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机械工程学会摩擦学分会 润滑材料全国重点实验室 摩擦学学报
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研究进展

成都理工范宣梅团队揭示强震地质灾害的长期生态环境效应 2026-02-02 ; ; ; ;在国家自然科学基金项目（批准号：42125702）等资助下，成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护全国重点实验室范宣梅教授团队，联合英国卡迪夫大学 Tristram Hales 教授团队、美国南加州大学 Joshua West 教授团队、捷克科学院 John Jansen 研究员团队等国内外研究单位，在强震地质灾害链的长期生态环境效应及其对陆地碳循环影响方面取得重要进展。相关研究成果以“地震在陆地有机碳循环中扮演着‘电容器’的角色”（“Earthquakes act as a capacitor for terrestrial organic carbon” ）为题，发表在国际顶级期刊《自然•通讯》（Nature Communications）上。; 地震在陆地有机碳循环中扮演着“电容器”的角色 ; ; ; ; 在全球碳循环研究中，陆地碳库通常被认为主要受气候变化、植被演替及人类活动调控，而构造活动，尤其是强烈地震事件，长期以来多被视为一种短暂而剧烈的生态扰动，往往被认为会加速有机碳的释放与输出，难以与碳汇过程建立联系。 本研究以 2008 年汶川 Mw 7.9 级地震为天然实验室，对龙门山地区陆地碳库开展了长达 12 年（2008–2020 年）的系统追踪。研究团队在震区布设 123 个样地，综合测量土壤与植被有机碳，并结合卫星遥感数据与模型方法，系统量化了地震诱发滑坡及震后灾害链物质运移过程对区域碳收支的影响，还原了地震前后碳的“来龙去脉”。 2008 年汶川 Mw 7.9 级地震诱发滑坡 ; ; ; ; 研究发现，强震不仅重塑地貌与生态系统结构，还通过滑坡掩埋作用改变了有机碳的去向和停留时间。尽管滑坡在短期内侵蚀了大量植被和土壤有机碳，但相当一部分碳并未被迅速输出，而是被掩埋并长期滞留于坡面堆积体中，形成了一个以往在区域碳收支研究中被忽视的重要碳库，汶川地震诱发的滑坡堆积体共掩埋了约 5.3–7.0 百万吨生态系统有机碳。 2008-2020年间滑坡区域生态系统有机碳收支 ; ; ; ; 进一步分析表明，滑坡并非仅是连接坡面与河流的碳输出通道，而是一个具有明确容量和时间尺度的碳暂存单元。震后，植被在滑坡堆积体上逐步恢复并持续固碳，而被埋藏的有机碳则通过缓慢分解和侵蚀过程逐步释放。这种“快速埋藏—缓慢释放”的机制，使地震—滑坡过程在百年至千年的时间尺度上，对区域碳循环产生持续调节作用。 强震诱发滑坡通过物质运移扰动碳循环过程示意图 ; ; ; ; 模型结果显示，震后研究区生态系统有机碳储量整体提升约 10%，并需要1800余年才能恢复至震前水平。不同碳库恢复至震前平衡状态所需的时间尺度与特大地震复发周期处于同一量级。这表明，在构造活跃山区，多次强震事件的累积效应，可能在长期尺度上促进有机碳储量的净增加，从而使强震地质灾害在区域尺度上呈现出持续的碳汇效应。地球内部动力与表层生物地球化学过程，通过地质灾害这一关键纽带直接相连。这一认识为未来在构造活跃区开展碳循环研究与建模提供了新的理论基础。 ; ; ; ; 论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-68341-3 地震在陆地有机碳循环中扮演着“电容器”的角色
河海盛济川团队揭示不平等加剧全球水资源短缺的内在机理 2026-01-29 ; ; ; ;近日，河海大学商学院盛济川教授领衔的研究团队在《Nature Geoscience》发表题为“Global water security threatened by rising inequality”的研究成果。这是河海大学文科学院首次以第一单位在《Nature Geoscience》发表的研究型论文。该研究开发了基于机器学习的全球用水预测模型，首次定量揭示了不平等是加剧未来全球水资源短缺的核心驱动力，并提出了统筹效率与公平的水资源治理新范式。 ; ; ; ; 在全球可持续发展面临的诸多挑战中，水资源短缺已成为制约人类福祉和生态安全的关键因素。长期以来，学术界多依赖过程导向的大尺度综合评估模型或单一情景分析来预测水资源需求，往往难以捕捉人类适应行为的复杂性以及社会不平等对资源分配的深层影响。