩年時(shí)滯；（2）密度制約及獵物－捕食者作用僅能產(chǎn)生阻尼式振蕩，而氣候的驅(qū)動(dòng)對(duì)于周期性波動(dòng)的產(chǎn)生及持續(xù)具有重要作用；（3）溫度沒(méi)有直接作用，北半球溫度與北大西洋濤動(dòng)指數(shù)通過(guò)降雨及降雪負(fù)作用于猞猁種群，而南方濤動(dòng)指數(shù)通過(guò)降雨正作用猞猁種群；（4）氣溫變暖可能導(dǎo)致近期猞猁周期性波動(dòng)減弱或消失。該研究結(jié)果說(shuō)明：獵物-捕食者相互作用不是形成種群周期振蕩的充分必要條件，氣候?qū)ΨN群周期性波動(dòng)起著不可或缺的作用；全球氣候變暖可導(dǎo)致種群周期波動(dòng)消失。相關(guān)研究成果發(fā)表在Global Change Biol.上。

水生所揭示大鯢虹彩病毒的全基因組序列及其結(jié)構(gòu)變化

中科院水生生物所張奇亞、桂建芳研究員與其合作者就大鯢虹彩病毒的全基因組序列及其結(jié)構(gòu)變化開展研究，在新分離鑒定導(dǎo)致大鯢致死性出血病病原——大鯢虹彩病 毒 （Andrias davidianus ranaviurs, ADRV）的基礎(chǔ)上，測(cè)定了其全基因組序列，并與已知兩棲類蛙虹彩病毒基因組進(jìn)行點(diǎn)陣及結(jié)構(gòu)變化分析。結(jié)果顯示，ADRV基因組全長(zhǎng)為10 6734 bp，可編碼101個(gè)開放閱讀框，其中含虹彩病毒家族

26個(gè)核心基因、蛙病毒屬成員24個(gè)特有基因及兩棲類蛙病毒亞屬的11個(gè)特有基因；發(fā)現(xiàn)幾個(gè)涉及病毒毒力及宿主感染性的關(guān)鍵基因發(fā)生顯著變化。進(jìn)而指出，在大鯢虹彩病毒基因組中有明顯變化的這些基因可在削弱或改變宿主抗病力、增強(qiáng)ADRV致病性以及跨種傳播中起關(guān)鍵作用。該研究不僅首次揭示導(dǎo)致大鯢自然種群衰減與養(yǎng)殖群體疾病頻發(fā)的虹彩病毒分子特征，也為深入了解這類病毒流行和基因組進(jìn)化規(guī)律以及研發(fā)兩棲類病毒病免疫防控技術(shù)提供了新的研究思路。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在 Vet. Res.上。

