破解脈沖星奧秘，中國天眼展現(xiàn)超強能力

VLBI在脈沖星高精度測量以及星周環(huán)境探測等方面均具有重要價值。自20世紀(jì)70年代開始，天文學(xué)家便嘗試開展脈沖星的射電干涉觀測，但僅限于少數(shù)距離較近望遠鏡組成的VLBI或者連線干涉儀，研究目標(biāo)也僅限于幾顆強脈沖星。因面臨多項難點，脈沖星VLBI觀測在今后的20多年中進展緩慢。目前，國際VLBI網(wǎng)脈沖星觀測已經(jīng)逐步進入了靈敏度瓶頸期。

中國科學(xué)院上海天文臺聯(lián)合國內(nèi)多家單位利用中國天眼和中國VLBI網(wǎng)（CVN）成功開展了脈沖星聯(lián)合觀測，取得了技術(shù)經(jīng)驗和發(fā)現(xiàn)了待解決問題。CVN由多個射電望遠鏡及上海數(shù)據(jù)處理中心組成，在衛(wèi)星軌道測量方面表現(xiàn)優(yōu)異，但在天體物理研究上的應(yīng)用尚少。隨著更多大型射電望遠鏡的加入，CVN將成為國際上最靈敏的中低頻VLBI網(wǎng)絡(luò)之一。此次觀測選用了兩顆普通脈沖星B0919+06和B1133+16為目標(biāo)，通過“數(shù)據(jù)分箱”技術(shù)和相位參考源條紋擬合等方法提高了觀測精度。觀測結(jié)果顯示，這兩顆脈沖星在RA方向的位置測量精度超過了毫角秒，而DEC方向略遜一籌。研究證明，VLBI技術(shù)對于普通脈沖星的天體測量學(xué)參數(shù)具有更高的測量精度。

本次實驗是對中國天眼和CVN聯(lián)合觀測技術(shù)路線的有益嘗試和探索。研究者對參考源選取、觀測模式設(shè)置、數(shù)據(jù)相關(guān)處理以及事后分析等每個環(huán)節(jié)都進行了精心規(guī)劃和設(shè)計，并將有關(guān)技術(shù)細節(jié)和心得寫入科研論文。同時，還指出了CVN在流量定標(biāo)、電離層模型優(yōu)化等方面亟待解決的問題。

新型綠色量子點LED，亮度壽命雙突破

加快新興顯示照明LED如量子點LED的研究具有重要意義。當(dāng)前，由于缺乏原位、直觀的表征手段，新興LED的內(nèi)部運行機制理解尚不充分，限制了新興LED的研發(fā)速度。2020年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授樊逢佳團隊研發(fā)出世界首臺電激發(fā)瞬態(tài)吸收（EETA）光譜儀。這一技術(shù)可以給LED“拍片子”，全方位透視LED中的載流子和電場的時間分辨、空間分布等信息，為LED的機理研究提供關(guān)鍵的技術(shù)支持，推動LED領(lǐng)域的科學(xué)探索和技術(shù)進步。

近日，樊逢佳與河南大學(xué)教授申懷彬再次合作，利用EETA技術(shù)探討了綠色磷化銦基量子點發(fā)光二極管的關(guān)鍵科學(xué)問題。研究表明，當(dāng)前綠色磷化銦基量子點LED性能較低的主要原因在于電子注入不足和嚴(yán)重的電子泄漏。為此，研究提出了采用“低、寬勢壘”的設(shè)計方案。這一方案既提升了電子注入效率，又有效抑制了漏電現(xiàn)象。通過這一優(yōu)化，研究實現(xiàn)了綠色磷化銦基量子點LED的峰值外量子效率達26.68%，亮度突破270，000cd/m2，并在初始亮度1，000cd/m2下T95（亮度衰減到起始值的95%）壽命達1，241小時，刷新了世界紀(jì)錄。這一成果標(biāo)志著無毒量子點LED技術(shù)的重要進展。

全新低溫脫氟技術(shù)，PFAS污染有望徹底解決

全氟和多氟烷基物質(zhì)（PFAS）由于分子內(nèi)牢固的碳-氟鍵，具有獨特的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、疏水及疏油特性等，廣泛應(yīng)用于化工、電子、醫(yī)療設(shè)備、紡織機械、核工業(yè)等領(lǐng)域。而碳-氟鍵的惰性導(dǎo)致PFAS在自然環(huán)境或溫和條件下難以降解。例如，特氟龍在260℃的溫度下可維持多年而不分解；而在500℃以上分解時則會釋放出有毒氣體。因此，PFAS被稱為“永久化學(xué)品”。而被廢棄于自然界中的PFAS則引發(fā)了一系列的環(huán)境與健康問題。

