科研進展*

非晶塑性機理研究取得新進展

物理所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室（籌）汪衛(wèi)華研究組前幾年開發(fā)出一系列大塑性非晶合金材料，為研究非晶塑性機理這一重要材料和物理問題提供了模型體系。此后該研究組一直致力于非晶塑性機理研究，最近，該研究組孫保安等從流動的角度，用非平衡態(tài)統(tǒng)計力學(xué)方法系統(tǒng)研究了鋸齒流變現(xiàn)象和非晶塑性機理之間的關(guān)聯(lián)。

研究結(jié)果表明，在韌性非晶合金中，單個鋸齒并不對應(yīng)一條剪切帶的傳播或擴展，而是多個剪切帶之間協(xié)同運動的結(jié)果。這對人們認識非晶合金的塑性變形機理，控制剪切帶的形成和發(fā)展，提高非晶合金的塑性具有重要意義。另外，該結(jié)果表明，多重剪切帶間的相互作用與描述地殼運動的模型在形式上有相似性，因此，非晶態(tài)體系或許可以成為模擬地殼動力學(xué)及地震的一個模型體系。相關(guān)研究發(fā)表在近期的Phys.Rev.Lett.上。

磁性拓撲絕緣體中的量子化反常霍爾效應(yīng)研究取得重要進展

物理所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室（籌）方忠、戴希研究組最近在無需外磁場的量子霍爾效應(yīng)研究中取得重要進展。他們發(fā)現(xiàn)，在拓撲絕緣體材料（Bi2Se3, Bi2Te3and Sb2Te3）的薄膜中通過摻雜過渡金屬元素（Cr或Fe）可以實現(xiàn)量子化的反常霍爾效應(yīng)。這里最關(guān)鍵的問題是通過磁性摻雜，借助Van Vleck順磁性，可以實現(xiàn)磁性的拓撲絕緣體，磁性居里溫度可達70K的量級。通過第一性原理計算和理論分析，他們發(fā)現(xiàn)這一磁性原子摻雜體系與一般的稀磁半導(dǎo)體有明顯的不同，這里不需要有載流子，體系仍可保持絕緣體狀態(tài)，且可以實現(xiàn)鐵磁的長程有序態(tài)。由于薄膜中摻雜原子的自旋極化與強烈的自旋-軌道耦合，在這一體系中無需外加磁場，也無需相應(yīng)的朗道能級，在適當?shù)碾s質(zhì)摻雜濃度和溫度下，就可以觀察到量子化的反常霍爾效應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)為低能量耗散的新型電子器件設(shè)計指出了一個新的發(fā)展方向。該工作發(fā)表在Science雜志上。

利用高對比度飛秒激光產(chǎn)生超強極短X射線源

物理所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室（籌）光物理重點實驗室張杰研究組的陳黎明研究員及其合作者繼利用高對比度激光與固體靶相互作用產(chǎn)生了低本底、高轉(zhuǎn)換效率的Ka射線源之后,為進一步提高上述各種參數(shù)以產(chǎn)生更強、單色性更好的X射線源，采用了高對比度的飛秒激光脈沖與小尺寸氣體團簇相互作用，最新的結(jié)果將光子產(chǎn)額又提高了一個量級。

在實驗中利用了高對比度的激光防止了團簇的先期膨脹，再利用激光強電場驅(qū)動納米級尺寸的團簇在相互作用中的非線性共振機制，這種機制的特點是團簇電子只在激光電場和電荷分離場的共同作用下運動，這些電子的共振將只在脈沖的前幾個周期內(nèi)激發(fā)，激光脈沖后電子能量迅速消失，所產(chǎn)生的X射線源具有10飛秒量級的時間分辨；同時，共振加熱的電子是和納米尺度的團簇碰撞，不會產(chǎn)生高能軔致輻射本底；另外，研究人員還在實驗中成功地實現(xiàn)了團簇的非線性共振和線性共振加熱之間的相互轉(zhuǎn)換，得到清晰的相互作用物理圖像。由于在實驗中產(chǎn)生了高信噪比、極短的K殼層X射線源，將極大地推動該領(lǐng)域的發(fā)展并確立基于激光的X射線源在超快研究中真正的實際應(yīng)用價值和地位。研究成果發(fā)表在Phys.Rev.Lett.上。

電彈性毛細模擬研究取得新進展

力學(xué)所博士生袁泉子和導(dǎo)師趙亞溥研究員通過分子動力學(xué)和分子動理論相結(jié)合的方法，研究了液滴潤濕、電潤濕和電彈性毛細現(xiàn)象中的前驅(qū)膜的作用，取得以下突出進展：

（1）在動態(tài)潤濕和動態(tài)電潤濕過程中前驅(qū)膜的行為方面，發(fā)現(xiàn)：①前驅(qū)膜的鋪展半徑R和鋪展時間t呈冪函數(shù)關(guān)系R～tn（E），其中指數(shù)n（E）是電場強度E的函數(shù)；②前驅(qū)膜的鋪展速度很快，是液滴表面原子擴散到前驅(qū)膜前端的結(jié)果；③前驅(qū)膜內(nèi)有特殊的二維氫鍵網(wǎng)絡(luò)；④由于基底的限制作用，前驅(qū)膜是類固體（solid-like）性質(zhì)，其自擴散系數(shù)比體相水（bulk water）要小很多。前驅(qū)膜通過引入原子細節(jié)來消除由非滑移邊界條件導(dǎo)致的接觸區(qū)域無窮大的能量耗散，可以作為移動接觸線問題“Huh&Scriven佯謬”的答案之一。

（2）首次應(yīng)用分子動力學(xué)模擬實現(xiàn)了“電彈性毛細（Electro-Elasto-Capillarity,EEC）”現(xiàn)象。當液滴的尺寸超過“彈性毛細長度”，彈性軟膜會自發(fā)地包裹液滴。當系統(tǒng)中引入外電場，又會發(fā)生“電彈性毛細”現(xiàn)象，即通過電場力作用使得前驅(qū)膜將彈性軟膜撐開?！半姀椥悦殹爆F(xiàn)象顯示了前驅(qū)膜在電潤濕過程中的重要作用，也展示了前驅(qū)膜在微納藥物輸運方面潛在的應(yīng)用前景。