该研究指出，如果不从根本上解决分配不公问题，单纯的技术进步可能无法有效缓解甚至会加剧全球水危机。 ; ; ; ; 核心发现：不平等是水资源短缺风险的“倍增器” ; ; ; ; 研究团队开发了全新的机器学习全球用水预测（ML-GWF）模型，基于数十年的历史数据，对未来不同共享社会经济路径（SSPs）下的全球水资源供需格局进行了模拟。研究发现：在以区域竞争和不平等加剧为特征的“碎片化”情景（SSP3）下，全球面临严重水资源短缺的人口规模将远超此前预期。到2050年，预计将有65亿人（占全球总人口的65.5%）面临严重水资源短缺；到2100年，这一数字将进一步攀升至80亿（占全球总人口的63%）。 ; ; ; ; 这种短缺风险在地理分布上极不均匀，且与社会经济发展水平高度相关。南亚、东亚以及撒哈拉以南非洲等人口密集且发展中地区将成为水资源危机的重灾区。与以往研究相比，该成果揭示了更加严峻的未来图景，强调了人口增长与资源分配不均的叠加效应是导致危机升级的主导因素（图1）。 图1不同SSP情景下2050年和2100年面临严重水资源短缺的区域分布 ; ; ; ; 机理揭秘：“效率-公平”的权衡与不平等悖论 ; ; ; ; 该研究深入剖析了不同发展路径下水资源利用的内在机理，揭示了隐藏在总量数据背后的不平等悖论。研究发现，在高度不平等的社会发展路径（SSP4）下，尽管全球总用水量的增长受到抑制，但这实际上是以牺牲发展中国家和弱势群体的用水权益为代价的，导致了更深层次的社会匮乏。 ; ; ; ; 更为关键的是，研究揭示了技术驱动路径（SSP5）中存在的“效率-公平”权衡效应。虽然技术进步显著提升了总体用水效率，但由于资源与技术获取能力的差异，这种效率提升往往伴随着社会不平等的加剧。相比之下，只有在强调可持续发展的路径（SSP1）中，才能实现效率提升与公平分配的协同，从而有效降低全球水资源短缺风险。这一发现挑战了技术万能论，证明了单纯依靠技术手段无法解决由结构性不平等引发的系统性水危机。 ; ; ; ; 科学启示：构建以公平为核心的适应性水治理体系 ; ; ; ; 研究强调，解决全球水危机的关键在于治理范式的转变。面对日益严峻的挑战，国际社会必须超越单纯的技术修复方案，转向以公平为核心的综合水资源管理策略。这要求在高收入国家与低收入国家之间、以及不同社会群体之间建立差异化的责任分担机制，既要遏制奢侈性水消费，又要保障边缘群体的基本发展用水权。只有将社会正义融入水资源管理，才能实现真正的全球水安全。 ; ; ; ; 论文第一作者为商学院教授盛济川和博士生成茜（共同第一作者），通讯作者为盛济川教授，合作者为南京林业大学经济管理学院杨红强教授。本研究得到了国家自然科学基金项目（72474065, 72074119）等资助。 ; ; ; ; 论文链接：https://doi.org/10.1038/s41561-025-01905-y;
河海吴太夏团队揭示全球森林损失加剧气象干旱的内在机理 2026-01-29 ; ; ; ;在全球变化驱动的水文循环演变背景下，森林作为陆地生态系统的核心，其覆盖变化对全球水分再分配具有深远影响。近日，河海大学地球科学与工程学院吴太夏教授领衔的水资源环境遥感研究团队，在《Science Advances》发表题为“Forest loss intensifies meteorological drought in over half of Earth’s climate zones”的研究成果。该研究首次系统性地评估了全球森林损失对不同气候带气象干旱的影响，并揭示了其背后的陆-气相互作用反馈机制（图1）。 ; ; ; ; 自1990年以来，全球约4.2亿公顷森林消失，规模相当于亚马逊雨林的八倍。这种大尺度森林损失并非均匀分布，而是高度集中于北方高纬、热带边缘和人类活动强烈区域。尽管已知森林损失会通过扰动地表能量平衡，改变区域降水和气温格局，但在降水格局复杂的气候系统中，这种效应是短期扰动还是会累积放大为气象干旱，学术界此前仍缺乏明确证据。此外，不同气候带的生物物理过程复杂多样，阻碍了对森林损失引发气候响应机制的全面而统一的理解。 图1 森林损失驱动气象干旱的陆–气相互作用反馈机制示意图 ; ; ; ; 核心发现：森林损失是气象干旱的“放大器” ; ; ; ; 研究团队基于全球 3696对森林损失与周围未发生土地利用变化森林配对样点，结合多源遥感数据分析发现：全球超过52%的森林损失区域出现了气象干旱显著加剧的现象。过去20年，北方地区气象干旱发生率上升了5%，其加剧程度是热带地区的3倍。干旱加剧尤为显著的区域集中在加拿大中东部、北欧、亚洲北部和南部、中非以及巴西东南部。