世界一流科技期刊文章精選

相干測風激光雷達系統研制

中國科學技術大學竇賢康教授激光雷達團隊首次實現3米和0.1秒的全球最高時空分辨率的高速風場觀測。相關成果發表于《光學快報》（Optics Letters）。米級分辨率的大氣風場探測在航空航天安全、高價值目標保障、數值天氣預報等方面具有重大意義。實現“看得遠、看得細，測得快、測得準”的風場觀測是對測風激光雷達的重要挑戰。為此，研究團隊提出一種新的反演算法，提高風場反演精度和穩健性，制備出一套全國產化的“產品級”測試樣機。雷達工作波長為1550.1納米，具有人眼安全、設備輕便（整裝設備40公斤）、工作穩定、環境適應性強等特點，這是迄今為止首次實現連續觀測的高分辨率結果。

光電融合控制新方法

華中科技大學研究員譚旻等人提出光電融合控制新方法，打破國際微環波長鎖定速度記錄并大幅減小了電學控制部分面積。相關成果發表于《光學快訊》（Optics Express）。文章提出流水線時分復用技術，在優化單環鎖定速度的同時實現單個控制器控制多個微環諧振器。相關技術利用控制電路響應速度（通常為μs量級）和熱調響應速度（通常為100μs量級）之間的失配，使控制電路和熱調器依次按照流水線的方式循環工作。與已有文獻相比，方案僅需一個控制器就能夠實現對四個微環的同時鎖定，并通過系統和電路的優化設計實現了15nm/s的正弦信號鎖定追蹤及30nm/s的階躍信號鎖定追蹤。

“人工智能+同步輻射CT成像技術”助力鋰電池材料的應用研究

北京同步輻射裝置4W1A成像實驗站付天宇（中國科學院高能物理所）與美國斯坦福同步輻射光源劉宜晉研究員課題組，以及歐洲同步輻射光源彼得研究員課題組合作，利用深度學習技術和同步輻射納米分辨CT成像技術對商用18650型電池正極材料的裂紋產生機理進行了研究。相關成果發表于《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）。通過對“海量”電池裂紋數據的量化統計與分析，研究電池能量密度與顆粒碎裂之間的關系，以及鋰電池中電極的碎裂程度與顆粒的堆積密度之間的相互關系。研究結果表明，為了減少電池顆粒的裂紋，應考慮不同深度顆粒堆積的自適應策略。

飛秒激光拋光反應燒結碳化硅研究

中國科學院上海光學精密機械研究所精密光學制造與檢測中心實驗室魏朝陽等人根據反應燒結碳化硅（RB-SiC）中Si相和SiC相燒蝕閾值的差異，實現飛秒激光選擇性去除表面凸起的不規則分布的Si層，有效快速降低表面粗糙度，獲得高質量表面。相關成果發表于《光學材料快訊》（Optical Materials Express）。RB-SiC作為一種碳化硅陶瓷，具有優異的性能，已成為輕型大型望遠鏡光學部件（尤其是大尺寸和復雜形狀反射鏡）最優秀、最可行的材料之一。但是，RB-SiC不僅具有很高的硬度，而且還有15%～30%的殘余硅留在坯體中。針對這類問題，研究人員提出了一種飛秒激光選擇性拋光技術，極大提高了拋光效率。

光學顯微成像新研究

南京理工大學電子工程與光電技術學院陳錢、左超教授研究團隊提出非干涉合成孔徑光強傳輸衍射層析技術（TIDT-NSA），推導出針對二維定量相位與三維衍射層析成像的普適傳遞函數理論表達式，并建立統一化定量相位成像理框架。相關成果發表于《光：科學與應用》（Light: Science & Applications）。基于計算光學成像技術的非干涉定量相位及強度衍射層析顯微技術則可以較好地解決傳統顯微成像所面臨的頻譜缺失、成像質量差，以及成像速度慢等問題。新方法不僅將三維衍射層析的成像分辨率拓展至非相干衍射極限，還保持了對復雜厚樣品的高襯度、抗散射、高軸向層析的成像能力。