研究成果作為封面論文發(fā)表在Phys.Rev.Lett.上。審稿人對該工作給予了高度評價：“該篇快報提出了接觸線鋪展的一個新穎的機制，為動態(tài)潤濕方面的研究做出了重要的貢獻?！薄霸撐奶岢隽撕芏嗷A(chǔ)和技術(shù)方面的問題?！?/p>

實現(xiàn)最大的超糾纏光子薛定諤貓態(tài)

量子糾纏是量子信息處理中的核心“資源”，多粒子糾纏態(tài)的研究是國際上競爭非常激烈的領(lǐng)域。中國科技大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實驗室量子物理與量子信息研究部通過實驗成功制備出超糾纏光子薛定諤貓態(tài)，糾纏量子比特數(shù)目最高達到10個，再次刷新了糾纏態(tài)制備的世界記錄。此前的最大光子薛定諤貓態(tài)是6個光量子比特的糾纏態(tài)，也是這個研究部創(chuàng)造的。同時，該工作還演示了薛定諤貓態(tài)在超精細位相測量方向的應(yīng)用。該成果發(fā)表在2010年5月出版的Nature Physics上。審稿人評價，該工作是一個實驗杰作，在光學(xué)量子計算和量子度量學(xué)方面有著重要的意義。

如何進一步高效地擴展糾纏量子比特數(shù)目是量子信息領(lǐng)域的一個嚴峻的挑戰(zhàn)。實驗室潘建偉、陳增兵、彭承志等研究人員意識到光子具有多種量子自由度，每個量子自由度在合適的條件下都有可能定義1個量子比特，理論上這些不同的自由度之間也可形成糾纏，即所謂的超糾纏。該想法提供了一種有效擴大量子糾纏這一重要資源的途徑。隨后根據(jù)這個想法開展了細致的探索，完美地實現(xiàn)了由5個光子極化狀態(tài)和空間狀態(tài)相干疊加形成的10個量子比特薛定諤貓態(tài)，并在此基礎(chǔ)上演示了基于糾纏的相位超精細分辨。這一成果表明，我國在多粒子糾纏研究領(lǐng)域繼續(xù)保持了國際領(lǐng)先水平。這項工作已引起國際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。歐洲物理學(xué)會新聞網(wǎng)站在該工作的電子預(yù)印本出現(xiàn)時即以“物理學(xué)家建立糾纏新記錄”為題具體報道了這一工作，稱贊該工作是“發(fā)展實用性量子計算機的重要突破”。

我國實現(xiàn)16公里自由空間量子態(tài)隱形傳輸

量子態(tài)隱形傳輸是一種全新的通信方式，它傳輸?shù)牟辉偈墙?jīng)典信息，而是量子態(tài)攜帶的量子信息，它是未來量子通信網(wǎng)絡(luò)的核心要素。利用量子糾纏技術(shù)，需要傳輸?shù)牧孔討B(tài)如同科幻小說中描繪的“超時空穿越”：在一個地方神秘地消失，不需要任何載體的攜帶，又在另一個地方神秘地瞬間出現(xiàn)。這一奇特現(xiàn)象引起了學(xué)術(shù)界和公眾的廣泛興趣。由中國科技大學(xué)和清華大學(xué)組成的聯(lián)合小組，成功實現(xiàn)了16公里的量子態(tài)隱形傳輸，這個距離是目前世界紀錄的20余倍。該實驗首次證實了在自由空間進行遠距離量子態(tài)隱形傳輸?shù)目尚行?，向全球化量子通信網(wǎng)絡(luò)的最終實現(xiàn)邁出了重要一步。6月1日出版的英國Nature Photonics雜志以封面文章發(fā)表了這一成果。

催化基礎(chǔ)理論研究取得重要突破

大連化學(xué)物理所催化基礎(chǔ)國家重點實驗室納米和界面催化研究組傅強、馬丁和包信和，與理論催化研究組李微雪等合作，借助貴金屬表面與單層氧化亞鐵薄膜中鐵原子的強相互作用所產(chǎn)生的界面限域效應(yīng)，結(jié)合表面科學(xué)實驗和密度泛函理論計算的研究結(jié)果，成功地構(gòu)建了表面配位不 飽 和 亞 鐵 結(jié) 構(gòu) （Coordinatively Unsaturated Ferrous，CUF）。這種界面限域的CUF中心與金屬載體協(xié)同作用，在分子氧的低溫活化過程顯示出非常獨特的催化活性，應(yīng)用于富氫氣氛下一氧化碳選擇氧化 （CO PROX），在質(zhì)子膜燃料電池（PEMFC）實際工作條件下（60℃—80℃，水蒸氣和CO2存在），成功地實現(xiàn)了燃料氫氣中微量CO的高效去除。這一工作以Report形式發(fā)表在5月28日出版的Science上，美國C&E News和英國Chemistry World同時對這一工作進行了報道。

在這一高效的催化體系中，貴金屬鉑除了提供CO吸附位之外，另一個非常重要的作用就是像生物酶中的蛋白配體一樣，通過與鐵的強相互作用提供了一種納米界面限域機制，穩(wěn)定了具有高活性的CUF結(jié)構(gòu)，并在反應(yīng)中實現(xiàn)了催化循環(huán)。依據(jù)這一概念，該研究組正在進一步尋找合適的襯底材料（如納米結(jié)構(gòu)碳材料、復(fù)合材料等），使其能發(fā)揮與貴金屬鉑類似的功能，從而實現(xiàn)這類催化劑中貴金屬的替代。同時，由此發(fā)展起來的“界面限域催化”概念，為更深入地理解多相催化反應(yīng)機制和創(chuàng)制新的納米催化體系提供了重要的理論基礎(chǔ)和科學(xué)指導(dǎo)。

