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科學家發現礦物形式的非常規超導體

科技日報2024年3月14日報道，美國艾姆斯國家實驗室科學家發現了第一種非常規超導體，其化學成分在自然界中也能找到。密硫銠礦是自然界中僅有的4種在實驗室培養后可作為超導體的礦物之一。研究表明，它的性質類似于高溫超導體。這一發現進一步加深了科學家對超導性的理解，有望在未來帶來更可持續、更經濟的基于超導體的技術。

20世紀80年代，科學家發現了非常規超導體，其中許多超導體的臨界溫度比傳統超導體要高得多。人們普遍認為，非常規超導電性不是一種自然現象。

密硫銠礦是一種有趣的礦物，其中一個原因是其復雜的化學式（Rh17S15）。它結合了極高熔點元素（如Rh）和揮發性元素（如S）。

基于此，研究人員合成了高質量的密硫銠礦晶體。在Rh-S系統中，他們發現了3種新的超導體。通過詳細測量，他們進一步發現密硫銠礦是一種非常規的超導體。

研究團隊使用3種不同的測試方法來確定密硫銠礦的超導電性。主要的測試指標為“倫敦滲透深度”，它決定了弱磁場能從表面穿透超導體塊體的距離。在傳統的超導體中，這個長度在低溫下基本恒定。然而，在非傳統超導體中，它隨溫度線性變化。這項測試表明，密硫銠礦具有非傳統超導體的行為。

另一項測試是在材料中引入缺陷，包括用高能電子轟擊材料。這個過程將離子從其位置擊出，從而在晶體結構中產生缺陷。這種無序會導致材料的臨界溫度發生變化。測試還發現，非常規超導體對無序具有很高的敏感性，引入缺陷會改變或抑制臨界溫度，也會影響材料的臨界磁場。總之，在這一非常規超導體中，臨界溫度和臨界磁場的行為都與預測的一致。

（來源：科技日報）

新型高速微尺度3D打印技術面世

科技日報2024年3月14日報道，美國斯坦福大學科學家開發出一種新型高速微尺度3D打印技術——卷對卷連續液體界面生產（r2rCLIP），其每天可打印100萬個極其精細且可定制的微型顆粒。這一成果有望促進生物醫學等領域的發展，相關論文發表在最新一期的《自然》雜志上。

3D打印技術制造出的微顆粒廣泛應用于藥物和疫苗輸送、微電子、微流體及復雜制造等領域，但大規模定制生產此類顆粒極富挑戰。

r2rCLIP是基于斯坦福大學迪西蒙尼實驗室2015年開發的連續液體界面生產（CLIP）打印技術，CLIP可利用紫外線光照，將樹脂快速固化成所需形狀。

最新研究負責人、迪西蒙尼實驗室詹森·克南菲德解釋說，他們先將一張薄膜送入CLIP打印機。在打印機上，數百個形狀被同時打印到薄膜上；隨后，整個系統繼續清洗、固化并移除這些形狀，這些步驟都可根據所需形狀和材料進行定制；最后，薄膜被卷起。整個過程因此被命名為卷對卷CLIP，能大規模生產形狀獨特、小于頭發寬度的顆粒。

研究人員表示，在r2rCLIP面世前，如果想打印出一批大顆粒，需要人員手動處理，這個過程進展緩慢。現在，r2rCLIP能以前所未有的速度，每天制造出多達100萬個顆粒。借助新技術，他們現在能利用多種材料，快速創造出形狀更復雜的微型顆粒，如利用陶瓷和水凝膠制造出硬顆粒和軟顆粒。其中硬質顆粒可應用于微電子制造，而軟顆粒可應用于體內藥物輸送。

研究團隊指出，現有3D打印技術需要在分辨率與速度之間找到平衡。有些3D打印技術可制造出更小的納米級顆粒，但速度較慢；有些3D打印技術能大規模制造出鞋子、家居用品、機器零件、足球頭盔、假牙、助聽器等大型物品，但無法打印出精細的微型顆粒。而新方法在制造速度和精微尺度之間找到了平衡。