南京古生物所發(fā)現(xiàn)正處于細(xì)胞分裂期的動(dòng)物胚胎化石

中科院南京地質(zhì)古生物所朱茂炎研究組在甕安生物群中發(fā)現(xiàn)了一類呈橄欖狀的化石標(biāo)本。這類標(biāo)本和之前被解釋為動(dòng)物胚胎的球形化石標(biāo)本一樣，發(fā)育有帶復(fù)雜表面裝飾的外包膜（殼）。使用當(dāng)前最先進(jìn)的三維無(wú)損成像手段——同步輻射相位襯度顯微斷層成像技術(shù)，對(duì)這些標(biāo)本進(jìn)行了三維結(jié)構(gòu)重建。三維結(jié)構(gòu)重建數(shù)據(jù)顯示，每一顆標(biāo)本內(nèi)部均可見2個(gè)完整的卵裂球。不同標(biāo)本因長(zhǎng)短軸比不同，內(nèi)部?jī)蓚€(gè)卵裂球之間接觸的緊密程度也不同。而這一特征恰好與動(dòng)物胚胎在首次有絲（細(xì)胞）分裂不同階段的形態(tài)相吻合。這一發(fā)現(xiàn)一方面表明甕安生物群中某些拉長(zhǎng)的標(biāo)本內(nèi)部并沒(méi)有包含成千上萬(wàn)的孢子細(xì)胞，它們可能是處于首次細(xì)胞分裂階段的動(dòng)物胚胎，而不是處于孢子釋放階段的原生生物；另一方面也支持了胚胎化石帶多邊形狀表面裝飾的外包膜（殼）并非滯育卵囊胞的觀點(diǎn)。他們還發(fā)現(xiàn)，甕安生物群中同一層位的動(dòng)物胚胎化石保存質(zhì)量參差不齊，有些標(biāo)本保存了完好的細(xì)胞甚至亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，而有些標(biāo)本則腐爛嚴(yán)重，胚胎生物學(xué)結(jié)構(gòu)破壞殆盡，可見很多磷酸鹽化的微生物絲狀、球狀體等。根據(jù)保存質(zhì)量的不同，這些化石被劃分保存質(zhì)量精美、保存質(zhì)量一般、保存質(zhì)量較差3個(gè)埋藏級(jí)別。在此基礎(chǔ)上結(jié)合前人現(xiàn)代埋藏學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，研究人員概述了這3個(gè)不同埋藏級(jí)別的化石各自的埋藏過(guò)程，并提出假說(shuō)認(rèn)為，間歇性熱泉或/和涌升流等區(qū)域性的地質(zhì)事件，很可能是快速殺死當(dāng)時(shí)生活在淺海區(qū)的動(dòng)物胚胎的元兇。相關(guān)研究成果發(fā)表在 Gondwana Res.上。

昆明動(dòng)物所在動(dòng)物中藥成分研究方面取得新成果

中科院昆明動(dòng)物所賴仞研究組對(duì)蜈蚣來(lái)源的活性多肽及其發(fā)揮藥效的作用機(jī)理進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)了一系列作用于離子通道的蜈蚣神經(jīng)毒。最近該研究團(tuán)隊(duì)與其合作者，從中國(guó)金頭蜈蚣中識(shí)別了一專一的鈉 離 子 通 道 1.7 亞型（NaV1.7）抑制劑多肽μ-SLPTX-Ssm6a。NaV1.7 離子通道是研發(fā)無(wú)成癮性鎮(zhèn)痛藥物的重要靶標(biāo)，該通道的選擇性抑制劑幾乎可用于各種疼痛的治療。因此，NaV1.7 離子通道高度選擇性抑制劑是目前鎮(zhèn)痛藥物研發(fā)的熱點(diǎn)。金頭蜈蚣來(lái)源的μ-SLPTX-Ssm6a 對(duì)離子通道 1.7亞型（NaV1.7）

具有高度選擇性，對(duì)其他離子通道沒(méi)有作用或作用很弱。通過(guò)小鼠鎮(zhèn)痛動(dòng)物模型研究表明，μ-SLPTX-Ssm6a具有比嗎啡更強(qiáng)的鎮(zhèn)痛作用。相關(guān)研究成果發(fā)表在PNAS 上。

植物免疫受體激活機(jī)理為農(nóng)作物廣譜抗病提供新的思路

中科院遺傳與發(fā)育生物所周儉民研究組與其合作者，揭示了植物的重要免疫受體FLS2識(shí)別細(xì)菌運(yùn)動(dòng)所必需的鞭毛蛋白的機(jī)理。鞭毛蛋白在植物細(xì)胞外直接結(jié)合FLS2并招募共同受體BAK1，從而激活植物免疫系統(tǒng)。由于FLS2所代表的免疫受體識(shí)別病原微生物中廣泛存在的分子，該研究的發(fā)現(xiàn)將有助于設(shè)計(jì)廣譜抗病的農(nóng)作物。相關(guān)研究成果發(fā)表在 Science上（相關(guān)圖片請(qǐng)見封面）。

