资讯汇总46期：【科技周报】分子“手术”为碳材料家族“添丁”

资讯汇总 产业研究中心 2023.12.0746期 作者：赵子健 电话：021-38032292 邮箱：zhaozijian@gtjas.com 资格证书编号：S0880520060003 作者：徐淋 电话：021-38677826 邮箱：xulin028941@gtjas.com 资格证书编号：S0880523090005 【科技周报】分子“手术”为碳材料家族“添丁” 摘要： TiSe2中的隐藏手性电荷密度波研究获进展。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心表面物理国家重点实验室孟胜、王亚娴、聂正蔚和陈大强利用开发的非绝热含时密度泛函分子动力学方法和软件（TDAP），揭示了光与材料之间的手性传递行为。该研究强调了手性在“光—电子—晶格”自由度之间的转移和调控机制，并给出了可实验观测的判据，以期启发未来的手性相变实验探索。相关研究成果发表于《PhysicalReviewLetters》期刊。 往期回顾 【双碳周报】国内外碳市场周交易总量较上周大幅上涨 2023.12.05 【上海产经观察】消费和进出口有所回升，政府性基金和国有资本经营收入承压 2023.12.03 央企多措并举加速布局战略性新兴产业 2023.11.30 【科技周报】半导体所反型结构钙钛矿太阳能电池研究获进展 2023.11.29 【双碳周报】国外碳市场碳配额成交低迷 2023.11.28 儿童早衰症心脏病变机制获揭示。同济大学毛志勇团队和魏珂团队合作，建立了一种新的DNA修复体 内报告模型，利用模型发现，早衰小鼠模型的心肌细胞中存在严重的DNA双链断裂积累及基因组不稳定现象，这是由双链断裂修复通路中非同源末端连接通路修复能力的显著降低引起。进一步研究表明，早衰小鼠心脏中一种损伤应答上游激酶的表达提升并被激活。该激酶导致下游转录因子激活，最终介导了心肌萎缩。相关研究成果发表于《TheProceedingsoftheNationalAcademyofSciences》期刊。 中国科大在硼自由基催化不对称合成领域取得进展。中国科学技术大学精准智能化学重点实验室汪义丰、傅尧和张凤莲联合研究团队基于前期研究，设计了一类结构新颖且易于修饰的手性氮杂卡宾—硼自由基催化剂，并利用其对不饱和烃加成可逆性的原理，发展了一类反应机制和催化循环全新的不对称环异构化反应。该工作不仅首次展现了硼自由基催化不对称合成的强大功能，而且将启发和推动其他主族元素自由基催化剂及其不对称催化反应的发展，为手性功能分子的合成提供全新的设计思路和催化模式。相关研究成果发表于《Science》期刊。 分子“手术”为碳材料家族“添丁”。同济大学许维团队创新性地设计了全卤化萘和蒽两种前驱体分子，并将这两种分子放在作为手术台的氯化钠薄膜上，用液氦对其进行“麻醉”，而后对其进行原子操纵的“手术”，进而诱导两种分子完全脱卤并伴随发生反伯格曼开环反应，最终成功地在表面上合成两种芳香性环型碳C10和C14。这两种合成的新颖碳结构有望应用于未来的分子电子学器件中。相关研究成果发表于《Nature》期刊。 蓝碳增汇可弥补土地利用造成的碳损失。中国科学院华南植物园海岸带生态系统过程与环境健康研究组以盐城滨海湿地为研究对象，综合运用遥感分类与数据整合的方法，研究了1982年至2021年间， 植物入侵和人类围垦在时空尺度上对盐城盐沼湿地蓝碳碳汇功能的影响。研究发现，过去40年来，外来植物互花米草的入侵大大增加了盐城区域的蓝碳储量，这主要与互花米草在光滩上的扩张及其所具有的高效固碳能力有关。盐沼湿地的总面积减少了43.09平方千米，但由互花米草入侵带来的蓝碳增汇超过了土地围垦和盐地碱蓬湿地丧失造成的碳损失。相关成果发表于《CarbonResearch》期刊。 风险提示：前沿科技发展进程在规制边界、演进路径、商业落地、外部环境等方面不及预期。 导读： 本报告汇编了2023年11月26日到2023年12月02日期间前瞻产业的重要动态，主要涉及未来信息、未来生物、新一代制造、新能源与环保领域中的前沿赛道。 