造成这一现象的核心机制是地表能量平衡的变化（图2）。同时，考虑到仅依赖平均干旱指数可能掩盖极端干旱事件，研究进一步量化了干旱事件的发生次数与严重程度，从而为在全球尺度上的跨区域比较提供了稳健的分析框架。 图2 2001-2020年不同气候带（北方、温带和热带）的森林损失对干旱指数（scPDSI和SPEI-1）的影响及其区域平均值 ; ; ; ; 机理揭秘：地表能量因子之间的协同与权衡效应 ; ; ; ; 研究团队指出，森林损失通过改变地表反照率与潜热通量打破了地表能量平衡，但在不同气候带的表现形式各异。在北方森林损失区域：潜热减少与反照率增加的叠加效应导致降水显著减少。此时，降水负效应是气象干旱加剧的主要原因。而在热带森林损失区域：潜热减少引发的升温效应超过了反照率增加带来的降温作用，呈现出“温增、雨降”的双重驱动模式。相比之下，温带森林损失区域并未观察到显著的气象干旱加剧现象，这表明该地区降水减少和地表温度增加幅度较小，尚不足以改变区域气象干旱状况。 ; ; ; ; 科学启示：因地制宜地实施森林恢复管理策略 ; ; ; ; 研究强调，由于不同气候区生态系统的抗逆性差异巨大（如热带雨林恢复力较强，热带稀树草原气候区和北方生态系统的恢复力较弱），因此有必要针对不同气候区制定差异化的森林与生态管理策略：如加强原生森林保护、推进主动生态修复、提升森林景观连通性，以有效抵御气象干旱风险。; ; ; ; ; 论文第一作者为河海大学地球科学与工程学院博士生李欣涛，通讯作者为吴太夏教授（共同第一作者）和自然资源部国土卫星遥感应用中心唐洪钊研究员，合作者包括中国科学院空天信息创新研究院王树东研究员、澳大利亚塔斯马尼亚大学Vincent Lyne教授、河海大学地球科学与工程学院王雪鸽以及安徽理工大学夏可。本研究由国家自然科学基金项目（42471341）资助。; ; ; ; ; 论文链接：https://doi.org/10.1126/sciadv.adv7998
南科大丛龙庆团队实现92%太赫兹光束调控效率及低阈值波前调制 2026-01-29 ; ; ; ;近日，南方科技大学电气与电子工程系丛龙庆副教授团队在国际学术期刊 Science Advances 以“High efficiency active membrane metasurfaces”为题发表最新研究成果。团队提出了一种基于宽带 Kerker 效应与准束缚态（q-BIC）物理机制的新型“高效率主动调制薄膜超表面”，在太赫兹波束控制领域取得多项国际领先的突破。; ; ; ; ; 研究团队成功构建了一种兼具超高效率、低能耗、强频谱和空间选择的薄膜超表面，实现了太赫兹波束的高精度定向偏折。实验显示，该器件的绝对偏折效率高达92%，线宽窄至4GHz，空间发散角仅2.8°，品质因数高达114，并在极低光泵阈值下实现了94%的调制深度，整体性能达到当前同类技术的国际最高水平。; ; ; ; ; 更为重要的是，该设计突破了传统单点 Kerker 效应难以在完整2π相位调制范围内保持高效率的根本瓶颈（图1A-1C），实现了在全相位覆盖区间内所有结构单元接近100%的光场透射效率（图1D-1F）。通过对q-BIC色散机制的调控，并与拓展的宽带 Kerker 效应深度耦合，团队构建了一个同时具备高效率、高空间和频率选择性及低阈值调制的新型薄膜超表面光场调控架构。; 图1 单点与宽带模式简并诱导的 Kerker 效应 ; ; ; ; 传统设计中，单点电偶与磁偶简并相对容易实现，但模式间不可避免的耦合始终阻碍着宽带简并的实现。本研究将设计范式从传统的参数空间扩展至动量空间，利用整个动量空间进行联合优化，有效解决以往难以突破的宽带模简并难题。 ; ; ; ; 在这一新框架下，团队首次在动量空间实现了双模的宽带简并，即宽带 Kerker 效应。通过将矩形晶格的Y点模式折叠至Γ点，获得了兼具高稳定性与高Q因子的带折叠 BIC 模式（图2A–2D），使其在宽波矢范围内保持稳健的简并特性（图2B、2F）。随后，通过引入微弱结构不对称，团队精确调控远场辐射泄漏，使两条模式在0.542 THz实现频率与Q因子的同步交叉（图2E、2F）。最终构建的硅基薄膜超表面在实验中表现出超过96%的高透过率、完整的2π相位覆盖，以及高达33倍的局域场增强，为宽带 Kerker 效应的高效率、高品质因数的实现奠定物理基础（图2G、2H）。 图2 通过能带折叠实现多点简并下的 Kerker 效应 ; ; ; ; 依托超高透射效率的单元设计，团队制备了仅需调控单一参数，即y轴周期的相位梯度超表面，并在实验中实现了卓越的太赫兹波束偏折性能（图3A）。