上海藥物所基于新型材料的化學(xué)生物學(xué)探針特異性標(biāo)記肝細(xì)胞

中科院上海藥物所李佳研究組與其合作者開發(fā)了基于氧化石墨烯-糖分子，可識(shí)別肝細(xì)胞表面特異性糖受體的開關(guān)型生物傳感器?；瘜W(xué)生物學(xué)探針?lè)肿覩R1的熒光基團(tuán)通過(guò)π堆疊與氧化態(tài)石墨烯（GO）作用。在沒(méi)有與靶蛋白特異性識(shí)別結(jié)合時(shí)，該熒光集團(tuán)被激發(fā)后，熒光能量轉(zhuǎn)移至石墨烯，使熒光信號(hào)發(fā)生淬滅并不顯示熒光。當(dāng)該生物探針?lè)肿永闷浒邢蚧鶊F(tuán)-乙酰半乳糖特異性捕捉并識(shí)別肝細(xì)胞及肝癌細(xì)胞特異性表達(dá)的ASGPR 受體后，兩者相互結(jié)合，而該結(jié)合力強(qiáng)于探針與石墨烯的結(jié)合力，打斷了探針?lè)肿訜晒鈭F(tuán)與石墨烯的π-π作用，熒光得到恢復(fù)。同時(shí)這個(gè)開關(guān)型的糖分子探針，具有非常好的靶向ASGPR的特異性，對(duì)于非肝細(xì)胞及敲除ASGPR肝細(xì)胞的識(shí)別能力顯著降低。利用細(xì)胞表面糖結(jié)合蛋白和明星材料“石墨烯”多元性開發(fā)建立了經(jīng)濟(jì)型、特異性“糖簇石墨烯”生物探針，為糖組學(xué)與新型材料有效結(jié)合建立基于糖分子的新型探針實(shí)現(xiàn)生物分子特異性識(shí)別提供了新方向。相關(guān)研究成果發(fā)表于Adv.Mater.上，且被選為該期雜志的封面。

生化與細(xì)胞所利用納米球提高化療藥物蛋白酶體抑制劑療效

中科院上海生科院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)所胡榮貴研究組通過(guò)使用空心二氧化硅納米球 (hollow mesoporous silica nanospheres,HMSNs) 負(fù)載蛋白酶體抑制劑類化療藥物硼替

佐米（bortezomib,BTZ,商品名 Velcade）改善藥物劑型，有效提高藥物的生物利用度及顯著提高腫瘤殺傷效果。他們通過(guò)新型無(wú)機(jī)納米材料空心二氧化硅有效負(fù)載硼替佐米形成分散性良好的藥物緩釋型HMSNs-BTZ，基于非小細(xì)胞肺癌模型 NSCLC H1299 實(shí)驗(yàn)表明，利用 HMSNs-BTZ 可以有效降低藥物IC50。體內(nèi)小鼠成瘤實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明，HMSNs-BTZ 可以達(dá)到 BTZ 原藥 2 倍左右抗腫瘤效果。進(jìn)一步的機(jī)制研究表明，HMSNs-BTZ通過(guò)細(xì)胞內(nèi)吞進(jìn)入細(xì)胞后，阻斷癌細(xì)胞周期及激活細(xì)胞凋亡通路及細(xì)胞自噬（autophagy）等抑制腫瘤增殖；并且 p53 信號(hào)途徑的激活也參與其中。此方法應(yīng)用于臨床可能有助于降低硼替佐米臨床用藥劑量及次數(shù)，在降低藥物副作用的同時(shí)提高藥物療效。相關(guān)研究成果發(fā)表在Biomaterials上。

亞熱帶所利用復(fù)合抗菌肽緩解嘔吐毒素對(duì)仔豬的毒害作用

中科院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)所印遇龍研究組最近從營(yíng)養(yǎng)調(diào)控緩解嘔吐毒素對(duì)豬的毒害作用方面開展了系列研究。他們通過(guò)在28日齡斷奶仔豬日糧中直接添加嘔吐毒素建立毒素誘導(dǎo)模型，飼喂復(fù)合抗菌肽GLAM 180#（包含有乳鐵蛋白抗菌肽、植物防御素和活性酵母）30 天，發(fā)現(xiàn)嘔吐毒素降低了仔豬的生長(zhǎng)性能、免疫功能和抗氧化能力，引起腸道的通透性增加、絨毛損傷、腸細(xì)胞凋亡和蛋白質(zhì)合成的降低；而添加復(fù)合抗菌肽能有效的提高生長(zhǎng)性能，減輕器官的損傷，提高免疫和抗氧化功能，改善腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)腸道蛋白質(zhì)合成。這些結(jié)果表明，復(fù)合抗菌肽能發(fā)揮腸道損傷修復(fù)作用，緩解嘔吐毒素對(duì)仔豬的毒害作用。相關(guān)研究成果發(fā)表在 J.Anim.Sci.上。