1.未来信息领域 1.1.技术资讯 TiSe2中的隐藏手性电荷密度波研究获进展 近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心表面物理国家重点实验室孟胜、�亚娴、聂正蔚和陈大强利用开发的非绝热含时密度泛函分子动力学方法和软件（TDAP），揭示了光与材料之间的手性传递行为。研究表明，晶格沿布里渊区边界三个M点（M1、M2、M3）的光学声子畸变模式构成1T-TiSe2的亚稳相，且这三支等效的向列相叠加态构成了多被观测的能量最低模式（triple-qmode）。然而，线偏光可以打破三支声子的对称性，诱导出单一M点声子模式主导的single-q模式。进一步，利用single-q模式层之间的堆垛，研究提出了手性电荷密度波的模型结构。这种结构可以利用圆偏振光激发并稳定。该研究强调了手性在“光—电子—晶格”自由度之间的转移和调控机制，并给出了可实验观测的判据，以期启发未来的手性相变实验探索。相关研究成果发表于《PhysicalReviewLetters》期刊。（中国科学院物理研究所，11/27） 能迅速模仿人类专家的智能体出现 近日，谷歌“深度思维”团队利用深度强化学习训练了一个智能体，这个智能体能在名为GoalCycle3D的物理模拟任务空间里，几分钟就发现并模仿专家的行为，同时记住所学知识。训练后，他们发现这个智能体可在各种有挑战性的导航问题中从普通人类和AI专家那里快速学习，虽然它们以前从来没见过人类。新研究结果为AI领域和文化演化心理学之间的密切互动奠定了基础。团队认为，AI从业者可从人类社会学习中汲取灵感，构建出适应“人类伙伴”这一角色的具身智能体，并保护好隐私。此外，能通过社会学习的AI智能体，或为研究人类文化发展提供新的建模工具。相关研究成果发表于《NatureCommunications》期刊。（科技日报，11/29） 量子场论预测结果首获实验证实 近日，奥地利因斯布鲁克大学和奥地利科学院量子光学和量子信息研究所研究人员在一个有51个粒子的离子陷阱量子模拟器中，用粒子逐一模仿了一种真实材料，通过计算机和量子系统之间的反馈回路确定温度分布，同时利用计算机不断生成新的分布，并将它们与实验中的实际测量结果进行比较。研究人员获得的温度分布图显示，与环境相互作用强烈的粒子是“热的”，而相互作用很小的粒子是“冷的”。这一研究完全符合人们的预期，即在粒子之间相互作用强烈的地方，纠缠尤其强烈。新方法为研究相关量子物质中的大规模纠缠提供了强大的工具，也为使用现有量子模拟器来研究一类新的物理现象打开了大门。相关研究成果发表于《Nature》期刊。（科技日报，11/30） 直接响应环境的混合生物晶体管问世 近日，美国塔夫茨大学研究团队在制造晶体管时首次用生物丝取代了绝缘材料。在生物混合晶体管中，丝层用作绝缘体，当它吸收水分时，它就像凝胶一样可以传输其中包含的任何离子（带电分子）。栅极通过重新排列丝凝胶中的离子来触发导通状态。通过改变丝中的离子成分，晶体管的操作会发生变化，从而允许它被0到1之间的任何门值触发。团队表示，这一研究开辟了一种电子学和生物学整合的新方式，未来或有许多重要应用。相关研究成果发表于《AdvancedMaterials》期刊。（科技日报，11/30） 紧凑型加速器产生百亿电子伏能量 近日，包括美国得克萨斯大学奥斯汀分校在内的研究团队展示了一种长度不到20米的紧凑型粒子加速器，名为先进激光 尾流场加速器，它可产生能量为100亿电子伏的电子束。激光尾流场加速器的原理是，用极强的激光射击氦气，将其加热成等离子体并产生波，将电子从气体中击出，形成高能电子束。研究团队通过辅助激光击中气室内的金属板，金属板注入一股金属纳米粒子流，增强了从波传递到电子的能量。研究团队将他们的加速器用于多种目的，如测试太空电子设备抵御辐射的能力、拍摄芯片设计的3D内部结构，甚至开发新的癌症疗法和先进的医学成像技术。