碳納米管生物復(fù)合材料電驅(qū)動性能研究獲新進展

蘇州納米技術(shù)與納米仿生所助理研究員胡穎在陳韋研究員指導(dǎo)下，采用簡單的溶液超聲混合、蒸發(fā)成膜的方法，制備了碳納米管/殼聚糖（chitosan）復(fù)合物薄膜，其中高導(dǎo)電的碳納米管在不導(dǎo)電的殼聚糖體中形成了均勻的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。當在懸空平放、兩端固定的長條狀薄膜上施加低壓交流信號時，可以觀察到其發(fā)生上下振動，并且復(fù)合物薄膜產(chǎn)生的電-振動位移（波形、頻率）和所施加的電信號的波形和頻率都保持一致。該結(jié)果表明，通過控制所施加的電信號可以實現(xiàn)復(fù)合材料的可控電-驅(qū)動。其產(chǎn)生的機理被證實為碳納米管的電-熱能量轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的復(fù)合物的熱膨脹和收縮。碳管生物復(fù)合材料的可控電驅(qū)動性能的發(fā)現(xiàn)和深入研究，可為電驅(qū)動材料在人工肌肉、仿生微型機器人、微流道控制系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展起重要的推動作用。

研究成果已在ACS Nano網(wǎng)絡(luò)版發(fā)表，同時美國納米技術(shù)與納米科學(xué)網(wǎng)Nanowerk在新聞聚焦欄目 （Spotlight）中以 Carbon nanotube/biopolymer composites show promise as artificial muscles為題進行了報道和評價。

超大孔分子篩合成工作取得新進展

大連化學(xué)物理所田志堅、張維萍、徐云鵬研究員等，采用離子熱法合成出一種新型超大孔磷酸鋁分子篩。結(jié)構(gòu)解析和組成分析表明，其為20元環(huán)超大孔的-CLO結(jié)構(gòu)，是目前已知的最大孔徑結(jié)晶磷鋁分子篩。這種新型分子篩以“潔凈能源國家實驗室”名稱命名為 DNL-1 （Dalian National Laboratory Number 1）。

目前絕大多數(shù)的晶體分子篩材料的孔徑尺寸都小于8?，這極大地限制了它們對有機大分子的處理能力。因此，新型超大孔分子篩材料的合成具有重要的理論和實際意義。新合成的DNL-1具有13?的20元環(huán)超大孔徑開口和30?的立方超籠，其在分離、催化、氣體存儲等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

近年來，田志堅領(lǐng)導(dǎo)的研究組圍繞分子篩的合成和應(yīng)用進行了大量研究工作。其中離子熱合成分子篩研究取得了較為突出的創(chuàng)新性進展，系列研究結(jié)果先后發(fā)表在JACS、Angew.Chem.、Chem.Eur.J.等刊物上。離子熱法合成DNL-1的成功為超大孔分子篩的合成提供了一種新的思路。相關(guān)研究內(nèi)容作為內(nèi)封面文章發(fā)表在最近一期的德國Angew. Chem.Int.Ed.上。審稿人和編輯部評價該結(jié)果的重要性處于該刊文章的“Top 10%”。

成功合成新的碳同素異形體——石墨炔

化學(xué)所有機固體院重點實驗室，利用六炔基苯在銅片的催化作用下發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，成功地在銅片表面上通過化學(xué)方法合成了大面積碳的新的同素異形體——石墨炔（graphdiyne）薄膜。研究結(jié)果還證實石墨炔是由1，3-二炔鍵將苯環(huán)共軛連接形成二維平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的全碳分子，具有豐富的碳化學(xué)鍵、大的共軛體系、寬面間距、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和半導(dǎo)體性能。所獲得的石墨炔單晶薄膜具有較高的有序度和較低的缺陷，薄膜電導(dǎo)率為：10-3—10-4S·m-1。這種碳的新同素異形體的發(fā)現(xiàn)，使得受國際科學(xué)界高度重視的碳材料“家族”又誕生了一個新的成員。石墨炔特殊的電子結(jié)構(gòu)將在超導(dǎo)、電子、能源以及光電等領(lǐng)域具有潛在、重要的應(yīng)用前景。該項研究結(jié)果發(fā)表在Chem.Commun.上，被認為是碳化學(xué)的一個重要進展，它將為大面積石墨炔薄膜在納米電子的應(yīng)用開辟一條道路。該論文一經(jīng)發(fā)表，就被編輯選為Showcasing，文章網(wǎng)上出版后，立即被評為HOT article，并在一個多月中點擊率排名第一。

仿生體系分子組裝研究系列成果

化學(xué)所膠體、界面與化學(xué)熱力學(xué)院重點實驗室研究人員近幾年來一直致力于“仿生體系分子組裝”方面的研究，并取得了系列研究成果，在Chem.Soc.Rev.上發(fā)表了題為Self-assembly and application of diphenylalanine-based nanostructures的綜述文章，系統(tǒng)地介紹了該小組近幾年來在肽基分子組裝方面的工作，并被選為該期的封面論文。

該課題組基于分子仿生的概念，利用不同肽作為自組裝基元，構(gòu)筑了一系列肽基納米結(jié)構(gòu)，由此組裝的肽納米結(jié)構(gòu)材料在應(yīng)用方面展示出其獨特的優(yōu)勢，如在生物醫(yī)藥領(lǐng)域用于組織工程、藥物輸運、生物成像和生物傳感等。其也可作為模板材料用于各種各樣功能性納米結(jié)構(gòu)的制備。肽分子自組裝可在分子水平上進行設(shè)計和功能化，從而控制組裝體的形狀和結(jié)構(gòu)，這有利于理解生物體里一些結(jié)構(gòu)的形成和調(diào)控現(xiàn)象。在某些條件下，這樣的肽分子能夠自組裝成納米纖維，最終形成宏觀的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。另外，發(fā)展了一些新的構(gòu)建策略，制備生物有機-無機復(fù)合材料。例如，將陽離子寡肽與熒光量子點結(jié)合制備生物兼容的三維膠體球，可用于活體細胞的標記；與多價陰離子結(jié)合構(gòu)建適應(yīng)性的雜化超分子網(wǎng)絡(luò)，可用于多種尺度客體材料的包封，在藥物控釋方面有潛在的應(yīng)用。