心理所合作研究發(fā)現(xiàn)原發(fā)性干燥綜合征的新基因

中科院心理所王晶研究組與其合作者，開展了世界上首個(gè)針對(duì)原發(fā)性干燥綜合征的全基因組關(guān)聯(lián)研究（通過(guò)掃描全基因組層面上的單核苷酸多態(tài)性來(lái)鑒別疾病易感基因的研究方法）。通過(guò)對(duì)1 845例病例和3 777例健康對(duì)照樣本的分析（均為中國(guó)漢族人），該研究團(tuán)隊(duì)鑒別出新的原發(fā)性干燥綜合征易感基因：GTF2IRD1 和 GTF2I。有研究證據(jù)表明，這兩個(gè)基因與威廉氏癥候群（Williams-Beuren Syndrome）中的神經(jīng)認(rèn)知缺損（neurocognitive defects）密切相關(guān)。這項(xiàng)研究是我國(guó)科研工作者合作取得的突破性成果，是上述兩個(gè)基因與自身免疫性疾病相關(guān)的新發(fā)現(xiàn)。這些結(jié)果表明，原發(fā)性干燥綜合征與神經(jīng)認(rèn)知缺損相關(guān)疾病存在共享的基因，并可能具有相似的致病機(jī)制。相關(guān)研究成果發(fā)表在 Nat.Genet.上，并成為當(dāng)期的最新亮點(diǎn)（Latest highlights）之一。

科學(xué)家揭示內(nèi)含子來(lái)源環(huán)形RNA新分子及轉(zhuǎn)錄調(diào)控功能機(jī)制

中科院上海生命科學(xué)院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)所陳玲玲組與其合作者發(fā)現(xiàn)來(lái)源于內(nèi)含子的環(huán)形非編碼 RNA 新分子（circular intronic RNA,ciRNA），驗(yàn)證其在多種人源細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在，揭示其成環(huán)關(guān)鍵核酸序列及機(jī)制（即利用這些成環(huán)關(guān)鍵核酸序列誘導(dǎo)線形 RNA 成環(huán)）。還揭示了部分 ciRNAs定位在其轉(zhuǎn)錄位點(diǎn)附近，并通過(guò)和RNA轉(zhuǎn)錄聚合酶Ⅱ復(fù)合物的互相作用，順式調(diào)節(jié)其本位基因的表達(dá)水平。這些研究成

果不僅發(fā)掘了蘊(yùn)藏在人類基因組“暗物質(zhì)”中的非編碼RNA新分子，而且深入探索了這些新的長(zhǎng)非編碼RNA分子在基因表達(dá)調(diào)控中的重要功能作用。該研究發(fā)現(xiàn)的ciRNAs與已知的細(xì)胞漿環(huán)形RNA在產(chǎn)生來(lái)源、加工生成、細(xì)胞內(nèi)定位以及功能調(diào)控方面均有顯著不同：ciRNAs來(lái)自于內(nèi)含子序列，其生成依賴特定的成環(huán)關(guān)鍵核酸序列；成熟的 ciRNAs定位在細(xì)胞核內(nèi)并調(diào)控其本位基因的轉(zhuǎn)錄速度。因此，該項(xiàng)研究工作發(fā)現(xiàn)的內(nèi)含子來(lái)源的環(huán)形RNA分子，在結(jié)構(gòu)和概念上都是一類新型的長(zhǎng)非編碼RNA分子，進(jìn)一步豐富了人們對(duì)真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組表達(dá)調(diào)控多樣性的認(rèn)識(shí)。相關(guān)研究成果發(fā)表在 Mol.Cell上，作為研究亮點(diǎn)（Issue Highlights）并獲得專評(píng)（preview）。