这种加速器还可用来驱动X射线自由电子激光器，这种设备可拍摄原子或分子尺度的慢动作电影，如药物与细胞的相互作用、电池内部导致起火的变化、太阳能电池板内部的化学反应，以及病毒蛋白质在感染细胞时的形状改变。相关研究成果发表于《MatterandRadiationatExtremes》期刊。（科技日报，12/01） 新型光子芯片能算出光的最佳形状 近日，意大利米兰理工大学与比萨圣安娜大学、英国格拉斯哥大学和美国斯坦福大学的研究团队携手开发出一款新型光子芯片，这种新型芯片是数学处理器，可非常快速、高效地利用光进行计算，几乎没有能耗。该芯片可生成多个重叠的具有独特形状的光束，并在不相互干扰的情况下引导这些光束。通过这种方式，新型芯片的传输容量显著提升，可满足下一代无线系统的要求。研究团队表示，使用光学处理器的模拟计算在多个领域有用武之地，可用于神经形态系统的数学加速器、高性能计算、人工智能、量子计算机和密码学、高级定位和传感器系统，以及通常需要以非常高的速度处理大量数据的系统。相关研究成果发表于《NaturePhotonics》期刊。（科技日报，12/01） 2.未来生物领域 2.1.技术资讯 福建物构所等合成新型近红外IIb区稀土纳米探针 近日，中国科学院福建物质结构研究所张云团队与厦门大学医学院、汕头大学医学院附属肿瘤医院，通过多学科交叉合作，利用近红外IIb区发光的稀土下转换纳米颗粒作为发光元件，以肿瘤特异性靶点CXCR4的拮抗肽Balixafortide（POL6326）作为靶向元件，合成了新型近红外IIb区纳米探针ErNPs@POL6326。与临床常用的ICG进行对比，ErNPs@POL6326具有良好的光稳定性及耐光漂白性，且分辨率更高，穿透深度更深。研究表明，ErNPs@POL6326在细胞及动物水平的实验提示该探针的生物相容性好、无明显毒副作用。针对高表达CXCR4的乳腺癌细胞系及荷瘤小鼠具有高度特异的肿瘤靶向性；在鼠源性及人源性乳腺癌SLN转移模型中可以实时精准识别转移淋巴结，其灵敏度分别为92.86%和93.33%，特异度分别为96.15%和96.08%。该技术方法克服了可视光、近红外一区及近红外IIa区荧光成像穿透深度和分辨率低的局限性，实质性地提高了肿瘤成像信噪比和分辨率，可识别前哨淋巴结（SLN）宏转移，并可检测早期微转移。相关研究成果发表于《CancerResearch》期刊，并作为封面文章发表。（中国科学院福建物质结构研究所，11/27） 科学家发现多发性硬化发病过程两性差异新机制 近日，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心、神经科学国家重点实验室周嘉伟研究组，分子细胞科学卓越创新中心宋昕阳研究组，上海有机化学研究所生物与化学交叉研究中心朱正江研究组，以及上海交通大学医学院附属瑞金医院神经内科陈晟团队合作，利用基因修饰小鼠和药理学实验方法以及多组学联合分析发现，肠道上皮细胞多巴胺D2受体（IECDRD2）过度激活可以选择性地在雌性小鼠中改变肠道菌群的组成及其代谢物水平，从而促进多发性硬化的发病。这一成果聚焦中枢神经系统自身免疫性疾病研究前沿，通过跨系统研究，揭示了肠道远程调控中枢神经系统自身免疫性疾病易感性的新机制，为建立具有性别选择性的中枢神经系统自身免疫性疾病干预手段开辟了新途径。相关研究成果发表于《Immunity》期刊。（中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心，11/27） 咖啡渣或可预防神经退行性疾病 近日，美国得克萨斯大学埃尔帕索分校科学家发现，当帕金森病是由杀虫剂百草枯引起时，从咖啡渣中提取的咖啡酸基碳量子点（CACQD）在试管实验、细胞系和其他帕金森病模型上都具有保护神经的作用。而且，CACQD能清除自由基或防止它们造成损伤，并抑制淀粉样蛋白片段的聚集，而不会产生任何显著的副作用。研究团队指出，咖啡酸非常独特，因为它可穿透血脑屏障，对大脑内部的细胞发挥作用。此外，从咖啡渣中提取CACQD的过程非常环保，而且，咖啡渣的丰富性使这一过程既经济又可