基于共軛聚合物的疾病基因和蛋白檢測新技術(shù)取得進展

近年來，化學(xué)所有機固體重點實驗室的科研人員設(shè)計、合成了系列新型水溶性共軛聚合物探針，基于給體-受體之間的能量轉(zhuǎn)移或電子轉(zhuǎn)移機制，實現(xiàn)了重大疾病相關(guān)的基因以及蛋白質(zhì)的高靈敏識別與檢測，為重大疾病的早期診斷提供了新思路。

最近，他們撰寫了水溶性共軛聚合物在生物檢測領(lǐng)域的綜述，發(fā)表于Chem.Soc.Rev.。在該篇論文中，作者結(jié)合國內(nèi)外該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，重點綜述了近年來利用共軛聚合物熒光探針在DNA與蛋白質(zhì)檢測和傳感、熒光成像以及生物器件構(gòu)筑3個方面的研究進展，其在重大疾病早期高靈敏診斷、藥物設(shè)計以及個體化用藥等方面具有重要應(yīng)用前景。

知覺學(xué)習(xí)研究取得重要成果

中國科技大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實驗室和生命科學(xué)學(xué)院周逸峰研究組與美國南加州大學(xué)呂忠林教授通過合作研究，揭示了知覺學(xué)習(xí)可以引起初級視皮層細胞相應(yīng)反應(yīng)特性的改變。

知覺學(xué)習(xí)是個體從外界環(huán)境中提取信息提高能力的過程，反映了成年神經(jīng)系統(tǒng)可塑性。為了揭示知覺學(xué)習(xí)的生理學(xué)基礎(chǔ)，該合作研究結(jié)合心理物理學(xué)測量和麻醉狀態(tài)下胞外單細胞記錄的方法，分別檢驗了貓對比度辨別訓(xùn)練對知覺表現(xiàn)和神經(jīng)元的對比度敏感方程的影響。他們發(fā)現(xiàn)，訓(xùn)練顯著提高了貓對其空間頻率在訓(xùn)練空間頻率附近光柵的知覺對比敏感度，且訓(xùn)練眼效果更強。與行為學(xué)評測一致的是，訓(xùn)練組貓V1區(qū)神經(jīng)元的平均對比敏感度顯著高于未訓(xùn)練組。對于所有的訓(xùn)練組和非訓(xùn)練組貓，來自單個神經(jīng)元的對比敏感度方程與行為學(xué)測定的知覺對比敏感度方程高度相關(guān)。研究結(jié)果表明，行為學(xué)測定的知覺對比敏感度改善歸因于訓(xùn)練誘導(dǎo)的V1區(qū)細胞對比度增益的提高。國際著名學(xué)術(shù)期刊Current Biology以專題論文（featured article）形式發(fā)表了上述成果。

研究發(fā)現(xiàn)帕金森氏病可能的發(fā)病機制

生物物理所王志珍院士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組與焦仁杰研究組合作，利用果蠅的PD模型進行研究，發(fā)現(xiàn)組蛋白去乙?；?（HDAC6）在帕金森氏病發(fā)生過程中起關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用。在果蠅PD模型中把HDAC6基因進行缺失突變之后，PD癥狀包括多巴胺神經(jīng)元死亡、視網(wǎng)膜退變和運動障礙都顯著加重。同時標志性的包涵體由于HDAC6的缺失而顯著減少，可溶性的寡聚體卻明顯增多。

研究結(jié)果表明，HDAC6對PD病的發(fā)生具有顯著的抑制作用，同時揭示了包涵體對PD的保護作用而寡聚體才是真正的致病原因。這一發(fā)現(xiàn)為人類PD病的預(yù)防和治療提供了新的潛在靶點。研究成果發(fā)表在2010年7月1日出版的Molecular Biology of the Cell上，論文被該期刊評為The paper of the year，美國細胞生物學(xué)會的網(wǎng)站InCytes進行了報道。為此，Communicative and Integrative Biology期刊的主編Frantisek Baluska教授還專門邀請王志珍院士和焦仁杰研究員為該期刊撰寫review文章。

發(fā)現(xiàn)判斷干細胞多能性的分子標準

動物所周琪研究員和遺傳與發(fā)育生物學(xué)所王秀杰研究組合作,利用長期積累的大量具有不同發(fā)育潛能的小鼠ES和iPS細胞系，系統(tǒng)地分析了這些細胞的編碼基因、小分子RNA和蛋白質(zhì)表達譜，發(fā)現(xiàn)了一組在胚胎干細胞和具有完全多能性的iPS細胞中高表達，在僅具有部分多能性的iPS細胞中不表達或表達水平極低的一個關(guān)鍵基因組區(qū)域。通過多種細胞系證明，位于該區(qū)域內(nèi)基因與microRNA簇的表達與細胞多能性狀態(tài)和發(fā)育潛能呈正相關(guān)，因此可以用來作為判斷干細胞和iPS細胞多能性水平的分子標記。 此發(fā)現(xiàn)于 4月 9日在 Journal of Biological Chemistry（JBC）在線發(fā)表后，即受到國際同行的普遍關(guān)注。美國生物化學(xué)與分子生物學(xué)協(xié)會對此成果發(fā)表了專題報道，并被Science Daily等數(shù)十家國外媒體轉(zhuǎn)載。此工作在JBC在線發(fā)表后不久，Nature也在線刊發(fā)了美國科學(xué)家Konrad Hochedlinger研究組的研究工作，他們在小鼠基因組的同一區(qū)域獲得了與此成果一致的結(jié)論，進一步證明了此成果的正確性和科學(xué)意義。6月18日出版的JBC以封面文章形式刊發(fā)了該研究成果。此項研究首次發(fā)現(xiàn)了可以用來判斷小鼠干細胞多能性水平的關(guān)鍵基因決定簇，對于干細胞多能性水平?jīng)Q定機理的研究和干細胞的臨床應(yīng)用具有重要的促進作用。