華南植物園森林土壤溫室氣體通量調(diào)控機(jī)制研究獲進(jìn)展

中科院華南植物園閆俊華研究員等利用森林土壤移位（從河南雞公山移到廣東鼎湖山）實(shí)驗(yàn)，通過(guò)比較相同土壤在不同外部環(huán)境因子條件下，或不同土壤在相同外部環(huán)境因子條件下主要溫室氣體通量的差異，發(fā)現(xiàn)外部環(huán)境因子是森林土壤 CO2和 N2O 氣體通量的決定因素，而土壤是森林土壤 CH4氣體通量的決定因素，并通過(guò)模型模擬和實(shí)際觀測(cè)值的比較對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。研究給森林土壤主要溫室氣體模型建立所考慮的參數(shù)以重要啟示，如土壤的物理、化學(xué)和生物的特征參數(shù)是建立森林土壤 CH4氣體通量模型所考慮的重點(diǎn)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在 Global Change Biol.上。

上海硅酸鹽所等首次發(fā)現(xiàn)臨界相變中的巨熱電效應(yīng)

中科院上海硅酸鹽所史迅、張文清、陳立東、許鈁鈁研究員與其合作者，發(fā)現(xiàn)了材料動(dòng)態(tài)相變過(guò)程中的臨界特性可導(dǎo)致異常高的熱電性能-巨熱電效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了利用臨界相變特性調(diào)控電熱輸運(yùn)。研究發(fā)現(xiàn)，硒化亞銅（Cu2Se）化合物在 400K左右存在結(jié)構(gòu)相變，少量 I元素?fù)诫s可將相變溫度降低至360K左右。Cu2Se低溫相呈現(xiàn)復(fù)雜的層狀特征，層內(nèi)包括Se原子層之間分布四層銅原子。發(fā)生相變時(shí)，Cu原子克服Se原子層的束縛能量勢(shì)壘向?qū)娱g擴(kuò)散，最后形成立方結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)和理論研究均證明，該結(jié)構(gòu)相變?yōu)榈湫偷亩?jí)相變，存在動(dòng)態(tài)臨界特性，導(dǎo)致巨大的結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、密度等劇烈漲落，從而對(duì)電子和聲子造成強(qiáng)烈的臨界散射。該臨界漲落以及散射機(jī)制的改變可顯著增加材料的塞貝克（Seebeck）系數(shù)，并使材料電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率下降，最終

使熱電性能在結(jié)構(gòu)變化過(guò)程中有 3—7 倍的提高，熱電優(yōu)值在臨界點(diǎn)附近達(dá)到 2.3。臨界相變中巨熱電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)引導(dǎo)人們?cè)谘芯砍Ｒ?guī)的具有靜態(tài)結(jié)構(gòu)特征材料性能的同時(shí)，更加關(guān)注具有動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)特征的臨界相變等引起的熱電性能的異常變化，為熱電性能的優(yōu)化提供了新途徑；同時(shí)，熱電效應(yīng)與臨界現(xiàn)象的結(jié)合有望引出輸運(yùn)性能臨界物理機(jī)制研究的新領(lǐng)域。本研究中發(fā)現(xiàn)的室溫附近巨熱電效應(yīng)還有望在芯片和集成電路的超級(jí)制冷以及需微小溫差發(fā)電領(lǐng)域等發(fā)揮重要作用。相關(guān)研究成果發(fā)表在Adv. Mater.上。

半導(dǎo)體所等在二維半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)研究中取得新進(jìn)展