人眼阻止紫外光損傷導致白內障的分子機制

中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心軟物質物理實驗室翁羽翔課題組開展了熱誘導下α晶狀體蛋白發揮分子伴侶功能抑制γD晶狀體蛋白在紫外輻照下發生聚集沉淀的分子機制研究。相關成果發表于《生物物理雜志》（Biophysical Journal）。白內障是全球首要的致盲性眼病，其中年齡相關性白內障是最主要的類型。西南部地區由于海拔較高、緯度較低，紫外線輻射相對較高是造成這一結果的主要原因。紫外線輻照通常被認為是自然衰老過程中引起老年性白內障的主要危險因素，流行病學研究表明了這一觀點。新研究證實了α晶狀體蛋白對紫外輻照（325nm）損傷的γD晶狀體蛋白聚集過程具有遏制作用。

基于液晶幾何相位的軌道角動量光束三維陣列操控

南京大學陳鵬副教授、陸延青教授課題組利用集成化幾何相位的液晶微納結構，實現了高效、可調、可定制的軌道角動量（OAM）光束三維陣列操控。相關成果發表于《激光與光子學評論》（Laser & Photonics Reviews）。光子軌道角動量（OAM）是一種新穎的光場調控維度，攜帶OAM的光束有望為微粒操控、超分辨顯微、大容量光通信、高維量子糾纏等領域提供全新的技術手段。液晶兼具液體的流動性與晶體的各向異性，獨特的電光響應使其在顯示領域占據主導地位。新型液晶平面光子元件實現了偏振可控、模式分布可定制的OAM光束三維陣列，展現出高效率、高靈活性、大容量等特性。

主動智能太赫茲電光調制器

中國科學院合肥物質科學研究院強磁場中心研究員盛志高團隊依托穩態強磁場實驗裝置研發了一種主動、智能化的太赫茲電光調制器。相關成果發表于《美國化學學會應用材料與界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）。太赫茲技術具有優越的波譜特性和廣泛的應用前景，圍繞智能化場景應用，采用外場對太赫茲波進行主動、智能化的控制是這一領域的重要研究方向。為了實現智能化的太赫茲電控，研究人員設計了一種具有新型“太赫茲-電-太赫茲”的反饋回路的器件。不管起始條件和外界環境如何變化，這一智能器件可以在30秒左右自動達到太赫茲的設定（預期）調制值。

陶瓷氣凝膠極端隔熱多功能材料

哈爾濱工業大學土木學院李惠和徐翔教授在陶瓷氣凝膠隔熱領域取得新成果。相關成果發表于《自然》（Nature）。傳統陶瓷氣凝膠超隔熱材料存在困擾其近百年的“力熱互斥”瓶頸難題，例如陶瓷無定形態增韌的同時引發高溫析晶粉化、低熱膨脹效應受困于結構幾何構型和力學特性、力熱協同增強的同時犧牲隔熱性能、低密度降低聲子傳熱的同時無法有效阻隔高溫熱輻射等，難以滿足極端環境熱控制需求。文章提出了一種氣凝膠多尺度超結構設計和制備方法，采用半晶質陶瓷材料設計結合宏觀結構設計思路，賦予陶瓷氣凝膠近零泊松比和近零熱膨脹的“雙零”反常規物理性質，可獲得輕質超柔韌、高熱穩定性及高溫超隔熱等特性。

拓撲量子材料的能源應用

中國科學院寧波材料技術與工程研究所李國偉研究員與中山大學羅惠霞教授及嚴凱教授合作，系統綜述了拓撲量子材料在能源催化及儲能等領域的應用進展，并提出了基于磁性、磁場等手段的效率優化策略。相關成果發表于《自然物理評論》（Nature Reviews Physics）。拓撲材料是過去十多年凝聚態物理領域的明星材料之一，研究者們追求其拓撲非平庸的表面態及無耗散的電子傳輸，并試圖在超導技術、量子計算及低能耗器件上實現應用。然而，由拓撲特性導致的表面化學性質一直缺乏相關研究。目前，拓撲碳材料成為了當前電極材料的熱門候選體系，包括鋰離子電池、鈉離子電池以及超級電容器等。

