发布时间:2018-03-21 08:33 原文链接: 中科院科研进展2017

  Ce基非晶合金的形成机理研究进展

  非晶形成的机理以及热力学、动力学和结构对非晶形成能力的影响是材料科学的重要问题之一,目前也是非晶材料和物理领域研究的重点方向之一。物理所汪卫华小组与美国North Carolina大学Wu Yue研究小组合作,采用核磁共振NMR 27Al 方法系统研究了微量元素Co掺杂对Ce基非晶形成能力的影响。研究结果证明铈基非晶材料是由Al为中心的20面体cluster密堆组成的,这些cluster 的几何对称性对非晶形成能力有重要影响。微量元素Co掺杂对Ce基非晶形成能力的影响与Al原子所在位置的对称性Co掺杂影响显著改变相关联,这表现为27Al NMR 测得的四极矩频率随着Co掺杂明显下降。该项结果对于人们从微观结构的角度认识非晶合金的形成能力,探索新的非晶材料具有重要意义。相关成果发表在 Phys. Rev. Lett.上。

  单分子自旋态的量子调控进展

  物理所高鸿钧研究组与谢心澄研究员及英国合作者利用低温扫描隧道显微镜及扫描隧道谱,在对吸附在金表面的磁性分子酞菁铁的测量中,发现了Kondo温度高于室温的Kondo效应,并发现分子中心铁原子在金表面的吸附位置对Kondo效应影响很大。他们发现酞菁铁分子在金表面存在两种吸附取向,虽然在分子中心测量的扫描隧道谱显示两种分子取向都存在Kondo效应,但是彼此却存在很大差别。这种差别主要表现在:根据Fano理论拟合的Kondo温度,以及扫描隧道谱在费米面附近的线型。第一性原理计算及实验测量表明,两种取向的分子中心铁原子吸附在金表面的位置不同。他们的理论分析表明,分子中心铁原子在金表面的吸附位置不仅影响局域自旋与自由电子耦合相互作用的强弱,而且还会影响扫描隧道谱测量中隧穿电子的通道。这是首次报道吸附位置对单分子Kondo效应的调控作用。该结果为单分子自旋态的量子调控提供了新思路。相关成果发表在Phys. Rev. Lett.上。

  中美科学家揭示了自旋涨落和关联与高温超导的密切关系

  铜氧化合物高温超导体的机理问题是凝聚态物理中最具挑战性的问题之一,对它的理解和认识将导致超导理论乃至固体物理的重大突破。物理所闻海虎小组与美国合作者在此方面取得重要进展,揭示了自旋涨落和关联与高温超导的密切关系。他们选择电子型掺杂的高温超导体PrLaCeCuO,在克服了很多的技术障碍之后,在宽温区测量到高质量的超导态比热数据,并准确获得了凝聚能随磁场的演化关系。利用中子散射实验测量了磁激发谱上的共振峰,发现它被磁场压制的规律与比热测量到的超导凝聚能随磁场的变化规律完全一致。磁场高于上临界磁场以后,超导凝聚能和磁共振峰同时消失,随之出现的是反铁磁长程有序。实验结果说明,高温超导与磁涨落和磁关联的密切关系,同时也说明配对是非同寻常的。此外,超导和反铁磁长程序相互竞争,它们是磁涨落导致的两种不同基态。这些重要发现将大大促进高温超导机理的认识和发展。该成果发表在PNAS上。

  有机半导体材料的设计、合成和场效应晶体管研究取得新进展

  近年来,TTF衍生物作为有机半导体材料在有机场效应晶体管中的应用引起了人们极大的兴趣。为改善场效应晶体管的电性能和器件的加工性能,化学所有机固体院重点实验室的研究人员首先设计、合成了苯基无取代的线性苯并双TTF化合物,并用溶液法制备了它们的OFET器件。这是第一次用低聚TTF化合物(双TTF化合物)为活性层制备OFET器件,也是用溶液法制备TTF衍生物薄膜器件的有益尝试。 Chem. Comm.将该论文选为“Hot Paper”,并以“有机场效应晶体管的新起点”(New horizons for organic field-effect transistors)为题进行了评论。在此工作的基础上,研究人员又设计、合成了一类新型的TTF衍生物:二苯并TTF二酰亚胺。该类化合物具有刚性、平面的 p 体系,适中的给电子能力和丰富的衍生物种。场效应器件测试显示:二苯并TTF二酰亚胺衍生物是一类高性能的空气稳定的p型半导体材料。该论文在Adv. Mate.上发表后,被自然出版集团的网络周刊以Research Highlights形式报道。相关研究成果申请了中国发明专利。

