世界一流科技期刊文章

考古研究

4億年前“鴨嘴獸古魚”的腦腔和內耳新知提出有頜脊椎動物早期演化新框架

中國科學院古脊椎動物與古人類研究所朱幼安、盧靜、朱敏帶領國際聯合研究團隊，開展了對4億年前的澳大利亞盾皮魚類（布林達貝拉魚，俗稱“鴨嘴獸古魚”）腦腔、內耳和內淋巴系統精細解剖結構的研究。相關成果發表于Current Biology。根據新數據，論文詳細厘定了有頜類特征矩陣，對其進行的分析結果發現，基于最簡約假設的系統演化樹與之前假說有較大區別。在新提出的假說中，盾皮魚類確實不能構成一個單系或自然類群，不過，有頜類可能很早就分開形成兩個大的支系，其中一個單系類群包括了我們所知的大部分盾皮魚類，另一個支系包括了現代有頜類和與它們關系較近但仍為盾皮魚類形態的屬種。

“鴨嘴獸古魚”（前景中央）和其他史前魚類復原圖（楊洪宇、鄭秋繪）。畫面右上方的大白鯊和人類潛水員為現代有頜脊椎動物的代表（圖片來源于中國科學院古脊椎動物與古人類研究所網站）

早期脊椎動物內耳及內淋巴系統的演化（圖片來源于中國科學院古脊椎動物與古人類研究所網站）

人類活動改變南海北部珊瑚礁數千年的發育模式

中國科學院南海海洋研究所陳天然研究員與澳大利亞昆士蘭大學趙建新教授等合作，在南海北部珊瑚礁發育模式研究上取得新進展。相關成果發表于Science of The Total Environment。研究發現南海北部珊瑚大量死亡、珊瑚礁的退化其實早在20世紀50年代左右就已經發生，與“人類世大加速期”吻合。研究發現陸地上（被抬升）的古珊瑚礁沉積主要由鹿角珊瑚構成，并且其年代分布于晚全新世（3000 yr BP）以來，說明數千年以來南海北部岸礁區很可能是以鹿角珊瑚為優勢種的頂級生態模式，而“人類世大加速”后的短短50年，人類活動已經徹底改變了珊瑚礁保持了數千年的發育模式，而逐漸“邊緣化”。

新化石澄清玉門鞘蠊的分類地位

中國科學院南京地質古生物研究所“現代陸地生態系統起源與早期演化研究團隊”王博研究員和張海春研究員等，基于玉門鞘蠊模式種（彎脈玉門鞘蠊Umenocoleussinuatus）的模式標本產地、層位及新采集標本，通過細致的形態學研究和系統發育分析，提出玉門鞘蠊是網翅總目的一個特化的類群，與奇翅目近緣。相關成果發表于Palaeoworld。玉門鞘蠊科（Umenocoleidae）最早發現于甘肅酒泉盆地下白堊統，是當今爭議最大的昆蟲化石類群之一。該研究不僅解決了古昆蟲學由來已久（近50年）的一個爭議，也揭示了玉門鞘蠊與原始甲蟲的相似性是趨同演化的結果。

云南思茅盆地含鉀鹽地層年代學研究及其地質意義

中國科學院青藏高原研究所新生代環境團隊顏茂都研究員及其合作者，揭示特提斯構造域東南端思茅盆地勐野井組地層年代學研究進展及其地質意義。系列成果發表于Science China: Earth Science和《中國科學: 地球科學》（中英文版）。雖然思茅盆地含鉀地層勐野井組普遍被認為是古新統地層，但其年代范圍從侏羅紀至古新世不等，制約了在鉀鹽礦床關系、成鉀模式和機制等方面的認識。該研究研究基于區域地質構造背景和研究區位置，進行思茅和呵叻盆地含鉀鹽地層的磁性地層年代學結果對比，開展了白堊世全球板塊構造與氣候格局及區域古地理重建工作。

華南甕安地區埃迪卡拉紀陡山沱組發現最早的陸生真菌狀化石

中國科學院地球化學研究所羅泰義研究員、南京地質古生物研究所龐科副研究員、周傳明研究員和萬斌副研究員等國內外聯合研究團隊，從我國華南甕安地區埃迪卡拉紀陡山沱組距今~6.35億年前地層中，首次報道了黃鐵礦化的真菌狀微體化石，代表了當時已經占據由地表水溶蝕形成的喀斯特孔洞環境的最早的真菌類生物。相關成果發表于Nature Communications。研究表明，真菌狀生物至少在距今約6.35億～6.32億年之間就已經登上了隱秘的喀斯特溶蝕孔洞環境。它們比顯生宙萊尼燧石等環境中保存的陸生真菌化石提前了2億多年，也比最早的陸生高等植物化石記錄（隱孢子）提前了至少1億年。

