解决瓶颈问题,攻克关键技术!最新科研进展来了!

大学 作者:中国科学院大学 2021-12-08 20:45:06



科研创新
永远在路上

国科大学生与导师合作
解决高电压钴酸锂正极材料瓶颈问题
在仿生润滑材料方面取得进展
在准晶高次谐波辐射机制方面有新发现
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目录

1.解决高电压钴酸锂正极材料瓶颈问题

2.在量化人工湿地中抗生素主要去除机制的贡献方面取得进展

3.在鼢鼠胃肠道微生物区系研究方面取得新进展 

4.在仿生润滑材料研究方面取得新进展

5.通过磷灰石矿物探针指示斑岩系统岩浆-热液演化过程

6.揭示光电催化中表面电荷和催化反应间的线性规律

7.在准晶高次谐波辐射机制研究方面取得进展

8.在抗肿瘤药物分子定位递送与成像示踪研究方面取得进展

9.在一种东亚特有原生动物的地理分布及其对升温的响应方面取得进展

10.室温温区热声制冷机理论研究成果被AIE遴选为关键科学文章

11.合作揭示烟粉虱复合种生态位的复杂性

12.在高寒草原氧化亚氮排放研究中取得新进展

13.在黑土区秸秆还田影响大豆氮吸收及产量形成的研究中取得重要进展

14.铀在微生物-黏土矿物复合界面的吸附过程研究获进展

15.在减数分裂联会复合体组装研究中取得进展


(排次不分先后)





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解决高电压钴酸锂正极材料瓶颈问题

国科大材料科学与光电技术学院教授刘向峰团队利用中子衍射、同步辐射吸收谱、共振非弹性X射线散射、微分电化学质谱、高角环形暗场扫描透射电子显微镜及DFT计算等首次发现表面氧逃逸及其诱导形成Li绝缘体Co3O4造成4.6V高LiCoO2容量减的根本原因,并提出了“调控Co3d和O2p能带中心抑制氧逃逸和Co3O4形成的新策略”,实现了4.6V高电压LiCoO2正极材料的稳定循环。


该成果近期以Tailoring Co3d and O2p band centers to inhibit oxygen escape for stable 4.6V LiCoO2 cathodes为题发表于国际著名期刊Angewandte Chemie International Edition国科大材料科学与光电技术学院博士研究生孔伟进为第一作者,刘向峰为通讯作者。



在量化人工湿地中抗生素主要去除机制的贡献方面取得进展

国科大博士生导师、中科院城市环境研究所研究员颜昌宙团队采用逐步多元回归分析方法分别对吸附和水解批次实验中影响磺胺类药物吸附和水解过程的主要因素进行量化和排序。同时,根据中试实验的监测数据,采用多元统计分析方法量化理化因子和营养物质对微生物群落结构的影响。在此基础上,构建偏最小二乘路径分析模型,量化主要去除路径的贡献。研究结果将有助于理解抗生素的去除机理,为针对性提高磺胺类抗生素的去除效率提供科学指导。


研究结果以Quantifying the contribution rates of sulfonamide antibiotics removal mechanisms in constructed wetlands using multivariate statistical analysis为题发表于环境领域国际期刊Environmental Pollution。国科大博士研究生张灵为第一作者,颜昌宙为通讯作者。



在鼢鼠胃肠道微生物区系研究方面取得新进展 

中科院西北高原生物研究所动物进化适应与濒危物种保护学科组利用最大熵模型(MaxEnt)对高原鼢鼠和甘肃鼢鼠的适宜栖息地空间分布及重叠分布区进行模拟分析。结果指出,两种鼢鼠胃肠道不同部位微生物组成均存在部位特异性,且盲肠的微生物多样性高于直肠、小肠和胃;两种鼢鼠整个胃肠道及不同部位的微生物的组成均存在显著的种间差异,这种差异可能由宿主遗传背景以及环境因素差异造成。本研究结果为进一步研究两种鼢鼠不同胃肠道部位微生物群落的功能差异提供了重要基础信息。


研究以Microbial Biogeography along the Gastrointestinal Tract Segments of Sympatric Subterranean Rodents (Eospalax baileyi and Eospalax cansus) 为题,近期发表于动物学科专业期刊Animals(二区)。国科大博士研究生刘道鑫为论文的第一作者,国科大博士生导师、中科院西北高原生物研究所研究员张同作为通讯作者。



在仿生润滑材料研究方面取得新进展

国科大博士生导师、中科院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室研究员周峰团队基于界面润滑和机械变形的耦合效应,开发了一种智能型类食道凝胶软物质器件。在凝胶管内腔表面坚固的水润滑层辅助下,利用管腔收缩变形产生的流体动压和机械推动力实现了固体在多维方向的按需运输。