中科院半導(dǎo)體所李京波研究員、李樹深院士和夏建白院士的研究團(tuán)隊(duì)與其合作者，應(yīng)用第一性原理計(jì)算，研究了二維 MoS2/MoSe2異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)。二維 MoS2和MoSe2單層存 在 4.4%的晶格失配。通過(guò)對(duì)應(yīng)變能和結(jié)合能的計(jì)算發(fā)現(xiàn)，它們之間范德瓦爾斯結(jié)合作用的強(qiáng)度不足以消除這一失配形成晶格匹配的異質(zhì)結(jié)，而是形成一種被稱為莫氏圖樣（Moiré Pattern）的結(jié)構(gòu)。在莫氏圖樣中，不同區(qū)域的 MoS2和 MoSe2的堆積方式也不同，進(jìn)而導(dǎo)致不同區(qū)域的層間耦合作用及靜電勢(shì)不同，這將會(huì)對(duì)異質(zhì)結(jié)的電子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著影響。為了進(jìn)一步探索莫氏圖樣對(duì)異質(zhì)結(jié)電子結(jié)構(gòu)的調(diào)控作用，課題組利用一種新型的線性標(biāo)度算法對(duì)一個(gè)包含 6 630 個(gè)原子的 MoS2/MoSe2莫氏圖樣超胞的帶邊波函數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。結(jié)果顯示，價(jià)帶頂?shù)目昭úê瘮?shù)被限制在層間耦合較強(qiáng)的區(qū)域，而導(dǎo)帶底的電子波函數(shù)則比較擴(kuò)展，僅表現(xiàn)出弱局域性。研究結(jié)果預(yù)示莫氏圖樣的形成以及由此導(dǎo)致的波函數(shù)的局域化將是二維半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的普遍性質(zhì)。這些新的發(fā)現(xiàn)將為二維半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)器件的制備提供理論指導(dǎo)。相關(guān)研究成果發(fā)表在 Nano Lett.上。

上海光機(jī)所二維納米光子學(xué)材料研究取得突破

左圖：二硫化鉬的高分辨率透射電子顯微圖?；右圖：二硫化鉬和石墨烯分散液的Z掃描結(jié)果比較圖

中科院上海光學(xué)精密機(jī)械所王俊研究員與其合作者利用液相剝離技術(shù)成功制備出高品質(zhì)MoS2納米片分散液。透射電子顯微鏡、可見-紅外吸收光譜、拉曼光譜、原子力顯微鏡研究表明，分散液中存在大量高品質(zhì) MoS2納米片層。超快非線性光學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí) MoS2納米片對(duì) 100fs、800nm近紅外激光脈沖具有比石墨烯更加優(yōu)異的飽和吸收響應(yīng)（見圖）。這些結(jié)果預(yù)示著以 MoS2為代表的過(guò)渡金屬硫化物二維納米半導(dǎo)體材料在超短脈沖鎖模器、激光防護(hù)光限幅器以及光開

關(guān)等光子學(xué)器件開發(fā)方面的巨大潛力。目前針對(duì)這類寬禁帶直接帶隙半導(dǎo)體二維納米片的超快非線性光學(xué)性質(zhì)及相應(yīng)光子器件的研究還未見報(bào)道。相關(guān)研究成果發(fā)表在ACS Nano上，首次報(bào)道了二維層狀MoS2納米材料在近紅外波段的優(yōu)異超快飽和吸收性能。

上海應(yīng)物所等在石墨烯抗菌的分子機(jī)制研究中取得進(jìn)展

中科院上海應(yīng)用物理所黃慶、方海平、樊春海研究員與其合作者，將計(jì)算機(jī)模擬與實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合起來(lái)，在石墨烯抗菌機(jī)制研究方面取得重要進(jìn)展，提出了石墨烯與細(xì)菌細(xì)胞膜相互作用的一種分子機(jī)制。研究人員使用計(jì)算機(jī)分子動(dòng)力學(xué)模擬來(lái)研究石墨烯抗菌的分子機(jī)制，在模擬中發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞膜上的磷脂分子可以被石墨烯抽取導(dǎo)致細(xì)胞膜的破壞，這意味著一種新的分子機(jī)制被發(fā)現(xiàn)。他們將上海超算中心與IBM藍(lán)色基因超級(jí)電腦的強(qiáng)大計(jì)算能力聯(lián)合起來(lái)，最終闡明了這種石墨烯抗菌的分子機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯不但可以通過(guò)對(duì)細(xì)菌細(xì)胞膜的插入進(jìn)行切割，還可以通過(guò)對(duì)細(xì)胞膜上磷脂分子的大規(guī)模直接抽取，來(lái)破壞細(xì)胞膜從而殺死細(xì)菌。正是石墨烯獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)使其可以與細(xì)菌細(xì)胞膜上的磷脂分子發(fā)生超強(qiáng)的相互作用，從而導(dǎo)致大量磷脂分子脫離細(xì)胞膜并吸附到石墨烯的表面。物理生物學(xué)室則通過(guò)電鏡實(shí)驗(yàn)，直接觀察到了細(xì)菌細(xì)胞膜與氧化石墨烯作用后產(chǎn)生的大范圍空腔結(jié)構(gòu)，為理論計(jì)算結(jié)果提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù)。這種提取細(xì)胞膜脂類分子從而破壞細(xì)胞膜的現(xiàn)象為揭示納米材料的細(xì)胞毒性及抗菌活性提供了一種全新的分子機(jī)制，將促進(jìn)石墨烯納米材料的生物效應(yīng)研究及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。相關(guān)研究成果發(fā)表于 Nat.Nanotechnol.上。