（來源：科技日報）

下一代鋰硫電池或在5分鐘內完成充電

科技日報2024年3月18日報道，澳大利亞科學家開展的一項新研究表明，下一代鋰硫電池有望在5分鐘內完成充電，而不像目前這樣需要數小時。這一突破有可能徹底改變儲能技術，推動高性能電池系統的發展，為消費電子產品和電網應用儲能系統提供性能更好的電力解決方案。相關論文發表于最新出版的《自然·納米技術》雜志。

阿德萊德大學團隊研究了硫還原反應（SRR），這是控制鋰電池充放電速率的關鍵過程。他們對SRR過程中各種碳基過渡金屬電催化劑，包括鐵、鈷、鎳、銅、鋅等開展了深入分析。結果顯示，SRR反應的速率隨著多硫化物濃度的升高而增加，因為多硫化物在SRR過程中起反應中間體的作用。

團隊在此基礎上設計了一種納米復合電催化劑，包括碳材料和鈷鋅（CoZn）團簇。研究表明，將電催化劑CoZn用于鋰硫電池時，所得電池的功率重量比高達26 120瓦/公斤。這表明，未來的鋰硫電池能在不到5分鐘的時間完全充電/放電。

高功率鋰硫電池可用于為手機、筆記本電腦和電動汽車提供電力，但目前最先進的鋰硫電池存在充放電速率低的問題，完成一次充電可能需要數小時。最新研究是首個解決鋰硫電池充/放電速率慢問題的綜合方法，有可能徹底改變儲能技術，推動高性能電池系統的發展。

（來源：科技日報）

“威海一號”激光通信終端即將開展技術試驗

“在完成星地通信技術試驗驗證的基礎上，‘威海一號激光通信終端近期將開展星間、星地融合技術試驗，實現海洋遙感數據、漁船監測數據實時回傳。”全國政協委員、中國航天科工集團二院院長宋曉明2024年3月7日說，該項目將助力海洋遙感應用，為空間信息公路掛上“高速擋”。

近年來，海洋信息的實時獲取能力和漁船管控能力，一直是制約海濱城市發展的關鍵問題。“威海一號”激光通信終端的在軌應用，將有助解決這一難題。

宋曉明介紹，“威海一號”激光通信終端，依托高精度瞄準捕獲跟蹤、海洋大氣湍流修正等技術優勢，創造性地架起星間、星地高速激光傳輸“橋梁”，并通過多顆衛星的激光“接力”，實現了大容量海洋遙感數據、漁船監測數據的實時回傳。其通信容量可達傳統微波方式的上百倍，相當于每秒可傳輸一部高清電影，成功將激光通信的應用拓展至海洋遙感與管控領域。

（來源：科技日報）

新一代對地觀測系統“透視地球”開始研制

“研發能縱深探測地球圈層內在的新一代觀測系統，是我們的科研目標所在。”2024年3月8日，全國人大代表、中國科學院院士、中國科學院空天信息創新研究院院長吳一戎告訴記者，目前新一代對地觀測系統“透視地球”已經開始研制。

地球系統是由大氣圈、生物圈、水圈（包括冰凍圈）和巖石圈等組成的一個多圈層耦合的復雜巨系統。常規氣象觀測預報無法實現雨量的精準測量，原因之一是現有觀測手段“看不到”云雨的內部結構。“‘透視地球利用電磁、微波、激光和重力等穿透性、多維度、高密度的新型透視遙感探測技術，對地球物理空間、內部結構及其演變過程進行綜合探測和精細分析，不僅能看清云中的雨量，還能看透地下萬米的礦藏。”吳一戎說。

吳一戎介紹，“透視地球”系統的新型探測載荷將裝載于遙感飛機、衛星等飛行器上，形成一個空天一體的綜合科學實驗平臺，推動地球系統重大科學問題的突破。

（來源：科技日報）

新研究實現光熱非均相碳氫活化反應

2024年4月2日，華南師范大學化學學院教授蘭亞乾團隊在《德國應用化學》上正式發表了最新研究進展，首次報道通過后合成方法結合共價有機框架材料和過渡金屬銠砌塊實現光熱非均相碳氫活化反應。