類型A化石的絲體與相關的大、小球體（圖片來源于中國科學院南京地質古生物研究所網站）

研究區域地質圖及柱狀圖（圖片來源于中國科學院南京地質古生物研究所網站）

歷史氣候變化對于喜馬拉雅山鳥類群落的影響

中國科學院昆明動物研究所鳥類學科組董鋒、楊曉君與合作者，通過重建在喜馬拉雅山地分布的288種雀形目鳥類的歷史分布動態，檢驗末次間冰期（~12萬年前，LIG）和末次冰盛期（~2萬年前，LGM）的氣候變化對山地群落演化的影響。相關成果發表于Climatic Change。這些鳥類可以通過海拔梯度上的垂直遷移來應對LGM的氣候變化，但卻有1/3～1/2的現生物種在LIG期間缺少適宜分布區。這一群落周轉可能源于LIG期間氣候變異度的顯著增強導致的局域種群絕滅。研究結果表明，劇烈的氣候變化可能會突破山地垂直梯度的緩沖作用，對于理解熱點區域的生物多樣性起源和預測未來氣候變化的影響具有重要作用。

舊石器形態研究的新方法與新進展

中國科學院古脊椎動物與古人類研究所李浩、貴州大學雷蕾、廣西民族大學李大偉等合作，對廣西百色盆地發現的手斧等大型工具進行了詳細的三維幾何形態特征分析，探討了百色盆地手斧和手鎬工具（阿舍利大型工具中的兩種主要類型）的類型劃分、工具形態與加工技術之間的關聯，以及早-中更新世之交中國古人類的技術與認知能力發展等問題。相關成果發表于Journal of Archaeological Science: Reports。手斧等阿舍利大型工具是舊石器文化發展過程中出現的重要和關鍵器型，蘊含著豐富的古人類技術、行為與認知能力演化等信息。三維幾何形態測量方法的引入和應用，極大提高了對于石制品復雜幾何形態特征的獲取能力。

原禾基因組研究揭示禾本科植物早期演化歷史

中國科學院昆明植物研究所李德銖研究組在竹亞科異源多倍化歷史的基礎上，依托中國野生生物種質資源庫，開展了禾本科基部類群原禾屬（Pharus）的基因組測序和進化基因組學研究。相關成果發表于The Plant Cell。揭示了P. latifolius在進化歷史中發生了全基因組加倍事件，并且證實該加倍事件與核心類群所共享，即禾本科的ρ-WGD事件，并推斷出其發生在白堊紀（約98.2個百萬年前）。之后大約800萬年，原禾屬所代表的支系與其他核心類群發生分化。然而，ρ-WGD之后的二倍化過程在基部和核心禾草兩大支系中表現出巨大差異，核心禾草支系經歷了更快的重復基因丟失和更多染色體水平的變異。

新型材料

導電無機正極材料助力高能量密度有機電池

中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心清潔能源實驗室E01組索鎏敏研究團隊，利用具有優異電子電導的無機正極材料來代替非活性的導電碳。相關成果發表于Advanced Materials。該導電無機正極材料的加入，不僅可以為整個電極的反應傳導電子，而且提高了電極中活性材料的占比，降低了孔隙率和吸液量，從而提升了有機電池的能量密度。作者組裝的30mAh容量的軟包電池，取得了優異的能量密度和循環穩定性。該復合策略可適用于多種有機電極材料和導電無機正極材料，并且可以推廣至鈉離子、鎂離子和鋁離子電池體系，為提升有機電極材料的能量密度提供了一個實用化的途徑。

復合電極的構建（圖片來源于中國科學院物理研究所網站）

PTCDA和O-ECIC電極的電化學性能（圖片來源于中國科學院物理研究所網站）

高壓新材料研究進展

北京理工大學物理學院李翔教授與國內外合作者在高壓合成PbMnO3鈣鈦礦及其電荷歧化和復雜磁性研究方面取得新進展。相關成果發表于Chemistry of Materials。Pb-3d過渡金屬鈣鈦礦體系表現出豐富的物理特性，包括鐵電性、反鐵磁性和電荷歧化等。文章利用自行研制的具有國際領先水平的大腔體高壓高溫裝置，在15GPa極端高壓條件下成功合成出PbMnO3鈣鈦礦，并系統研究了其獨特的晶格結構和奇異物性。同步輻射X射線衍射譜、X射線吸收譜和二次諧波光譜結果表明，PbMnO3鈣鈦礦具有非極性四方結構，同時表現出新奇的電荷歧化組態。

一種新型生物肌型聚氨酯

中國科學院寧波材料技術與工程研究所朱錦、應鄔彬、張若愚與合作者開展了聚氨酯基可拉伸電子基體研究。相關成果發表于Advanced Functional Materials。可拉伸電子器件已經成為電子設備研發前沿，它們可以適應柔軟和彎曲的形狀。受肌肉生理功能的啟發，研究團隊設計并合成了D和A基團沿主鏈交替分布的聚氨酯（DA-PU），通過D-A自組裝，不僅增強了材料的韌性，而且實現了抗疲勞、抗應力松弛、熱修復及自愈合性能。該DA-PU非常適合用做可拉伸電子產品的彈性基體，可以確保電子器件在復雜環境下甚至在嚴重損壞后仍然能夠穩定工作，為今后柔性電子器件的基體開發和應用提供了研究思路和新視角。