石墨炔的化學鍵轉換產電研究

北京理工大學化學與化工學院陳南副教授團隊在石墨炔（GDY）材料研究領域取得新進展，提出并驗證了GDY化學鍵轉換（烯-炔轉換，acetylenic-alkenic conversion）誘導的小分子之間電子轉移的生成機制。相關成果發表于《物質》（Matter）。氣態H2O分子通過定向擴散穿過GDY框架結構時，與GDY的炔鍵之間發生電子轉移而產生感應電信號。此外，氣態H2O分子構成水汽的相對濕度和溫度以及氣體的類型（NH3、HCl）也會影響感應電信號輸出。與從復雜環境（如太陽能、摩擦電和壓電）獲取能量的方法不同，這種發電技術利用GDY中獨特的化學鍵誘導電子轉移并直接獲得感應電，可將其周圍存儲的巨大能量轉換為電能。

微塑料老化降解研究

西北農林科技大學資源環境學院郭學濤教授團隊闡明基于環境活性物質介導的微塑料分配機制，明確控制微塑料轉化的環境活性物質界面體系，揭示控制微塑料環境地球化學行為的關鍵因子。相關成果發表于《環境科學技術》（Environmental Science &Technology）。聚苯乙烯微塑料（PSMPs）是環境中最常見，也是最具代表性的微塑料之一。已有研究表明光照條件下微塑料（MPs）的老化受活性氧（ROS）影響。然而，關于黑暗條件下MPs老化過程及溶解性有機質（DOM）的影響機制仍不清楚。新研究不僅揭示了DOM在黑暗和紫外光條件下促進PSMPs的老化機制，而且明確了DOM對PSMPs的老化受DOM類型的影響。

高熵熱電材料研究

南方科技大學物理系講席教授何佳清團隊開發了具有高熱電性能和高發電效率的高熵碲化鍺基熱電材料。相關成果發表于《科學》（Science）。熱電材料能夠實現熱能與電能之間的直接轉換，由熱電材料做成的器件具有設備構造簡單、服役穩定性高、對熱源要求低等特點，在低品質環境廢熱的回收利用領域應用廣泛。在由高熵穩定獲得的極低晶格熱導率基礎上，通過調控電子局域化程度，避免了無序引入對電子傳輸的影響，從而使高熵碲化鍺基材料的電性能得到了顯著提升。這種電性能和熱性能的協同優化,極大地提高了材料的熱電優值，同時還實現了極高的器件轉換效率，有利于高熵穩定概念在高性能熱電材料開發中的應用。

發現碳家族單晶新材料

中國科學院化學研究所鄭健課題組在常壓下通過簡單的反應條件，創制了一種新型碳同素異形體單晶——單層聚合C60。相關成果發表于《自然》（Nature）。碳是元素周期表中最多樣化的元素之一，碳原子具有極輕的原子質量和極強的共價鍵，以多種雜化方式成鍵獲得結構豐富的碳網絡，其獨特的π電子共軛體系展現出優異的力、熱、光、電等屬性。研究人員通過調節碳材料的帶隙，可以使其表現出迥異的電學性質，從而在晶體管、能源存儲器件、超導等領域具有廣泛應用；利用摻雜聚合-剝離兩步法，成功制備了單層二維聚合C60單晶，獲得了確鑿的價鍵結構；通過調節工藝，進一步得到單層C60聚合物。

分子篩孔道內單分子原子級顯微成像

清華大學魏飛團隊實現了在室溫下高硅鋁比準二維片層ZSM-5（2-3個單胞厚度）分子篩孔道內限域的有機小分子（吡啶、噻吩）的原子級成像，實現了分子篩孔道內單分子原子級顯微成像突破。相關成果發表于《自然》（Nature）。有機小分子在以分子篩為代表的多孔材料中的單分子成像與構象研究，是深入理解其相變、吸附、催化和相互作用過程的基礎與關鍵。其中，有機小分子（吡啶、苯、噻吩等）在室溫或更高溫度下的原子級成像一直難以有效開展。新研究不僅提供了一種有效、通用的相互作用勢阱在室溫下對單個有機小分子的原子級結構成像策略，同時推動了電子顯微學在有機小分子原子級成像上的進一步應用。