近年來，過渡金屬催化的C-H鍵活化反應因其步驟和原子經濟性而成為有機合成的重要合成策略。然而，這些反應通常需要在較高溫度下進行，最近的很多研究都集中在開發更環保、更資源節約的方法，以便在溫和的反應條件下實現這些反應。其中，光催化就是一種環境友好的替代方案，可以通過傳遞被光吸收的能量或電子，為熱驅動反應提供了一種更溫和的替代途徑。

共價有機框架是一類結晶多孔有機材料，具有良好的化學穩定性和熱穩定性以及可修飾性等特點，具有成為非均相光催化劑的潛力。而絕大部分C-H活化反應的決速步驟取決于高度熱力學穩定的C-H鍵的斷裂過程。因此，有必要開發一類能夠產生光熱效應的共價有機框架復合材料，以促進C-H鍵斷裂步驟，從而驅動C-H活化反應循環。

基于此，蘭亞乾團隊通過后修飾的方法使得催化劑同時具有光敏特性和過渡金屬催化位點，最終得以實現光熱催化的C-H活化反應。他們設計和合成了兩種基于共價有機框架的復合材料Rh-COF-316和-318，用于非均相光熱C-H活化反應。

得益于共價有機框架的有序結構和環戊二烯銠嵌段的共價鍵連接方式，根據共價有機框架中保留羧基的位置，采用可編程方法自發形成均勻分布的Rh-COF。與均相C-H活化反應相比，非均相反應中的Rh-COF催化劑能夠同時發揮雙功能的作用。憑借這些優點，Rh-COF催化劑具有優異的催化產率（高達98%）、廣泛的底物范圍、高穩定性和良好的可重復使用性。

該工作不僅拓展了共價有機框架基配合物在光催化C-H活化反應中的應用，而且驗證了通過過渡金屬砌塊后合成獲得非均相催化劑的通用性和可行性。因此，這種策略非常有希望促進功能性共價有機框架材料在多相催化中的利用，并有可能推動其工業化應用。

（來源：中國科學報）

亞洲第一深水導管架“海基二號”建造完工

科技日報2024年3月12日報道，中國海油發布消息稱，由我國自主設計建造的亞洲第一深水導管架“海基二號”在廣東珠海深水裝備制造基地建造完工。“海基二號”刷新了結構高度、重量、作業水深、建造速度等多項亞洲紀錄。

“海基二號”作業海域平均水深約324米，導管架總高338.5米，超過北京國貿三期主樓高度，總重達37 000噸，用鋼量接近國家體育場“鳥巢”。因此，面臨著地基沉降、大型吊裝、重量尺寸控制、裝船運輸、安裝等一系列技術挑戰。

“項目團隊與國內鋼鐵企業合作，共同研發了適用于海洋工程的新型420兆帕級超高強鋼厚板。”中國海油研究總院工程研究設計院副院長付殿福介紹說，“海基二號”應用S420級高強鋼超過2萬噸，通過這一創新材料的應用，不僅攻克了超大型海洋平臺輕量化設計的關鍵技術，使“海基二號”導管架成功減重5 000噸，節省了上億元的材料及船舶改造費用，而且為國產高強鋼在海洋工程中的大規模應用開辟了新道路。

該項目統籌優質資源進行技術攻關，全面掌握了超300米水深導管架的自主設計建造成套技術，僅用26個月就完成導管架建造，關鍵尺寸精度控制在5毫米之內，創造了亞洲超大型深水導管架建造速度和精度新紀錄。

“海基二號”在國內首次成功將導管架平臺應用水深提升至300米以上，可大幅降低開發投資、工程建設和生產成本，使大量潛在的深水邊際油田開發成為可能，為經濟有效開發我國中深水海域的油氣資源開拓了一條新路。

據了解，“海基二號”計劃于近期進行海上安裝，建成后將服役于珠江口盆地的我國第一個深水油田流花11-1/4-1油田二次開發項目，推動億噸級深水老油田煥發新生機，為粵港澳大灣區經濟社會發展注入能源新動力。