針對上述挑戰(zhàn)，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究團隊基于在特定光照具有超強還原性的原理，設(shè)計創(chuàng)制了超級有機光還原劑KQGZ，首次實現(xiàn)了低溫下的特氟龍及小分子PFAS的完全脫氟礦化，并將其高效回收為無機氟鹽和碳資源。該團隊首次報道了高度扭曲咔唑核對超級光還原劑電子得失的促進作用從而實現(xiàn)永久化學(xué)品的完全脫氟；發(fā)現(xiàn)了光還原劑的激發(fā)態(tài)氧化電位與其還原能力無直接關(guān)聯(lián)，且并非判斷光催化劑還原能力的唯一標(biāo)準(zhǔn)；提出了對特氟龍等PFAS能否進行完全還原脫氟可作為有機還原劑的還原能力標(biāo)準(zhǔn)。

超級有機還原劑KQGZ是我國科學(xué)家獨立設(shè)計創(chuàng)制、具有原創(chuàng)性的獨特光還原催化劑，具有廣譜的催化斷裂牢固碳—雜以及雜—雜原子鍵性能，在目前已嘗試的百余類反應(yīng)中均取得理想結(jié)果。實驗證明，超級有機還原劑的扭曲結(jié)構(gòu)促進了電子得失，從而實現(xiàn)了超級還原作用，為新型超級光還原劑的設(shè)計和研制提供了新思路。

軸子暗物質(zhì)探測界限提升50倍，量子技術(shù)顯神威

近年來，有研究提出，一些特定理論模型預(yù)測軸子和Z'玻色子或存在于“軸子窗口”。而軸子暗物質(zhì)的信號微弱，易被環(huán)境噪聲和經(jīng)典磁場的干擾信號掩蓋，因此僅有少數(shù)團隊在這一質(zhì)量范圍開展過實驗搜尋。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授彭新華和副教授江敏等利用兩個相距60毫米的極化129Xe原子系綜，構(gòu)建了超靈敏的軸子暗物質(zhì)探測器，通過混入堿金屬Rb，實現(xiàn)了對129Xe極化矢量信號145倍的放大。實驗通過對自旋源施加磁場脈沖，使129Xe原子核自旋翻轉(zhuǎn)并以特定頻率進動，理論上這將通過軸子傳遞自旋相互作用至自旋傳感器。為了檢測微弱的軸子信號，研究使用了激光探針監(jiān)測極化狀態(tài)的變化，并通過高效的磁屏蔽系統(tǒng)和最優(yōu)濾波技術(shù)來提高信噪比。盡管未直接發(fā)現(xiàn)軸子暗物質(zhì)，但研究確立了“軸子窗口”內(nèi)最強的中子—中子耦合界限，創(chuàng)造了國際新紀(jì)錄。

上述研究展示了量子精密測量技術(shù)在暗物質(zhì)探測領(lǐng)域的潛力，為未來的相關(guān)研究奠定了基礎(chǔ)。

揭秘太陽活動周期，黑子傾角離散度揭示新規(guī)律

太陽發(fā)電機理論研究是太陽物理最基本、最重要的問題之一。在Babcock-Leighton類型的太陽活動周模型中，黑子群傾角可以影響下個活動周的活動水平強弱。因此，探討黑子群傾角和下個太陽活動周特征之間的物理關(guān)聯(lián)，有助于科學(xué)家剖析太陽活動長期演化趨勢的物理基礎(chǔ)。

中國科學(xué)院云南天文臺副研究員高朋鑫與青年副研究員徐景晨通過分析黑子群傾角相關(guān)量和下個活動周分布特征之間的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，傾角平均值和傾角離散程度不相關(guān)，傾角平均值相關(guān)的物理量和下個活動周的特征不相關(guān)，傾角離散程度相關(guān)的物理量與下個活動周的強度和振幅反相關(guān)而與下個活動周上升相持續(xù)時間正相關(guān)。同時，研究顯示，黑子群傾角離散程度和黑子群平均面積、黑子群總面積反相關(guān)。進一步，該研究發(fā)現(xiàn)，下降相太陽活動越弱，下個活動周太陽活動越弱，反之亦然。

上述研究發(fā)現(xiàn)了黑子群傾角離散程度在調(diào)制太陽活動長期演化趨勢方面的重要作用，提出了黑子群傾角離散程度是預(yù)測未來太陽活動趨勢的關(guān)鍵指標(biāo)。

跨越物種界限，VDGE數(shù)據(jù)庫為基因編輯動物研究打開新窗口

基因編輯動物在生物科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究中發(fā)揮著重要作用，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域展現(xiàn)出實際應(yīng)用潛力。隨著基因編輯技術(shù)的發(fā)展，基因編輯動物的數(shù)量快速增長。學(xué)界越來越關(guān)注基因編輯系統(tǒng)對生物基因組的影響以及基因編輯動物可能出現(xiàn)的新發(fā)突變問題。