角分辨时域谱测量显示，器件在极窄频谱宽度内将92%能量定向偏折至+1级衍射方向，同时在0级衍射处实现完全抑制（图3B-3E）。得益于q-BIC赋予的窄带共振特性，偏折光束呈现仅2.8°的超小发散角以及高达114的Q值，兼具极高的光谱与空间选择性（图3F）。如此将超高效率、自由支撑薄膜结构与窄带高Q控制集成于同一器件，在太赫兹波束操控领域前所未有，为下一代高性能、低能耗的光子器件提供了强有力的平台支撑。; 图3 基于 Kerker 效应的膜膜超表面的实验结果 ; ; ; ; 本研究通过实验验证了高Q值+1级衍射光束的低阈值调制能力。双q-BIC简并确保了在低损耗条件下实现完整的2π相位覆盖，而损耗反转会触发明确的相位跃迁，从而影响 Kerker 效应的保持（图4A）。在仅0.53 W/cm2的连续光泵下，衍射强度从92%降至5.8%，调制深度高达94%（图4B-4F），远优于未图案化硅薄膜的不足7%的调制表现。实验进一步表明，该平台在脉冲激光激发下具备低阈值特性，展示出利用BIC提升Q值、实现更窄带选择性与更低调制能耗的巨大潜力，为下一代高速、低功耗太赫兹调控器件奠定基础。; 图4 低阈值调制的实验结果 ; ; ; ; 南方科技大学助理研究员凡俊兴、上海交通大学周叶副教授为论文共同第一作者，丛龙庆为论文通讯作者。南科大博士研究生薛占强、博士后许桂珍、硕士研究生陈俊良、博士研究生邢宏阳等亦为本工作作出了重要贡献。本研究获得了国家自然科学基金、国家重点研发计划、广东省基础与应用基础研究基金、广东省量子科学战略专项、深圳市科技计划以及南方科技大学高水平专项资金等项目的支持。
南大闻海虎/杨欢团队发现并提出“半玻戈留玻夫”激发图像解释高温超导机理 2026-01-29 ; ; ; ;自从1986年铜氧化物高温超导体被发现，已经过去了将近40年时间，但其非常规高温超导机理问题依然悬而未决，这一问题是美国《科学》杂志选出的125个人类面临的重大科学问题之一。对于常规超导体，1957年创立的Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）理论能够解释超导的起因，提出理论的三位科学家因此于1973年获得了诺贝尔物理学奖。BCS理论假设两个电子通过交换虚声子形成库珀对并立即凝聚，从而形成具有长程位相相干的宏观量子态，此时超导材料表现出零电阻效应和完全抗磁性。在超导态拆散库珀对会导致单粒子和空穴的对称性激发，在隧道谱上面表现出正负能量对称的“相干峰”。尽管基于电子-声子耦合的BCS理论是解释常规超导体最重要的理论，但它在解释高温超导机制的时候遇到了很大困难。因此，高温超导体中有超越传统BCS理论的重要因素却还没有被理解。 ; ; ; ; 南京大学物理学院闻海虎、杨欢团队一直深耕于高温超导机理问题研究。此次他们利用扫描隧道显微镜技术细致研究了系列空穴欠掺杂的Bi2Sr2-xLaxCuO6+δ（La-Bi2201）样品中的隧道谱，以期获得超导起源的信息。他们前期发现在铜氧化物超导体中，可能两个空穴被限制在4a0×4a0单元格（a0是铜氧铜的键长），形成局域电子配对【npj Quantum Mater.8: 18 (2023)】，但是并不清楚这样的局域配对如何形成相位相干从而形成宏观尺度的超导态。因此他们进一步在超导刚出现的欠掺杂La-Bi2201样品中，测量了空间不同位置的隧道谱，发现了某些隧道谱呈现只有单边“相干峰”的现象，似乎在空间的某些位置出现了“半玻戈留玻夫”激发形式的隧道谱，因此他们提出了“半玻戈留玻夫”激发的概念，并结合前期得出的双空穴配对的图像对此现象进行了解释，认为这是建立超导相位相干的中间态，该工作为理解高温超导机理问题提供了新的视角【Nat. Commun. 17, 198 (2026)】。 ; ; ; ; 基于BCS理论，超导态受到配对能隙D的保护，因此在费米能处打开了2D的能隙，在能隙内没有准粒子态密度，形成超导玻戈留玻夫色散关系，如图1a所示。拆散库珀对会激发所谓玻戈留玻夫准粒子，这种准粒子混合有电子和空穴的属性。玻戈留玻夫色散在动量-能量空间表现正负能对称，在准粒子态密度随能量分布的关系上也一定表现出正负能对称的两个“相干峰”。图1b显示了d波超导体典型的超导隧道谱，因为其能隙随动量空间角度变化会发生正负号变化，所以能隙内存在有限准粒子态密度而表现为“V”形，在对应能隙最大值处出现正负能对称的“相干峰”。他们在欠掺La-Bi2201超导样品中测量到的很多隧道谱都表现出极度粒子-空穴不对称性，仅在正能或负能的能隙位置出现尖锐的“相干峰”，如图1c所示。对粒子-空穴不对称隧道谱上的正负能“相干峰”进行组合或者平均，可以得到完美的符合玻戈留玻夫色散的d波超导能隙（图1d）。 