（來源：科技日報）

我國重型車輛液氫儲供關鍵技術獲突破

科技日報2024年3月13日報道，從中國航天科技集團六院獲悉，由該院101所牽頭開展的重型車輛液氫儲供關鍵技術研究取得重要突破，項目歷時3年完成了車載液氫儲供系統7項關鍵技術攻關。

據悉，該項目優化了車載液氫儲供系統——燃料電池動力系統——重型車輛底盤結構的構型，在國內率先研制了80千克級車載液氫儲供系統工程樣機；完成了液氫儲供系統和燃料電池及整車的匹配性測試，通過了試車場公路實況考核，在質量和體積儲氫密度、單位能耗、供氫速率等方面比肩國際同等先進水平；研制了車載液氫儲供系統測試裝置，建立了車載液氫儲供系統檢測方法，為技術研發和產品測試提供必要的標準依據。

項目通過實施，實現了液氫儲供系統與重型車輛燃料電池動力系統及整車的集成應用，解決了重型卡車電動化動力性能和續航里程兩大難題。據介紹，一輛49噸柴油重卡排放的二氧化碳相當于40輛小轎車的排放量。與49噸柴油重卡相比，每輛液氫重卡每年可減少碳排放140噸，可實現長途重載車輛零排放。

后續，101所將持續推動關鍵技術攻關和科技成果轉化，加快推進液氫全產業鏈示范項目落地，積極構建液氫產業生態鏈。

（來源：科技日報）

我國在東南極穿透545米冰蓋獲取冰芯及冰下基巖

中新網2024年3月14日報道，從吉林大學獲悉，吉林大學科研人員利用自主研發的極地深冰下基巖無鉆桿取芯鉆探裝備，穿透東南極545米冰蓋，成功獲取冰芯及冰下基巖。

吉林大學科研人員張楠、宮達、劉昀忱是中國第40次南極科學考察隊成員，圓滿完成科考任務后三人于近日返回長春。上述成果是他們在參與“東南極拉斯曼丘陵地區冰下地質環境研究項目”中取得的。

據介紹，此番他們獲取了近半米的冰下基巖。成功鉆取東南極拉斯曼丘陵地區冰下基巖樣品，是中國乃至國際極地鉆探技術領域的一次重大突破。

吉林大學介紹，這是國際上首次針對南極冰層深部冰下基巖進行地質調查采樣，標志著中國極地鉆探技術達到國際先進水平。未來，吉林大學團隊計劃在該區域布設更多鉆孔，獲得更多巖心樣品，以獲得更多新的科學發現。

自2011年以來，吉林大學建設工程學院共派出31人次參加中國南極科考、5人次參加國際南極科考，實現了從學習國外技術到自主研發技術裝備，再到將成熟和完善的技術應用于南極科考國際合作的轉變。

（來源：中新網）

柔性多孔框架材料可實現乙烷乙烯的高效分離

近日，西安交通大學化工學院楊慶遠課題組開發的系列柔性多孔框架材料，可實現乙烷乙烯的高效分離，該研究成果于2024年2月14日發表在《美國化學會志》上。

據了解，這類柔性多孔材料對乙烷表現出獨特的“門控”效應，即在乙烷分子的作用下，材料可以在小孔 （NP） 和大孔 （LP） 之間發生可逆結構相變。其中柔性多孔材料X-dia-1-Ni0.89Co0.11對乙烷和乙烯的吸附量之比為 9.1，遠超此前報道的大多數固體吸附材料，證實該柔性多孔材料可以從乙烷乙烯的混合氣中，選擇性地識別乙烷分子。通過原位變壓粉末X射線衍射和理論模擬研究，揭示了乙烷誘導的小孔到大孔結構轉變的機理。

由于乙烷和乙烯具有非常相似的物理化學性質，因此在工業上將這兩種氣體進行分離面臨著巨大的挑戰。傳統的低溫蒸餾分離過程通常需要在高壓和低溫下進行，這種方式導致乙烯等烯烴的純化所消耗的能源占據了全球能源消耗的0.3%。該研究為解決乙烷乙烯的分離提供了新思路。