誘導(dǎo)多能干細胞機理研究取得重要突破

廣州生物醫(yī)藥與健康研究院裴端卿率領(lǐng)的研究組揭示了形成誘導(dǎo)多能干細胞的重編程過程的啟始機制。他們發(fā)現(xiàn)四個重編程因子協(xié)同作用，在抑制維系成纖維細胞特征的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子Snail和Tgfb信號傳達的同時激活表皮細胞特征基因表達，啟動間充質(zhì)-表皮細胞轉(zhuǎn)換過程（MET），從而打開了通向多能干細胞的道路，啟動體細胞重編程為多能干細胞的過程。該發(fā)現(xiàn)不僅是誘導(dǎo)多能干細胞機理研究突破性里程碑，也為繼續(xù)改進誘導(dǎo)多能干細胞技術(shù)提供了理論依據(jù)。該成果已經(jīng)被Cell雜志社列為重要成果之一，準備在podcast專欄進行重點介紹，為此特意采訪了裴端卿研究員。Cell Stem Cell也特別將該文發(fā)表日期選在第8屆國際干細胞大會的開幕當天在線發(fā)表，以突顯其重要性。研究結(jié)果發(fā)表在6月18日出版的Cell Stem Cell上。

鞘氨醇磷酸酯調(diào)控機制研究再結(jié)碩果

上海藥物所蔣華良研究員、羅成副研究員與美國弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)Sarah Spiegel教授合作，繼2009年在Science發(fā)表 “鞘氨醇磷酸酯（Sphingosine-1-phosphate, S1P）調(diào)控機制的研究”后，綜合運用計算生物學(xué)方法和實驗技術(shù)首次發(fā)現(xiàn)S1P是腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子2 (Tumour necrosis factor(TNF)receptor-associated factor 2, TRAF2)生理調(diào)節(jié)輔助因子。S1P最初發(fā)現(xiàn)與細胞生長的調(diào)節(jié)有關(guān)，它是一種存在于細胞核中具有生物活性的脂質(zhì)信使，由鞘氨醇激酶亞型1（SphK1）產(chǎn)生。S1P通過TRAF2調(diào)控TNF-a和NF-кB信號通路，進而參與一系列炎癥、抗凋亡和免疫反應(yīng)。該研究還闡明了S1P調(diào)控NF-кB信號通路的機制：S1P通過特異性結(jié)合在TRAF2的N-末端RING功能域上，激活其E3泛素化連接酶活性，進而催化完成RIP1蛋白上63位賴氨酸相連的多泛素化修飾。泛素化的RIP1可以通過招募并磷酸化激活I(lǐng)KK復(fù)合物，最終激活NF-кB信號通路。該研究圓滿解釋了SphK1和S1P如何參與調(diào)控炎癥、抗凋亡和免疫反應(yīng)，發(fā)揮細胞保護作用的機制，揭開了科學(xué)家長期探索的謎底。研究論文發(fā)表在6月24日出版的Nature上。

無包膜dsRNA病毒入侵機制研究取得新進展

武漢病毒所水生病毒及結(jié)構(gòu)與功能研究學(xué)科組與美國加州大學(xué)洛杉磯分校的科研人員合作，以無包膜的雙鏈RNA病毒——草魚呼腸孤病毒（Grass Carp Reovirus,GCRV）為研究模型，采用單顆粒低溫冷凍電子顯微技術(shù)構(gòu)建了GCRV感染性亞病毒顆粒（ISVP）高分辨率的原子模型，此模型包括膜穿透蛋白VP5和3種核心蛋白的6種構(gòu)象異構(gòu)體近5 000個蛋白殘基，突破性地揭示了病毒入侵過程中膜穿透蛋白由靜息(dormant)狀態(tài)到起動（Priming）狀態(tài)轉(zhuǎn)換的動態(tài)過程。這一創(chuàng)新性發(fā)現(xiàn)為進一步研究病毒入侵機制以及相關(guān)病毒性疾病的防治提供了重要的依據(jù)。Cell最近以封面文章發(fā)表了無包膜dsRNA病毒入侵機制研究的新進展。

目前，相關(guān)研究工作正進一步推進與展開。通過構(gòu)建突變的外衣殼蛋白基因重組克隆，在體外表達帶有功能位點突變的外衣殼蛋白及進行與核衣殼的體外包裝，以期對無包膜病毒進入細胞的分子機制獲得更深入的了解，最終達到阻斷病毒感染的目的。

新的蘑菇毒素可能是云南不明原因猝死的罪魁禍首

30多年來在云南北部每年都發(fā)生幾十例甚至更多的不明原因猝死，大多發(fā)生在7—9月雨季。中國疾病預(yù)防控制中心研究人員曾光、施國慶懷疑食用小白菌是主要致死原因。昆明植物所劉吉開課題組的博士生周忠玉經(jīng)過長時間仔細深入的研究，嘗試了多種方法，最終分離鑒定出了新的非蛋白質(zhì)氨基酸，動物實驗證明了其毒性成分 （見周忠玉博士論文，2010）。楊祝良研究員證實該菌是一新種。隨后，中國疾病預(yù)防控制中心的專家對其進行干預(yù)，印刷了大量宣傳冊，并動員其防控體系力量及時警告人們不要食用該菌。干預(yù)效果明顯，2009年只出現(xiàn)了極少數(shù)的猝死報告。相關(guān)成果發(fā)表在Science上。

化學(xué)生態(tài)學(xué)研究取得重要進展

昆明植物所植物化學(xué)與西部植物資源持續(xù)利用國家重點實驗室黎勝紅研究組從唇形科植物米團花 （Leucosceptrum canum）的腺毛中發(fā)現(xiàn)一類新奇骨架的二倍半萜化合物L(fēng)eucosceptroids A和B，利用NMR和X-ray等方法證實了它們的結(jié)構(gòu)，通過生物活性測試發(fā)現(xiàn)，該類化合物對植食性昆蟲具有較強的拒食活性，并對植物病原菌有明顯的抑制活性。定量分析發(fā)現(xiàn)，該類化合物在米團花的葉片和腺毛中的含量與它們的拒食中濃度相當或更高，足以阻止植食性昆蟲對該植物葉片的取食，表明二倍半萜化合物在該植物中具有重要的防御病蟲害的功能。該研究首次從植物中發(fā)現(xiàn)此類新奇骨架的二倍半萜化合物，首次發(fā)現(xiàn)植物腺毛能合成和貯存二倍半萜化合物，首次發(fā)現(xiàn)二倍半萜化合物與植物的防御功能相關(guān)。相關(guān)論文發(fā)表在近期出版的Angew.Chem.Int.Ed.上，并獲得審稿者一致給予Highly important的評審意見。