近日，中國科學(xué)院北京基因組研究所（國家生物信息中心）趙文明團隊、昆明動物研究所王國棟研究組、遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所張永清研究組從實驗室基因編輯猴和基因編輯犬出發(fā)，收集、整理并分析了目前具有家系全基因組數(shù)據(jù)的相關(guān)數(shù)據(jù)集，構(gòu)建了基因編輯動物新發(fā)突變數(shù)據(jù)庫VDGE，實現(xiàn)了基因編輯動物新發(fā)突變的標(biāo)準(zhǔn)化分析、整合和展示，為相關(guān)數(shù)據(jù)的挖掘和利用提供了綜合信息平臺。

VDGE包括物種、家系、樣本、目標(biāo)突變、變異和相關(guān)基因6個關(guān)鍵模塊。目前，VDGE的數(shù)據(jù)主體來源于具有家系全基因組測序數(shù)據(jù)的相關(guān)數(shù)據(jù)集，涵蓋恒河猴、食蟹猴和犬等物種的107個動物家系、174個全基因組測序樣本、56個目標(biāo)突變、115，710個變異和12，708個相關(guān)基因。同時，VDGE整合了部分缺乏全基因組測序數(shù)據(jù)的基因編輯豬和犬以及與它們相關(guān)的目標(biāo)突變信息。未來，VDGE將整合更多的基因編輯物種以及多種類型的變異數(shù)據(jù)，為科研人員提供更全面和多樣化的數(shù)據(jù)資源平臺。

微生物群落新動態(tài)，牡蠣殼與生物炭共促生態(tài)循環(huán)

隨著全球水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，每年會產(chǎn)生大量海藻、牡蠣殼等廢棄物。而這些廢棄物通常被堆放在垃圾填埋場、近海灘涂或直接丟棄到海洋中，對土壤、自然水域及海洋生態(tài)系統(tǒng)帶來環(huán)境影響。為促進水產(chǎn)養(yǎng)殖的可持續(xù)發(fā)展，中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所馮大偉團隊在海藻、牡蠣殼等廢棄物資源化利用及土壤改良技術(shù)研究方面取得進展。

研究團隊探索了如何將海藻、玉米淀粉渣、雞糞、玉米秸稈以及牡蠣殼等廢棄物轉(zhuǎn)化為有價值的資源。首先，在海藻和玉米淀粉渣的堆肥體系中加入了生物炭、磷酸鹽和氧化鎂等添加劑，顯著提高了堆肥過程中的有機質(zhì)分解效率、氮素轉(zhuǎn)換率和腐殖化水平，同時保持或增強了海藻的植物刺激作用。其次，對于雞糞和玉米秸稈的堆肥體系，研究發(fā)現(xiàn)添加40%的牡蠣殼粉能夠有效改善酸性土壤，促進油菜生長，同時提高了有機質(zhì)降解效率和鈣元素的活化率。在海藻和糖渣的共堆肥過程中，研究團隊比較了不同比例的生物炭和牡蠣殼粉對堆肥效果的影響，結(jié)果顯示適量的生物炭能夠大幅提升有機質(zhì)降解效率和腐殖質(zhì)的比例，而牡蠣殼粉則有助于減少廢棄物總量并維持堆肥質(zhì)量。這些研究成果提升了廢棄物資源化利用效率，為生態(tài)環(huán)境保護與可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展開辟了新路徑。

長壽命高容量，鈉離子電池碳負極材料的重大進展

隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和對可再生能源需求的不斷增長，高效、環(huán)保的儲能技術(shù)成為研究的熱點。鋰離子電池雖然已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，但鋰資源的稀缺性和分布不均限制了其進一步發(fā)展。鈉離子電池因其豐富的鈉資源和與鋰離子電池相似的工作原理，被視為一種有前景的替代技術(shù)。然而，鈉離子電池在商業(yè)化道路上仍面臨諸多挑戰(zhàn)，尤其是碳質(zhì)負極材料在充放電過程中的低初始庫侖效率和鈉存儲機制的不明確，這些問題嚴(yán)重制約了鈉離子電池的性能和可靠性。

近日，東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院吳宇平教授“三尺儲能”研究團隊合理設(shè)計了一種高缺陷超薄碳納米片（HDCS）負極，其具有強烈的Na+自吸附行為，并詳細揭示了其儲鈉機理。通過原位XRD直接觀察到在HDCS-8負極吸附的準(zhǔn)鈉金屬團簇和晶系轉(zhuǎn)變的獨特的儲鈉機制。放電過程中，高電壓區(qū)首先形成小的六方晶系準(zhǔn)鈉金屬團簇，然后在低電壓區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^大的斜方晶系準(zhǔn)鈉金屬團簇。HDCS-8表現(xiàn)出這種獨特的儲鈉機制使其具有優(yōu)異的性能。HDCS-8負極具有364"mAh"g-1的高可逆容量，同時在1.0"A"g-1下循環(huán)1000次后容量保持100%，并在5.0"A"g-1大電流密度下循環(huán)600次后容量仍保持94%。因此，這種獨特的準(zhǔn)鈉金屬團簇吸附和晶系轉(zhuǎn)化機制為鈉存儲提供了一個有前景的發(fā)展方向，有助于未來開發(fā)具有長壽命和高容量的碳質(zhì)負極材料。