图1. La-Bi2201中发现的粒子-空穴不对称的“相干峰”。(a) BCS超导中打开能隙后形成的玻戈留玻夫色散，出现正能分支（红）和负能分支（蓝）。(b) d波超导体能隙对应的准粒子态密度随能量变化，具有粒子-空穴对称性，隧道谱测量的dI/dV正比于此态密度。(c) 在La-Bi2201样品中不同位置测量的隧道谱，其中1和2显示了明显的粒子-空穴不对称的“相干峰”。(d) 正负能不对称峰组合或者平均后形成的具有粒子-空穴对称性的隧道谱。 ; ; ; ; 超导相干峰反映了建立超导相位相干的刚度，其谱权重会随着温度和磁场的升高而被抑制。通过变温实验，发现负能和正能的单边峰都会随着温度升高而被抑制（如图2a,b），但外加磁场似乎不会对这两种不对称峰产生明显的影响（图2c,d）。变温和加场实验分别揭示了他们观察到的粒子-空穴不对称峰与超导态玻戈留玻夫准粒子行为的相似与不同，这种特殊的束缚态与超导存在一定关联，但还不能反映完全意义上的超导相干性。这种粒子-空穴不对称峰对应的实空间调制是出现在4a0×4a0单元格电荷序调制背景上的，这种单元格被前期的工作认为是两个空穴在实空间配对形成的基态（图2e上栏），但在低空穴浓度的欠掺样品中不同格子之间无法建立很好的相干性。从单粒子隧穿角度看，如果4a0×4a0配对单元格内局域化的空穴数目多于两个的平均值，隧穿过程易注入电子导致正能出现尖锐的峰；相反，如果单元格中的空穴数少于两个，则更加容易注入空穴，这导致负能占据态峰的出现（图2e下栏）。基于这样的理解，他们认为极度粒子-空穴不对称的正能或负能单边峰分别对应每个4a0×4a0配对单元格占据空穴数目多于和少于两个空穴平均值的情况，即所谓的“半玻戈留玻夫”激发，对应超导相位相干的中间态。正是这种在4a0×4a0配对单元格之间进行空穴跃迁从而产生全局超导相干。 图2. 粒子-空穴不对称峰和“半玻戈留玻夫”激发图像。(a,b) 负能单边峰和正能单边峰的谱权重随温度升高而被抑制。(c,d) 正负能单边峰几乎不被磁场压制。(e) 由两个空穴形成的配对基态（上栏），和通过交换中间态以产生相位相干过程（下栏）的示意图。 ; ; ; ; 该工作首次报导了欠掺铜氧化物超导体中的极度粒子-空穴不对称性“相干峰”的隧道谱，并提出了 “半玻戈留玻夫”激发概念对此进行解释。正是在这种局域配对区域间动态交换载流子来实现高温超导相位相干。该工作描述了铜氧化物高温超导体中基于局域配对和建立相位相干的过程，为理解非常规高温超导电性的起源提供了一种新思路。 ; ; ; ; 研究成果以“Half–Bogoliubons as the intermediate states for phase coherence in underdoped cuprates”为题发表在Nature Communications上【Nat. Commun.17, 198 (2026)】。该工作是由闻海虎教授团队独立完成，文章的第一作者是李寒博士，通讯作者是闻海虎教授和杨欢教授。此工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、固体微结构物理全国重点实验室、人工微结构科学与技术协同创新中心和江苏省物理科学研究中心的支持，在此表示感谢。 ; ; ; ; 文章链接： https://www.nature.com/articles/s41467-025-66904-4
中国科大刘波团队创制出超强二维聚酰胺薄膜材料 2026-01-29 ; ; ; ;在材料科学领域，强度与弹性长期被视为不可调和的矛盾属性。无机二维材料（如石墨烯、二硫化钼）虽具备极高的杨氏模量，却存在结构可调性差等问题；有机二维聚合物（如传统聚酰胺、COF等）虽具备良好弹性与结构可调性，杨氏模量却普遍局限于1-10 GPa，难以满足高强度应用需求。这种性能矛盾严重制约了二维材料在柔性电子、高性能防护等领域的实际应用。 ; ; ; ; 近日，中国科学技术大学刘波教授团队通过分子结构精准设计与层间相互作用调控，成功研发出一系列二维聚酰胺材料，其中GH-TMC薄膜的杨氏模量达35.6 GPa、硬度2.0 GPa，弹性回复率更是高达60%，一举突破传统二维材料强度与弹性难以兼顾的技术瓶颈，其综合力学性能不仅远超绝大多数聚合物、金属材料，更超越了主流MOF与COF材料，为柔性电子、高性能防护涂层及能源器件等领域的材料升级提供了全新解决方案。相关成果以“Manipulating mechanical strength of isoreticular two-dimensional polyamide materials via multiple interactions”为题发表于《自然•通讯》杂志。 