中外科學(xué)家成功克隆水稻增產(chǎn)關(guān)鍵基因

遺傳與發(fā)育生物學(xué)所李家洋院士和中國水稻研究所錢前研究員帶領(lǐng)的科研團隊經(jīng)過數(shù)年的聯(lián)合攻關(guān)，最終克隆了控制水稻株型的關(guān)鍵基因即理想株型基因IPA1/OsSPL14。通過調(diào)控該基因，可使水稻的分蘗數(shù)減少，穗粒數(shù)增加，從而顯著增加水稻產(chǎn)量。IPA1基因的克隆和分子機制的闡述是水稻株型研究領(lǐng)域的又一個重要突破。IPA1為水稻高產(chǎn)育種提供了重要的功能基因，具有廣泛的應(yīng)用前景。5月23日，英國Nature Genetics雜志在線報道了上述成果。日本一個研究小組的類似結(jié)果同時發(fā)表在該刊上。美國Science雜志ScienceNOW專欄對該研究給予了高度評價，國際水稻研究所的水稻遺傳學(xué)家Hei Leung認為“這是闡述產(chǎn)量性狀遺傳調(diào)控的出色研究”，并建議可將該基因進一步導(dǎo)入各種栽培稻品種中，在不同環(huán)境條件下開發(fā)其增產(chǎn)潛力。

基于生物分子構(gòu)象變化的生物傳感策略研究獲進展

如何實現(xiàn)生物分子在傳感界面上的偶聯(lián)，并充分發(fā)揮生物分子高特異性的識別能力是生物傳感器領(lǐng)域當前的關(guān)鍵問題。針對這一問題，上海應(yīng)用物理所物理生物學(xué)實驗室樊春海課題組采用了基于分子構(gòu)象變化的傳感策略，取得了很好的效果，相繼在JACS、Angew.Chem.、Adv.Mater.等國際著名雜志發(fā)表了一系列研究論文。

最近，權(quán)威化學(xué)綜述雜志Accounts.Chem.Res.發(fā)表了該課題組撰寫的邀請綜述文章。上海應(yīng)用物理所物理生物學(xué)實驗室在生物傳感器領(lǐng)域中有多年的研究積累，研究人員在研究綜述中系統(tǒng)闡述了該課題組利用DNA分子構(gòu)象變化發(fā)展的新型生物傳感策略，以及該策略在電化學(xué)DNA生物傳感器、核酸適配體傳感器、基于納米金粒子的可視化檢測等方面的應(yīng)用。

有關(guān)高原低氧適應(yīng)遺傳研究論文在PNAS發(fā)表

北京基因組所曾長青研究組與英國、愛爾蘭和美國的研究人員合作，發(fā)現(xiàn)了藏族人群能夠適應(yīng)高海拔地區(qū)低氧環(huán)境，并且免于罹患高原疾病的一個重要遺傳機制——EPAS1基因的多態(tài)性。相關(guān)研究成果已于6月7日在PNAS網(wǎng)絡(luò)版發(fā)表。

為了揭示導(dǎo)致藏族人低血紅蛋白濃度的遺傳變異，科學(xué)家們在海拔3 200米以上的3個不同地區(qū)共收集了200多份藏族世居樣品，通過對基因組數(shù)據(jù)進行分析，并與人類基因組國際單體型圖（HapMap）計劃中居住在低海拔地區(qū)的漢族人群基因組數(shù)據(jù)進行比較，發(fā)現(xiàn)位于2號染色體上“EPAS1基因”的選擇信號最為強烈，特別是該基因的多態(tài)性與藏族人群的低血紅蛋白濃度密切相關(guān)。目前，科學(xué)家們還在對EPAS1基因的多態(tài)性進行深入研究。該成果已引起國內(nèi)外眾多媒體的多方關(guān)注，研究論文也被Popular Mechanics和Ann Gibbons of Science等雜志進一步跟蹤報道。

在岫巖隕石坑發(fā)現(xiàn)大量柯石英

廣州地球化學(xué)所研究員陳鳴小組最近在位于遼東半島北部岫巖縣蘇子溝鎮(zhèn)丘陵山區(qū)一個環(huán)狀地質(zhì)構(gòu)造中發(fā)現(xiàn)了大量超高壓礦物柯石英。大量超高壓礦物柯石英的發(fā)現(xiàn)為該坑的撞擊起源提供了確鑿證據(jù)。

岫巖隕石坑中柯石英產(chǎn)出在距離地表近300米深的撞擊角礫巖中。陳鳴等人觀察到岫巖隕石坑中柯石英主要以自形晶、樹枝晶及球狀晶形式產(chǎn)出在撞擊形成的二氧化硅玻璃中，該坑柯石英晶體最大粒度達20微米以上，針狀晶體長達40微米，這是目前在隕石坑中發(fā)現(xiàn)的最大粒度柯石英。這項研究成果首次揭示了沖擊變質(zhì)成因柯石英從二氧化硅熔體中結(jié)晶的機制；根據(jù)柯石英從熔體中結(jié)晶的特點，修正了過去提出的沖擊變質(zhì)成因柯石英形成的壓力范圍；揭示了高壓二氧化硅熔體性質(zhì)是導(dǎo)致柯石英極快生長速率的重要因素之一。國際學(xué)術(shù)期刊Earth.Planet.Sc.Lett.發(fā)表了陳鳴等人有關(guān)岫巖隕石坑中柯石英發(fā)現(xiàn)的論文。據(jù)介紹，在我國近30年的隕石坑科研歷史中，這是第一篇在國際學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表的有關(guān)中國隕石坑研究的科學(xué)論文，表明了岫巖隕石坑研究得到了國際科學(xué)界的肯定。該成果給沖擊變質(zhì)理論特別是高壓礦物的形成機制和隕石撞擊坑的壓力溫度歷史研究帶來新的啟示。