该研究利用仿生设计理念、表面化学和软材料力学耦合,成功实现限域受压条件下固体在三维管腔环境中沿任意方向的定向输送,对于认识软物质受压变形过程中界面接触力学与摩擦的耦合关系具有重要指导意义。


相关结果近期发表于Advanced Science。国科大博士研究生刘辉和张云雷为论文第一作者,国科大博士生导师周峰、国科大研究生导师麻拴红和美国加州大学洛杉矶分校教授贺曦敏为通讯作者。



通过磷灰石矿物探针指示斑岩系统岩浆-热液演化过程

国科大博士生导师、中科院广州地球化学研究所研究员牛贺才团队通过利用磷灰石矿物探针的方法,对我国东北大黑山超大型斑岩钼矿中的磷灰石开展了精细矿物学和地球化学研究,研究表明,磷灰石是斑岩体系中岩浆-热液演化的有效“矿物探针”,其结构和地球化学特征可以有效约束斑岩成矿体系的复杂岩浆-热液过程。


相关研究以Apatite fingerprints on the magmatic-hydrothermal evolution of the Daheishan giant porphyry Mo deposit, NE China为题近期发表于Geological Society of America Bulletin。国科大博士研究生屈潘为第一作者。



揭示光电催化中表面电荷和催化反应间的线性规律

国科大博士生导师、中科院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室太阳能研究部李灿院士、范峰滔研究员等在光电极表面的液相原位光电压成像研究中取得新进展,结合间距可调的Pt/Si光电极解耦催化位点和光生电荷的浓度,揭示了光电催化中表面电荷密度和催化反应间的线性规律。


相关研究成果以Identifying the Role of the Local Charge Density on the Hydrogen Evolution Reaction of the Photoelectrode为题发表于J. Phys. Chem. Lett.。国科大博士研究生聂伟为第一作者。



在准晶高次谐波辐射机制研究方面取得进展

国科大博士生导师、中科院精密测量科学与技术创新研究院究员卞学滨的科研团队在准晶高次谐波研究方面取得了重要进展。研究团队打通了强场超快物理与准晶研究领域的壁垒,理论研究了准晶作为超快光源方面的机理和优越性。


该项研究表明准晶分形的能带结构导致更多电子激发通道和更频繁的背向散射,进而使得准晶具有高次谐波产率高、最大光子能量高、波长依赖敏感等优势,有望成为一种新的可集成的固态超快光源,并成为一个全新的研究领域。


相关成果发表Phys. Rev. Lett.上,国科大博士研究生刘佳奇为第一作者,卞学滨为通讯作者。



在抗肿瘤药物分子定位递送与成像示踪研究方面取得进展

国科大博士生导师、中科院兰州化学物理研究所师彦平研究员团队围绕抗肿瘤药物的递送、靶向释药过程精准示踪开展了系列研究工作。该团队在前期利用荧光成像和质谱成像结合的多模式成像技术,成功实现了靶向结直肠新型抗肿瘤前药的定位递送、释放、分布与代谢过程的实时精准示踪。此外,研究人员还利用质谱成像技术,在分子水平上进一步证实了创新诊疗前药

NMAC4A-CyNH2在肿瘤组织中的定向激活特性。


相关成果近期发表于Analytical Chemistry。国科大博士研究生赵晓博为该论文第一作者,师彦平为通讯作者。



在一种东亚特有原生动物的地理分布及其对升温的响应方面取得进展

国科大博士生导师、中科院城市环境研究所水生态健康研究组研究员杨军团队从时间和空间尺度揭示了瘤棘奈氏虫种群密度和形态特征的差异,重点以福建厦门汀溪水库连续四年时间序列样品和中国南方地区28座水库(14个流域)空间样品为基础,研究了瘤棘奈氏虫种群时空变化规律及其影响因子。


该研究揭示了东亚特有原生动物瘤棘奈氏虫种群密度和形态的时空差异性,在种群、细胞和分子水平阐明了温度是影响瘤棘奈氏虫分布的关键因子,加深了对有壳虫种群地理分布和多样性的认知,为气候变化背景下水生态评价与生物多样性保护提供了基础数据。


研究成果分别以 《中国瘤棘奈氏虫种群密度和形态特征的时空差异及其影响因子》 和 Population and molecular responses to warming in Netzelia tuberspinifera – an endemic and sensitive protist from East Asia为题发表于学术期刊《科学通报》Science of The Total Environment。国科大博士研究生王文平为第一作者,杨军为通讯作者。



室温温区热声制冷机理论研究成果被AIE遴选为关键科学文章

国科大博士生导师、中科院理化技术研究所低温与制冷研究中心罗二仓团队首次提出了室温温区多级热声制冷机,并对其进行了理论分析。研究发现,所提出的多级行波热声制冷机能有效提高声功利用率。在确保制冷效率时,声功利用率可以从单级制冷机的21%提升至多级制冷机的80%以上,便于整机制冷系统的声功回收。同时,得到了兼顾效率与制冷量的最佳级数,为室温温区多级热声制冷机的研究提供指导。