手性熱延遲熒光材料和圓偏振器件研究

南京大學化學化工學院鄭佑軒教授課題組，在手性熱延遲熒光材料和圓偏振器件研究中取得新進展。相關成果發表于Angew. Chem. Int. Ed。新開發的手性熱活化延遲熒光螺芴分子OSFSO，其主要特點如下：1.分子的手性源于螺芴的季碳中心，結構熱穩定性佳，高溫不消旋；2.剛性的分子結構有效地抑制了非輻射躍遷，提升了量子產率；3.扭曲的分子構象有效地縮短了Donor-Acceptor距離，從而增加了它們之間的相互作用；4.三氟甲基的引入使得LUMO電子云軌道分布不對稱，其分布更加靠近HOMO軌道，從而增加了HOMO-LUMO的空間交互，提升了發光效率。

基于智能薄膜材料構建高斯曲率保護瞬變微結構和瞬態電子器件

復旦大學材料科學系梅永豐課題組題，開展了三維微型結構在高斯保護下的非易失性變形及其在雙功能電子領域的應用研究。相關成果發表于Nature Communications。受到自然界植物感性運動的啟發，研究者將高斯保護機制運用到微納結構操控領域，實現了重構可逆的微納結構變形，模仿了自然界中3種典型的感性運動。在微納尺度下，基于高斯保護機制，對雙層智能材料VO2刺激響應功能薄膜引入Cr“折痕”，誘導薄膜按照特定方向運動，并儲存能量，形成非易失結構。通過機械或熱刺激，儲存的能量被快速釋放，在4.5微秒內實現不同結構之間的轉換。通過對“折痕”結構的設計，可以實現純彎曲、反對稱彎曲和交叉彎曲。

（a）三種植物形態變形的概念概述；（b）相應的人造微納結構的形態變形；（c）隱蔽天線。左圖分別為Ⅰ型和Ⅱ型天線的SEM圖像。右圖分別顯示了形狀Ⅰ和形狀Ⅱ相對于頻率的回波損耗（S11）；（d）雙功能開關。左圖分別為I型和Ⅱ型開關的SEM圖像。右圖顯示了以激光照射作為開關的通斷電流變化。紅色線和藍色線分別代表形狀Ⅰ和形狀Ⅱ（圖片來源于復旦大學網站）

促細胞黏附功能的β-氨基酸聚合物材料

華東理工大學材料科學與工程學院劉潤輝課題組，實現β-氨基酸聚合物通過雙重機理促細胞黏附。相關成果發表于Nature Communication。醫用生物材料是我國高速發展的重要產業和國家的重大需求之一。研究者通過結合RGD和KRSR兩類細胞黏附多肽的結構特征，設計合成了一系列體內穩定性好、結構可調、容易制備的β-氨基酸聚合物，并利用前期構建的低背景噪聲和高效功能分子篩選技術實現高通量篩選，發現了具有優異骨細胞黏附功能的聚合物，并在動物實驗中展示了的優于商品化骨修復材料的效果。研究成果為設計新的細胞黏附功能材料提供了思路，發現的優選材料有望應用于骨修復領域。

人工肌肉研究進展

哈爾濱工業大學冷勁松等與國內外合作者研發了單極沖程、電滲泵碳納米管紗線肌肉。相關成果發表于Science。新材料正由輕質、多功能化向智能化方向發展。針對傳統電化學碳納米管紗線人工肌肉（以下稱：人工肌肉）的局限性，該研究通過聚電解質功能化的策略，實現人工肌肉智能材料的“雙極”（Bipolar）驅動轉變為“單極”（Unipolar）驅動，同時發現了人工肌肉隨電容降低，驅動性能增強的反常現象（Scan Rate Enhanced Stroke, SRES），這一重要突破解決了人工肌肉驅動性能的電容依賴性問題，為后續設計具有無毒、低驅動電壓的高性能驅動器提供新的理論基礎。

高分子膠體可控合成研究

中國科學院化學研究所高分子物理與化學實驗室劉冰研究員課題組，為聚合物膠體圓盤合成提供了有效的普適性方法。相關成果發表于Journal of the American Chemical Society。首先設計路線在環形框架的表面引入聚合物溶液，形成環形的液體殼，通過控制條件抑制Plateau-Rayleigh不穩定性，使這些液體環不會斷裂成小液滴，僅能自發收縮，這樣的收縮通常會導致球形液滴的出現，然而在環形框架的導向下，液體環能收縮成可控的非球形，最終誘導聚合物圓盤的形成。利用該策略，所制備的聚合物圓盤形狀參數可調，該方法不依賴于特定的聚合物、溶劑或者框架，具有很好的擴展性。