農(nóng)藥殘留檢測研究取得新成果

目前，探索土壤、地下水、食品中的農(nóng)藥殘留的新檢測手段，正受到廣泛關(guān)注，但要實現(xiàn)集靈敏度高、選擇性大與低成本為一體的簡單易行的檢測方法是相當困難的。合肥物質(zhì)科學(xué)院智能所王進副研究員與其合作者孔令濤博士后等人，利用一維金納米顆粒獨特的光學(xué)特性，合成了不同長寬比的一維金納米顆粒，進行了無碳鏈的環(huán)糊精修飾，在最接近金表面的區(qū)域富集農(nóng)殘分子，依據(jù)拉曼特征指紋峰，對農(nóng)殘分子進行識別探測。該項成果運用了表面增強拉曼技術(shù)，借助于納米尺寸的貴金屬表面特殊的拉曼增強效應(yīng)，選取了特定長寬比的一維納米金顆粒，形象地作為光棒起到了對進出光子的放大作用，以起到增強待測農(nóng)殘分子的拉曼振動信號。進一步通過金棒表面環(huán)糊精的修飾對農(nóng)殘分子進行富集選擇，可以形象地比喻為鎖匙效應(yīng)，即某些待測農(nóng)殘分子被有效地捕捉進入環(huán)糊精的口袋中，借此克服了農(nóng)藥殘留檢測中靈敏性與選擇性的難題。在上述工作基礎(chǔ)上，研究組還將進一步合成設(shè)計不同杯腔的有機物對具有特殊光學(xué)特性的貴金屬納米顆粒進行修飾、組裝，以實現(xiàn)對農(nóng)藥殘留的超敏感檢測。相關(guān)論文已發(fā)表在J. Mater.Chem. 上 ， 并 特 別 被 Chemical Technology作為 Application Highlights，加以專題報道(www.rsc.org/Publishing/ChemTech/ Volume/2010/06)，同時還在其電子期刊Chemistry World上進行了新聞報道。

制備出碳納米管夾持的金屬原子鏈

金屬所先進炭材料研究部博士生湯代明和尹利長助理研究員在成會明、劉暢研究員的指導(dǎo)下，與固體原子像研究部馬秀良研究員、韓國成鈞館大學(xué)Young Hee Lee教授等合作，利用碳納米管的納米尺度中空管腔，填充和承載金屬納米棒并保護其不被氧化。進而在透射電子顯微鏡（TEM）下通過電子束輻照選擇性剝離包覆金屬納米棒的碳層，并利用樣品局部的熱應(yīng)力或STM-TEM樣品臺原位施加的拉應(yīng)力制備碳納米管夾持的金屬原子鏈。利用高分辨TEM和第一原理計算研究了鐵原子鏈的形成過程，發(fā)現(xiàn)表面能驅(qū)使的沿（110）面的滑移和扭折是其形成的重要機制。原位研究了碳納米管夾持鐵原子鏈器件的電輸運特性，發(fā)現(xiàn)其電導(dǎo)呈量子化；利用第一原理方法研究了碳納米管夾持金屬原子鏈的電子結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)二者形成牢固的共價鍵結(jié)合，鐵原子鏈具有半金屬特性。以上結(jié)果表明，在與碳納米管鍵合、連接后，金屬原子鏈仍保持其獨特的物理性質(zhì)。將碳納米管夾持鐵原子鏈的制備思路延伸至其它金屬，成功地制備出碳納米管夾持的FeNi合金原子鏈及鉑原子鏈器件。該研究為金屬原子鏈的制備和集成提供了新思路，所制備的碳納米管夾持金屬原子鏈可望在納電子和自旋電子器件中獲得應(yīng)用。同時，該研究表明，由于具有獨特的準一維中空管狀結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)性能和良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，碳納米管可望作為納米尺度的電、力傳導(dǎo)材料等在納米結(jié)構(gòu)和器件的構(gòu)建中發(fā)揮重要作用。相關(guān)研究論文已發(fā)表在PNAS上。

太陽能熱聲發(fā)電技術(shù)研究取得重要突破

理化技術(shù)所低溫與制冷工程研究中心羅二倉課題組近期在太陽能直接驅(qū)動熱聲發(fā)電技術(shù)研究方面取得重要突破。理化所及其在深圳成立的中科力函熱聲工程技術(shù)公司近日研制出國際上第一個采用太陽能直接驅(qū)動的熱聲發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由太陽能高溫集熱聚光器、熱聲發(fā)動機以及往復(fù)直線發(fā)電機3個單元構(gòu)成，輸出電功率設(shè)計峰值1kW。經(jīng)過初步組裝調(diào)試，整機系統(tǒng)現(xiàn)已成功工作，并有數(shù)百瓦的電力輸出。目前，國外熱聲發(fā)電的最高功率僅為58W，為美國Los Alamos國家實驗室研制，采用電加熱器作為模擬熱源。

我國甲醇制烯烴技術(shù)再獲重大突破

由大連化學(xué)物理所甲醇制烯烴國家工程實驗室開發(fā)的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代甲醇制烯烴工業(yè)化技術(shù)（DMTO－II）取得重大突破。5月19日，這項工業(yè)化試驗技術(shù)在陜西省華縣通過72小時現(xiàn)場考核，專家認為各項數(shù)據(jù)達到預(yù)期指標，技術(shù)先進可行，建議盡快工業(yè)化推廣應(yīng)用。

50噸/日的DMTO-Ⅱ技術(shù)工業(yè)化試驗采用工業(yè)化生產(chǎn)的催化劑，于4月30日開始甲醇進料，5月4日甲醇反應(yīng)副產(chǎn)物循環(huán)轉(zhuǎn)化單元投料，5月12日8時單程轉(zhuǎn)化率以及乙烯+丙烯選擇性達到預(yù)期指標。經(jīng)數(shù)百小時連續(xù)穩(wěn)定運行后，5月16—19日進行了72小時現(xiàn)場考核與標定，結(jié)果表明甲醇轉(zhuǎn)化率接近100%，與DMTO技術(shù)相比，乙烯+丙烯選擇性、甲醇單耗及催化劑消耗等各項技術(shù)指標均有較大幅度改進，標志著新一代技術(shù)開發(fā)取得了突破進展。