研究成果已申请发明专利(202010488723.6),并发表于International Journal of Refrigeration,于近期被全球工程领域著名机构Advances in Engineering(AIE)遴选为关键科学文章进行专题报道。国科大博士研究生王欣为论文第一作者,国科大研究生导师吴张华、博士生导师罗二仓为通讯作者。



合作揭示烟粉虱复合种生态位的复杂性

国科大博士生导师、中科院动物研究所纪力强研究团队联合中国农业科学院植物保护研究所生物入侵研究组等多个单位,基于野外采集获取的我国烟粉虱地理分布数据,结合气候、海拔和土地利用等多种环境变量,通过构建生态位模型分别对入侵隐种和本地隐种的生态位进行了评估和比较。


结果表明,入侵隐种在地理分布范围和生态位宽度等方面都远超本地隐种;影响分布的重要环境变量以及对不同环境因子的适应性等方面也存在差异;同时不同隐种之间有不同程度的生态位重叠和地理分布范围重叠。该研究提出烟粉虱复合种在中国占据着复杂的生态位,这在一定程度上解释了不同隐种在分布、扩散和危害上的差异。


该研究近期以Ecological niche complexity of invasive and native cryptic species of the Bemisia tabaci species complex in China为题在线发表于昆虫学国际知名期刊Journal of Pest Science。国科大博士研究生薛延韬为第一作者,博士研究生林聪田参与实验设计、数据分析与论文撰写,纪力强为论文的共同通讯作者。



在高寒草原氧化亚氮排放研究中取得新进展

中科院西北高原生物研究所青藏高原植物资源繁育与植被恢复学科组在青海省三角城种羊场高寒草原生态系统搭建了模拟氮沉降和降水格局改变平台,测定了2020年生长N2O通量,并阐明了N2O排放的响应规律以及调控因素。


研究不仅在一定程度上加深了高寒地区土壤氮循环过程对长期全球变化响应的理解,而且调控N2O排放的潜在微生物途径以及关键因子的筛选,也为未来全球尺度的气候模型研究提供了参考。


该研究成果以Nitrogen addition, rather than altered precipitation, stimulates nitrous oxide emissions in an alpine steppe为题发表于Ecology and Evolution。国科大硕士研究生杨阳为论文第一作者,国科大博士生导师、中科院西北高原生物研究所研究员周国英为通讯作者。



在黑土区秸秆还田影响大豆氮吸收及产量形成的研究中取得重要进展

中科院东北地理与农业生态研究所地理景观遥感学科组研究人员利用无人机遥感的优势,集成高光谱成像和机器学习技术,实现了莫莫格核心区湿地植物群落的遥感分类制图。通过对高光谱数据的多种变换构建最优特征波段子集,对比了基于面向对象和像元的三种机器学习相结合的6种分类方法的精度,成功实现莫莫格湿地核心区的湿地植物群落分布的精细制图。研究发现:基于面向对象+随机森林的方法得能够更准确地刻画湿地植物群落边界,提取精度最高达87.75%;莫莫格核心区域的芦苇群落和香蒲群落面积分别为295ha(57%)和84ha(16%)。


相关研究成果发表在 IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing。国科大博士研究生杜保佳为第一作者,国科大研究生导师毛德华为通讯作者。



铀在微生物-黏土矿物复合界面的吸附过程研究获进展

国科大博士生导师、中科院西北生态环境资源研究院研究员范桥辉课题组通过系统研究了U(VI)在高岭石-黑曲霉和伊利石-黑曲霉复合体上的富集行为,重点阐明了以黑曲霉为代表的丝状真菌对U(VI)在高岭石和伊利石表面吸附行为的调控途径和机制。


相关研究成果以 New insights into the sorption of U(VI) on kaolinite and illite in the presence of Aspergillus niger 为题发表于Chemosphere。国科大博士研究生耿榕悦为论文第一作者,范桥辉为通讯作者。



在减数分裂联会复合体组装研究中取得进展

国科大博士生导师、中科院遗传与发育生物学研究所研究员程祝宽研究组利用图位克隆技术,鉴定到一个新的联会调控基因DESYNAPSIS1 (DSNP1)。相关结果为深入解析泛素-蛋白酶体系统,在减数分裂过程中的遗传调控机制提供了重要线索。


该研究在线发表于Cell Reports。国科大博士研究生任丽军、赵婷婷和赵杨子为共同第一作者,程祝宽为通讯作者。



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来源/国科大新闻网科研动态栏目

整理/郭洲蕊 吴庆春

美编/何邦彦

责编/刘阁

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