图1. 一系列二维聚酰胺薄膜结构单元及其相应的杨氏模量值 ; ; ; ; 具体而言，研究团队提出“刚性单元微型化和多重弱相互作用协同”的创新策略：一方面，通过缩小二维聚酰胺的结构单元尺寸，提升共价键密度与共价网络刚性。结构单元越小，材料杨氏模量越高，如GH-TMC采用六元环小结构单元，其模量显著高于采用更大环单元的GH-BTCA、Melem-TPC等材料（图1）；另一方面，巧妙引入氢键、π-π堆叠与错位静电作用构成的三重相互作用网络，其中面内高密度氢键强化了分子刚性，边缘氢键的可逆断裂与重构为材料提供弹性回复能力，而胍阳离子与氯离子的错位静电作用及层间π-π堆叠则稳定了纳米片堆叠结构，避免层间滑移导致的性能损失。 ; ; ; ; 为验证材料性能的可靠性，团队采用原子力显微镜（AFM）峰力定量纳米力学成像（PF-QNM）与原位扫描电子显微镜（SEM）纳米压痕技术双重表征，结果显示GH-TMC薄膜的力学性能具有优异均匀性。不同测试区域的杨氏模量与硬度偏差极小，即使在700 nm深度的连续6次压痕测试中，应力位移曲线仍保持稳定，且无明显塑性残留，证明其在高强度下的结构稳定性。更值得关注的是，该材料的H³/E⟡值显著高于传统聚合物与金属，意味着其在高频摩擦场景中具备更长使用寿命，而60%的弹性回复率则使其可适配柔性基底的反复弯折需求，完美弥合了无机材料刚性与有机材料强度之间的鸿沟。 ; ; ; ; 这项研究的核心价值不仅在于开发出一种高性能二维材料，更在于建立一套“分子结构-层间相互作用-力学性能”的调控范式。通过设计刚性单元尺寸与多重弱相互作用的协同机制，为解决二维材料“强度-弹性”问题提供了通用策略。该策略可推广至其他二维聚合物体系，未来有望通过进一步调控分子结构与相互作用类型，开发出适配不同场景的特种二维材料，例如面向柔性生物电子的低模量高弹性版本、面向防护涂层的超高硬度版本等，推动二维材料从基础研究走向实际应用，为先进材料领域的创新发展注入新动力。 ; ; ; ; 该项研究受到国家重点研发计划，国家自然科学基金面上项目、中央高校基本科研专项资金和安徽省自然科学基金的资助。刘波为该论文的通讯作者，博士研究生胡卿为该论文的第一作者。 ; ; ; ; 论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-66696-7
哈工大张倩教授团队成功开发出纯无机热电气凝胶 2026-01-29 ; ; ; ;近日，哈尔滨工业大学深圳校区前沿学部张倩、毛俊、曹峰教授团队在热电材料领域取得重要突破，首次成功开发出纯无机热电气凝胶。相关成果以《可用于能量收集的高性能电子型柔性无机热电气凝胶》（High-Performance n-Type Flexible Inorganic Thermoelectric Aerogel for Energy Harvesting）为题发表于《科学进展》（Science Advances），为可穿戴电子器件的轻量化自供能技术提供了新思路。 ; ; ; ; 随着智能可穿戴设备的迅猛发展，如何实现持续、轻便且高效的能量供给已成为学术界与产业界共同关注的核心问题。热电材料能够直接将人体或环境中的热能转化为电能，具有无运动部件、稳定可靠等优势，但传统无机热电材料普遍存在密度大、柔韧性不足、佩戴舒适性差等局限，难以满足可穿戴设备对柔性、贴合性与高效能量收集的综合需求。针对这一挑战，张倩、毛俊、曹峰教授团队联合深圳校区李明雨教授团队，创新性地提出了“分步合成”策略，以银（Ag）气凝胶为前驱体，通过精确调控硒化反应过程，首次成功构建了基于硒化银（Ag2Se）纳米线的纯无机三维网络热电气凝胶，为自供电可穿戴设备提供了全新解决方案。 ; ; ; ; 研究团队制备出高孔隙率（95%–99%）和超低密度（0.04–0.54 g cm−3）的硒化银热电气凝胶。该材料展现出优异的热电性能，室温热电优值（zT）达0.17，在383开尔文（K）时为0.24，最低热导率仅为每米每开尔文0.03瓦特，具备卓越的隔热能力。研究团队进一步采用聚酰亚胺（PI）进行封装，在硒化银表面包覆纳米级聚酰亚胺薄层，大幅提升了材料的力学性能。 Ag2Se纳米线气凝胶的制备及性能优化：（a）Ag2Se纳米线气凝胶的制备流程示意图；（b）超轻Ag2Se纳米线气凝胶照片；（c）Ag2Se纳米线气凝胶的SEM形貌图。与文献报道的有机基和碳基气凝胶热电材料对比：（d）室温zT值柱状图；（e）Ag2Se纳米线气凝胶的塞贝克系数绝对值（|S|）与室温电导率（σ）关系；（f）Ag2Se@PI纳米线气凝胶的示意图。