中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會委托的專家通過現(xiàn)場考核，認為各項技術(shù)指標先進可靠，是在DMTO技術(shù)基礎(chǔ)上的進一步創(chuàng)新，也是我國煤制烯烴技術(shù)取得的又一次重大進展，對發(fā)揮煤炭資源優(yōu)勢，發(fā)展中國甲醇制烯烴新型煤化工具有重大的戰(zhàn)略意義。

“巢湖水污染治理與富營養(yǎng)化綜合控制技術(shù)及工程示范”取得標志性成果

國家重大水專項“巢湖水污染治理與富營養(yǎng)化綜合控制技術(shù)及工程示范”項目針對巢湖東部水源區(qū)水質(zhì)改善，研發(fā)與集成了周邊污染源的系統(tǒng)控制、不同類型入湖河流水質(zhì)改善及其河流生境修復(fù)以及多項湖內(nèi)水質(zhì)改善技術(shù)，取得了重要的標志性成果，達到了削減入湖污染負荷、改善水源地水質(zhì)的目標。

項目原創(chuàng)了廠區(qū)生活污水三相生物膜處理技術(shù)，包含氧化溝與三相生物膜耦合技術(shù)、反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化技術(shù)、曝氣與反應(yīng)器流態(tài)優(yōu)化技術(shù)、耦合反應(yīng)器高效低耗穩(wěn)定運行技術(shù)和氧化溝與三相生物膜耦合技術(shù)，該裝置具有很好的產(chǎn)業(yè)化前景。

項目組研發(fā)了一種以木霉、青霉等多種秸稈降解微生物為有效成分的秸稈快速降解菌劑；沿入湖河流，分別實施了“厭氧+人工濕地”和“固定化微生物+擋水壩+導(dǎo)水墻+去污植物+人工凈水草”污水治理工程，構(gòu)建了塘水“厭氧仿生塘+兼性塘+生物塘”聯(lián)合處理工程，形成了一套農(nóng)村面源污染的綜合控制技術(shù)體系，使入湖河流的TN、TP、COD等污染負荷分別削減36.8%、81.9%和38.1%。針對水源地周邊磷自然背景值較高、山體裸露區(qū)磷輸出大的特點，集成了植物定植塊技術(shù)和水體密實性底泥的植物適生性物理改良技術(shù)，構(gòu)建了陡坡、緩坡山體生態(tài)修復(fù)以及多塘系統(tǒng)磷攔截示范工程，有效控制巢湖富磷背景區(qū)的磷流失入湖。在水源地湖濱帶，基于藍藻水華的預(yù)測，集成了藍藻攔截與陷阱處置技術(shù)，研發(fā)了基于藍藻光合活性的環(huán)保絮凝材料，集成了生態(tài)混凝土護坡技術(shù)和植被生長的必需物質(zhì)的添加技術(shù)，達到穩(wěn)固護坡和植被生長的目的。在湖泊水源地，為進一步凈化水質(zhì)，集成了包括風(fēng)能/太陽能發(fā)電、微曝氣和復(fù)合植物浮床的污染物強化凈化技術(shù)；實施了水源地生態(tài)修復(fù)，重建了岸線長度200米沖刷岸帶基底，實施植物栽種及直立硬質(zhì)護岸生態(tài)修復(fù)中試工程，研發(fā)了復(fù)合植物浮床，建成了面積近15公頃的水質(zhì)生物調(diào)控中試示范工程區(qū)，綜合改善水質(zhì)的效果十分明顯。

該成果共申請仿生式藍藻收集鏟、鰓式藍藻裝置、水樣分層采樣器、水生植物分布區(qū)流速測量設(shè)備、自由組合抗風(fēng)浪漂浮濕地和可控式抗風(fēng)浪浮床的構(gòu)建等發(fā)明專利共9項，實用專利12項，發(fā)表文章20篇，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的巢湖集中式水源地水質(zhì)改善成套技術(shù)體系。

“天然氣水合物開采綜合模擬實驗系統(tǒng)”通過現(xiàn)場驗收

由廣州能源所李小森研究員主持的中科院重大科研裝備研制項目——“天然氣水合物開采綜合模擬實驗系統(tǒng)”于5月27日通過了中科院計劃財務(wù)局組織的現(xiàn)場驗收。專家組一致認為，該項目的各項技術(shù)指標及研制內(nèi)容均已達到或超額完成，該實驗系統(tǒng)屬原創(chuàng)性成果，處于國際領(lǐng)先水平，同意通過驗收。

這套系統(tǒng)是國際上第一套中試規(guī)模的三維天然氣水合物開采綜合模擬實驗系統(tǒng)，它實現(xiàn)了天然氣水合物的成藏、基礎(chǔ)物性測量、開采模擬以及相關(guān)地質(zhì)穩(wěn)定性評價等幾大功能。系統(tǒng)有效體積118升，最高工作壓力25MPa，具有可視化功能，可完成水合物藏聲學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、地球化學(xué)和地球物理等基礎(chǔ)物性的探測；能夠模擬在不同地質(zhì)構(gòu)造的實際水合物藏的成藏過程；能夠在不同井網(wǎng)布置下完成降壓法、熱激法、注化學(xué)劑法、二氧化碳置換法和聯(lián)合開采方法以及新型開采方法等天然氣水合物開采實驗?zāi)M研究。利用本系統(tǒng)的模擬結(jié)果結(jié)合相似理論分析，能夠真實地模擬開采海底及凍土帶水合物藏的真實產(chǎn)氣率、開采效率和能量效率等關(guān)鍵參數(shù)。該模擬實驗系統(tǒng)的測試和控制手段先進，功能齊全，規(guī)模也是當前國際上最大的，適用于天然氣水合物開采方案的研究；同時它又是一個模塊化設(shè)計的天然氣水合物研究的共享實驗平臺。

2010年7月25日