石墨烯基三維網狀超輕復合吸波材料研究

安徽理工大學化學工程學院疏瑞文教授團隊致力于研發新型輕質高性能吸波材料。相關成果發表于《材料科學技術》（Journal of Materials Science & Technology）。吸波材料是解決電磁干擾和電磁輻射污染問題的關鍵材料，在軍事和武器方面應用廣泛。研究發現，復合氣凝膠具有獨特的三維分級多孔網狀結構；鈷鐵氧體的形貌和添加量對復合氣凝膠的電磁參數與吸波性能具有顯著的影響。復合氣凝膠的電磁衰減機理主要包括空間電荷在異質界面積累產生的界面極化損耗，石墨烯表面的結構缺陷、殘留官能團及氮原子摻雜誘導的偶極極化損耗，磁性中空鈷鐵氧體引起的自然共振損耗，三維網狀結構產生的傳導損耗和多重反射效應等。

提升CAR-T細胞抗異質性腫瘤活性研究

中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院李鵬研究員和暨南大學李揚秋教授合作，通過在傳統CAR分子內引入DAP10分子調動內源NKG2D的廣譜抗原識別功能，提升CAR-T細胞對異質性腫瘤的靶向能力。相關成果發表于《分子治療-溶瘤學》（Molecular Therapy Oncolytics）。CAR-T細胞在治療血液腫瘤方面取得重大突破，但是對實體腫瘤的療效卻不佳，實體腫瘤的異質性是阻止CAR-T細胞治療實體瘤的一大障礙，為減少CAR-T療法中因腫瘤異質性導致的免疫逃逸和腫瘤復發，亟需改進和優化CAR分子對不同抗原的廣譜識別功能。新構建的雙靶點CAR-T細胞具有提升CAR-T細胞抗異質性腫瘤細胞活性的能力。

揭示CaMK4在銀屑病中的作用機制

安徽醫科大學第一附屬醫院、安徽醫科大學皮膚病學教育部重點實驗室孫良丹教授團隊發現鈣/鈣調蛋白依賴性蛋白激酶IV通過巨噬細胞和角質形成細胞促進咪喹莫特誘導的小鼠銀屑病炎癥。相關成果發表于《自然·通訊》（Nature Communications）。銀屑病是一種由遺傳、環境和免疫共同介導的慢性炎癥性皮膚病，臨床表現為紅色丘疹和斑塊，反復發作。全球約有1.25億患者，中國約有650萬患者。雖然有多種生物制劑等新療法出現，但目前銀屑病不能根治。CaMK4屬于絲氨酸/蘇氨酸激酶家族，能調節多種基因的表達，如IL-2和IL-17。研究發現了CaMK4通過維持炎癥而參與IMQ誘導的銀屑病，并為銀屑病治療提供潛在靶點。

脂肪肌肉質量比與老年癡呆發病風險研究

北京大學公共衛生學院黃濤研究員團隊研究了全身與局部脂肪肌肉質量比（FMR）與全因癡呆、阿爾茨海默癥和血管性癡呆的發病風險。相關成果發表于《惡病質、肌肉減少癥和肌肉雜志》（Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle）。在60歲及以上的研究對象中，全身和局部FMR與全因癡呆呈“L型”關聯，且關聯獨立于身體質量指數（BMI）。在脂肪和肌肉質量存在復雜相關性的前提下，研究采用FMR這一指標，為確定體成分對癡呆風險的作用方面提供了新的證據及見解。文章同時指出，因為相關研究是一項觀察性研究，觀察到的關聯的因果關系無法得到證實，因此對結果的解讀需謹慎。