福建物構(gòu)所硅碳石墨烯理論研究獲進(jìn)展

中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)所吳立明研究員課題組通過(guò)全局粒子群的優(yōu)化搜索算法與第一性原理方法相結(jié)合的手段，成功地預(yù)測(cè)了能隙為 1.09 eV 的二維平面 SiC2硅碳石墨烯（g-SiC2）材料。該材料由 sp2 雜化的 C 原子和 Si原子構(gòu)成，結(jié)合能為 0.41eV/atom，處于勢(shì)能面上的全局最低點(diǎn)，比已知的同分異構(gòu)體 pt-SiC2（由 4 配位 sp3 雜化的Si原子形成）從能量上來(lái)得更加穩(wěn)定，因此其單獨(dú)存在的可能性更大。此外，理論預(yù)測(cè)其熔點(diǎn)位于3 000—3 500K之間，其衍生納米 管 的能隙（～1.09eV）不 隨手性、尺寸等變化，這些表明該材

料具有很好的應(yīng)用潛力，該工作為二維碳基納米材料的結(jié)構(gòu)改性設(shè)計(jì)、能帶調(diào)控提供了重要的理論參考。相關(guān)研究成果發(fā)表在 Nano lett.上。

金屬所在金屬中發(fā)現(xiàn)超硬超高穩(wěn)定性新型納米層片結(jié)構(gòu)

中科院金屬所盧柯研究組利用自行研發(fā)的新型塑性變形技術(shù)（表面機(jī)械碾磨處理）在金屬鎳表層成功突破了晶粒尺寸極限，獲得納米級(jí)厚度并具有小角晶界的層片結(jié)構(gòu)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)這種納米層片結(jié)構(gòu)兼具超高硬度和熱穩(wěn)定性。這種新型超硬超高穩(wěn)定性金屬納米結(jié)構(gòu)突破了傳統(tǒng)金屬材料的強(qiáng)度-穩(wěn)定性倒置關(guān)系，為開發(fā)新一代高綜合性能納米金屬材料開辟了新途徑。研究組利用表面機(jī)械碾磨處理在金屬純鎳棒表層實(shí)現(xiàn)了高速剪切塑性變形，這種塑性變形可在材料最表層同時(shí)獲得大應(yīng)變量、高應(yīng)變速率和高應(yīng)變梯度。隨著距表面深度增加，應(yīng)變量、應(yīng)變速率和應(yīng)變梯度呈梯度降低，形成呈梯度分布的微觀結(jié)構(gòu)。在距離表面10—50微米深度形成了具有小角晶界的納米層片結(jié)構(gòu)，層片平均厚度約為20nm，比純鎳中的變形晶粒尺寸極限小一個(gè)數(shù)量級(jí)，其硬度高達(dá) 6.4GPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他變形方式細(xì)化的純鎳硬度。測(cè)量表明，納米層片結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)粗化溫度高達(dá)506℃，比同成分材料超細(xì)晶結(jié)構(gòu)晶粒粗化溫度高40℃。納米尺度的層片厚度是超高硬度的本質(zhì)原因，而高熱穩(wěn)定性源于其中的平直小角晶界和強(qiáng)變形織構(gòu)。這種新型超硬超高穩(wěn)定性金屬納米結(jié)構(gòu)有望在工程材料中得到應(yīng)用以提供其耐磨性和疲勞性能。相關(guān)研究成果發(fā)表在 Science上。

2013年10月25日