插图为透射电子显微镜图（标尺50纳米） ; ; ; ; 该研究成功制备出兼具高热电性能和良好机械柔性的无机热电气凝胶材料，突破了该领域长期依赖有机或碳基材料的局限，所提出的“分步合成”策略为设计其他高性能无机柔性热电材料提供了普适性方法，不仅推动了热电材料向超轻、柔性化方向发展，更为下一代自供能可穿戴电子、软体机器人及仿生皮肤等前沿领域提供了关键材料基础与创新思路。 ; ; ; ; 哈工大深圳校区为论文第一完成单位。深圳校区王晓东助理研究员为论文第一作者，祝温泊副教授为共同第一作者，张倩教授、李明雨教授、毛俊教授与曹峰教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市自然科学基金、特殊环境材料器件科学与应用研究装置等项目的支持。 ; ; ; ; 文章链接： https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ady7679
中国科大瞿昆团队开发空间表观组数据分析算法 2026-01-29 ; ; ; ;近日，中国科学技术大学瞿昆教授课题组开发了一种基于深度矩阵分解的空间表观组数据去噪算法SPEED。该算法能够以高质量的图谱级单细胞表观数据作为先验，准确实现空间表观数据去噪并辅助一系列下游分析，如表观空间区域识别、基因活性分析等。研究成果以“Denoising spatial epigenomic data via deep matrix factorization”为题，发表于2026年1月13日的《自然•计算科学》（Nature Computational Science）杂志。 ; ; ; ; 近年来空间表观组学技术快速发展，出现了空间ATAC-seq、空间CUT&Tag等多种技术方法，能够在保持细胞空间位置信息的情况下对基因组表观遗传状态进行高通量测量。这些技术已广泛应用于小鼠胚胎、大脑组织以及人类样本等多种生物体系中，为理解组织内的基因调控机制提供了新的视角。然而，目前的空间表观数据普遍存在信号检测水平偏低、噪声高以及峰矩阵极度稀疏等问题。这些问题限制了空间表观技术在复杂疾病组织等情景中的应用。因此，迫切需要开发高效的数据降噪和分析方法，以提高空间表观组学数据质量并充分挖掘其中的生物学信息。 ; ; ; ; 目前主流的表观组学数据分析方法在处理空间表观组数据时存在明显局限，无法有效利用空间组织结构和外部参照数据来提升建模准确性。瞿昆教授课题组提出了基于深度矩阵分解的SPEED算法，通过引入空间位置信息和单细胞表观组图谱数据先验，有效降低原始空间表观组学数据中的噪声干扰。SPEED算法自动学习大型单细胞参考图谱中基因组峰与峰之间的内在关系，并将这种知识迁移到空间数据中，从而有效缓解极度稀疏和高噪声带来的影响。与此同时，SPEED利用空间上邻近取样点的分布规律，并可选地融合对应组织切片图像的特征信息，实现对数据的多模态增强，进而保持原始数据中的空间连续模式和结构。得益于这种深度矩阵分解模型结合先验的策略，SPEED在降噪和特征提取方面优于传统无监督方法，能够产出更清晰可靠的表观组学信号。 ; ; ; ; 研究人员将SPEED应用于四组模拟空间表观组学数据以及十四个真实组织切片涵盖spatial-ATAC-seq、spatial-Mux-seq、MISAR-seq、spatial-CUT&Tag等多种空间表观组实验技术。SPEED在数据降噪、染色质可及性差异分析、表观空间域识别以及基因活性分析等多个任务上表现出色，明显优于其他同类算法。 图1. SPEED算法的工作流程 ; ; ; ; 生命科学与医学部瞿昆教授为本文的通讯作者，人工智能与数据科学学院博士生王姝妍和苏州高等研究院博士后许浩为本文的共同第一作者。这一研究工作得到了基金委杰出青年基金、基金委青年学生基础研究项目（博士生）、科技部国家重点研发计划、基金委自然科学基金以及中国科学技术大学原创探索类项目等多个项目的资助。 ; ; ; ; 论文链接： https://www.nature.com/articles/s43588-025-00941-3