建立高品質檀香揮發油的細胞工廠

中國醫學科學院藥物研究所天然藥物活性物質與功能國家重點實驗室訾佳辰課題組和中山大學巫瑞波課題組合作，開展了檀香揮發油生物制備方法研究。相關成果發表于《自然·通訊》（Nature Communications）。中藥藥效物質以藥效分子群為主要形式。然而，天然產物的合成生物學研究主要針對單體化合物。對于藥效分子群來說，其組分比例決定了其藥效。因此，建立藥效分子群的合成生物學方法，必須既提高產量又調控組分比例。檀香是資源嚴重稀缺的中藥材，其藥效物質是揮發油。新研究通過理性設計，得到產物比例最優的突變酶SanSynF441V，然后采用SanSynF441V構建產生檀香烯/檀香醇的細胞工廠。

肺纖維化發病機制研究

廣州醫科大學呼吸疾病國家重點實驗室盧文菊教授課題組在慢阻肺和肺血管疾病學方面取得進展。相關成果發表于《歐洲呼吸雜志》（European respiratory journal）。肺纖維化是一類進行性、致死性的肺疾病，其中最常見且最嚴重的一種是特發性肺纖維化（IPF）。骨形成蛋白4（BMP4）是一種多功能生長因子，在肺發育的早期階段至關重要，但其在肺纖維化發生發展中的作用尚不明確。研究發現，IPF患者和BLM誘導的肺纖維化小鼠肺組織和成纖維細胞中BMP4的表達量顯著降低；且BMP4基因缺失加重BLM誘導的肺纖維化，而過表達BMP4能夠顯著改善BLM誘導的肺纖維化。

平行藥物遞送系統研究

南方醫科大學附屬珠江醫院方馳華教授團隊研究設計并合成了一種共組裝多肽平行藥物遞送系統，實現了胰腺癌細胞旁分泌介導的胰腺星狀細胞激活抑制和直接靜默激活態胰腺星狀細胞的雙通路胰腺星狀細胞靜息態恢復功能。相關成果發表于《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）。這一藥物遞送系統在3D細胞球和異種移植模型中表現出高滲透性和強聚集性。在有效靜默激活態胰腺星狀細胞和重編程促結締組織增生基質后，序貫聯合化療顯著抑制了胰腺癌的生長。此外，這種藥物遞送系統在檢測患者樣本中的胰腺癌方面顯示出高度的特異性和敏感性，為深入了解胰腺癌的精準治療提供了新途徑。

調控塵螨過敏原mRNA（信使核糖核酸）表達研究

南京醫科大學附屬無錫人民醫院崔玉寶課題組和武漢大學中南醫院高亞東教授團隊合作，開展了腐食酪螨3個小RNA對過敏原基因表達的調控作用研究。相關成果發表于《過敏》（Allergy）。塵螨普遍存在于人類居住和工作的環境中，是一種強烈的過敏原，引起過敏性哮喘、特應性皮炎、過敏性鼻炎等過敏性疾病。據估計，我國有2.8億以上人受塵螨危害。腐食酪螨是一種重要的致敏螨種，新研究證實miRNA PC-5p-5698441_1對Tyr p 3組分、PC-5p-7050653_1對Tyr p 4組分、PC-5p-5534223_1和PC-5p-5698441_1對Tyr p 34組分具有調控作用，從而為開發新型生物制品治療過敏性疾病奠定物質基礎。

成體牙上皮干細胞研究

四川大學華西口腔醫學院葉玲教授團隊在成體牙上皮干細胞命運決定的表觀調控機制研究中取得進展。相關成果發表于《科學進展》（Science Advances）。新研究系統地揭示了Shh的表觀調控是決定成體牙上皮干細胞命運的重要分子機制，闡明了Ezh2介導的H3K27me3信號是細胞命運決定事件的關鍵表觀調節元件，從穩態至損傷過程中動態變化的Ezh2/H3K27me3信號通過對Shh的精準轉錄抑制，保證了成體牙上皮干細胞命運決定的保真性，最終維持了小鼠切牙的再生。研究揭示了組蛋白H3修飾在成體干細胞命運決定和牙硬組織再生中的重要作用，為基于成體干細胞的硬組織再生研究提供了新的理論基礎。