（來源：中國科學報）

植物與病原互作研究獲重要進展

2024年3月6日，《植物細胞》（The Plant Cell）在線發表了以華南師范大學生命科學學院教授陽成偉和賴建彬團隊最新成果。他們首次發現了高溫誘導的蛋白質類泛素小分子修飾蛋白（SUMO）化修飾調控植物細胞內病原細菌效應蛋白功能的機制。

隨著全球氣候變暖，高溫已經成為威脅農作物的重要因素；而病原微生物也造成了農業生產的巨大損失；由于高溫條件下植物病害尤為嚴重，高溫和病原對農作物的協同危害已經成為我國農業生產所面臨的關鍵問題。

病原細菌通過向植物細胞內遞送效應蛋白以抑制宿主的免疫反應，因此植物細胞如何靶標這些效應蛋白對于病原與宿主互作具有至關重要的意義。SUMO化是真核細胞中重要的翻譯后修飾形式，但在植物細胞中該修飾對細菌效應蛋白的影響還不清楚。

在該研究中，研究人員利用生物信息學和生物化學方法，作者發現至少有16個由丁香假單胞菌編碼的效應蛋白是SUMO化修飾的底物。其中，效應蛋白HopB1的SUMO位點突變通過增強了其切割植物受體激酶BAK1蛋白的功能，從而促進了植物細胞死亡。與此相反，SUMO化修飾是另一個受體HopG1發揮其抑制線粒體活性和茉莉酸信號功能所需要的。高溫提高了HopB1和HopG1的SUMO化修飾水平，而該修飾以不同的方式影響了高溫條件下這兩個效應蛋白在植物存活率、基因表達和細菌侵染調控中的功能。

該研究揭示了植物病原細菌效應蛋白SUMO化修飾的普遍規律；闡明了SUMO化對不同的效應蛋白具有差異調控方式的機制；說明了該修飾在高溫與病原的雙重脅迫應答中所發揮的重要作用。因此，該研究有助于理解動態蛋白質修飾在植物與病原互作中的功能及其響應環境因素的調節機制，為未來創制抗熱抗病的作物品種提供理論依據和技術支持。

（來源：中國科學報）

智慧海關建設進入全面實施階段

“2024年，智慧海關建設進入全面實施階段，將重點建設九大標志性工程。”在2024年3月14日舉辦的海關總署新聞發布會上，海關總署綜合業務司副司長林少濱透露，標志性工程具體包括智慧海關業務流程體系、大數據池、參數庫、知識庫、模型庫、生態系統、裝備設施體系、一站式服務平臺、業務運行監控體系。

林少濱介紹，建設智慧海關，主要有四個方面。一是構建全鏈條嚴密順勢監管。將海關監管最大程度順勢嵌入企業生產經營、國際貿易物流鏈條之中，結合企業生產經營活動，實施智能式循鏈監管，盡量減少對企業生產經營和貿易物流的干擾。二是實施全過程多維一體防控。以大數據為支撐，做到智能感知、智能研判、智能處置，發揮風險管理、信用管理的基礎作用。三是提供全方位便捷高效服務。提升服務能力和水平，滿足多層次多樣化需求。不斷改革不適應生產力發展和生產經營實際的海關監管制度，深化國際貿易“單一窗口”建設，實現政策服務個性化投放、直達直享。四是保障全領域協同順暢運行。強化海關各項業務的深度融合協作，優化智慧海關“循環系統”，確保海關工作運行順暢、協同高效，提升業務運行整體效能。

近年來，我國海關在探索大數據、大模型、人工智能等前沿技術的應用方面已取得初步成效。海關總署科技發展司副司長陳宗旺介紹，海關通過研發應用大數據模型，有力支撐嚴厲打擊洋垃圾走私、瀕危物種走私、非洲豬瘟疫情防控等工作。智能審圖技術廣泛應用到海關業務一線，目前已能夠有效識別多種商品。智慧海關深入推進后，將繼續朝著“無感通關、自動監管”的目標前進，不斷加大新技術與海關業務的深度融合，圍繞數據找準新技術應用突破口。

（來源：科技日報）