华科大赵俊/殷涛团队在胰腺癌治疗研究取得新成果 2026-01-29 ; ; ; ;1月19日，Nature Communications在线发表了华科大基础医学院赵俊团队与殷涛团队的最新成果"Disruption of Iron Homeostasis Sensitizes Pancreatic Cancer to Irreversible Electroporation"。 ; ; ; ; 研究发现，铁基金属框架纳米粒子（MOF-Fe）可通过引起铁离子过载诱导铁死亡，进而增强胰腺癌细胞对PEF的响应。但是其细胞内铁稳态机制随之启动，铁蛋白重链亚基1（FTH1）表达上调并储存过量的铁离子，削弱MOF-Fe的增敏效果。团队由此通过理性设计和筛选，开发了基于花生四烯酸的蛋白靶向水解嵌合体（PROTAC）分子C20U4V，可在MOF-Fe存在下有效降解FTH1，提升铁死亡效果。为提高C20U4V的水溶性和生物利用度，团队进一步开发了基于苯硼酸频哪醇酯的活性氧响应型可降解高分子胶束。所得剂型M-C20U4V与MOF-Fe联合时，在患者类器官和动物模型中显著增强了PEF消融的疗效。因此，干扰细胞内铁稳态是增强胰腺癌对不可逆电穿孔消融的治疗响应的可行策略。不可逆电穿孔（irreversible electroporation，IRE）消融是一种新兴的肿瘤介入治疗方法，通过插入肿瘤的针状电极释放高压电脉冲，永久性破坏细胞膜、杀伤癌细胞。与传统消融技术相比，IRE消融精确、手术并发症少，已在临床试验中显著延长了胰腺癌患者的生存期。IRE的消融效果与脉冲电场（pulsed electric field，PEF）强度相关。实体肿瘤微环境异质性高，PEF强度分布不均。在低场强中残存的癌细胞是IRE术后肿瘤复发的重要危险因素，严重制约了患者的长期预后，亟需开发有效的治疗增敏手段。近年来，赵俊团队围绕PEF的生物效应和增敏策略持续挖掘，已在免疫治疗（Nature Communications 2019；Advanced Science 2022）与靶向治疗（ACS Nano 2023；Acta Pharmacologica Sinica 2024）方向开展了一系列探索。 ; ; ; ; 本研究由基础医学院赵俊团队与附属协和医院胰腺外科殷涛团队合作完成。基础医学院博士研究生李林容、苏世浩为本文共同第一作者，基础医学院组织胚胎学系龙欣博士、协和医院殷涛教授、基础医学院人体解剖学系赵俊教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、湖北省重点研发计划、湖北省自然科学基金和华中科技大学研究生创新基金的资助。 ; ; ; ; 论文原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-68585-z
西农魏孝荣团队在全球氮富集对生物多样性影响研究领域取得新进展 2026-01-29 ; ; ; ;生态系统氮素富集会显著改变生物多样性。然而，氮素富集对植物多样性和土壤生物多样性的影响是否一致？其影响在不同生态系统以及气候条件下是如何变化的？这些问题尚不清楚，直接限制了对全球变化下生物多样性变化机理的认识和变化趋势的预测，成为目前生态学关注的焦点。 ; ; ; ; 近日，水土保持与荒漠化整治全国重点实验室邵明安院士团队魏孝荣课题组联合9个国家17个单位的科研人员，通过对全球3816组观测数据的整合分析，揭示了氮素富集对植物多样性和土壤生物多样性影响的差异。该研究以“Global nitrogen enrichment impacts plant diversity more than soil bacterial and fungal diversity: a meta-analysis”为题在线发表在Nature Communications期刊，水土保持与荒漠化整治全国重点实验室为第一署名单位，博士研究生宋钰、博士后孔维波副教授和魏孝荣研究员为共同第一作者，魏孝荣研究员和明尼苏达大学Peter B. Reich教授为共同通讯作者。 氮富集对植物和土壤生物多样性的影响 ; ; ; ; 该研究通过三种方法的比较，发现氮富集对植物多样性的影响显著强于对土壤生物多样性的影响，表明在高氮环境下，地上-地下过程的联系可能会减弱。在全球尺度上，氮富集使植物多样性降低10.3%，但土壤细菌和真菌多样性仅降低0.2%和0.4%。氮富集引起的土壤酸化是土壤微生物多样性降低的主要原因，而土壤酸化与地上生物量增加共同造成植物多样性降低。鉴于植物-土壤之间的紧密联系，在应对氮沉降等全球变化时，应将地上-地下过程纳入统一框架，以制定更具针对性的保护与管理措施。 ; ; ; ; 研究得到国家自然科学基金（42277349，U24A20631，42407469）和国家重点研发计划（2022YFF1302800）等项目资助。 ; ; ; ; 全文链接: https://www.nature.com/articles/s41467-025-67815-0
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