  兰州重离子加速器冷却储存环取得重大进展

  近代物理所承建的国家大科学工程——兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)工程实验环调束取得重大进展,储存束流的强度超过了设计指标,创造了国际回旋加速器+冷却储存环组合系统加速离子种类、最高能量和束流强度的新纪录。路甬祥院长为此发去电贺。HIRFL-CSR工程主要建设内容包括注入线、主环(CSRm)、放射性束分离器、实验环(CSRm)、实验探测装置、兰州重离子加速器(HIRFL)原有装置改造和建安工程等。这个大科学工程将为我国核物理、强子物理、原子物理和高能量密度物理的基础研究和重离子辐照材料、生物(重离子治癌)及空间辐射等应用研究提供先进的实验条件。它的建成体现了我国综合科技实力的提高。

  可控制备多功能化的导电聚苯胺空心微球研究取得新进展

  化学所有机固体重点实验室的研究人员在具有自主知识产权的“无模板”法制备微/纳米结构导电聚合物的基础上,在没有添加任何有机或无机酸掺杂剂的条件下,通过改变氧化剂的氧化还原电位,成功地实现了导电聚苯胺纳米纤维尺寸的可控制备,并总结出定性的经验公式,为导电聚合物纳米结构的自组装和可控的制备开辟了一条简单、易行的方法。随后,他们选择有机氟磺酸为掺杂剂,用无模板法制备了具有仿红毛丹结构的空心聚苯胺微球,并提出了分别以氟磺酸的球形胶束和苯胺盐的胶束为模板的协同效应的自组装机理。该导电聚苯胺空心微球表现出优异的超疏水性能,不仅提高了导电聚苯胺的导电率的稳定性,而且还能保护腔体中的生物材料等不被污染和破坏。在生物、药物等的无能量损失传输、微反应器、可控分离和释放等领域具有广泛的应用前景。相关研究结果发表在最新出版的Adv. Mater.上,并被选为封面文章。

  生物分子马达的分子组装取得新进展

  化学所胶体、界面与化学热力学院重点实验室的研究人员与德国马普学会胶体界面研究所合作,利用分子组装的方法和分子仿生的概念,在流体表面或生物基质中,进行仿生物膜结构的有序组装,通过对组装膜的结构与功能进行调控,使组装体系在某种程度上具有生物膜的功能。这些组装的仿生体系在作药物和基因的输送与可控释放方面有潜在的应用前景。在上述工作的基础上,利用层层组装技术制备了尺寸和渗透性可控的中空聚电解质微胶囊,利用分子组装技术将从植物中提取的生物分子马达(ATP酶)组装到磷脂修饰的微胶囊上。研究表明组装后的体系使ATP酶保留其生物活性,通过改变体系的pH值控制跨膜质子流的梯度与强度,进而控制体系中ATP的合成。同时组装的中孔聚电解质微胶囊可用作合成ATP的生物存储器。该研究工作所建立的新的活性分子仿生体系,有助于进一步帮助研究ATP酶在生物体系中的功能以及构造新的纳米生物器件。研究成果发表在近期出版的Angew. Chem. Int. Ed.上。

  我国科学家发现SIRT1蛋白可以调控胰岛素敏感性

  缓解胰岛素抵抗是目前防治2型糖尿病的主要途径之一。SIRT1以前有报道在长寿、糖代谢和胰岛素的分泌中起重要作用,但SIRT1对于胰岛素敏感性的调控还不太清楚。上海生命科学院营养科学所翟琦巍研究组研究发现SIRT1蛋白水平在胰岛素抵抗的细胞或组织中被下调,并且下调或抑制SIRT1可以导致胰岛素抵抗。而上调SIRT1的蛋白水平,在已经发生胰岛素抵抗的情况下,可以改善胰岛素的敏感性。相似地,SIRT1的激动剂白藜芦醇也可以改善胰岛素的敏感性。小鼠实验表明,较低剂量的白藜芦醇(2.5毫克/公斤体重/天)可以显著改善长期高脂饮食导致的胰岛素抵抗。进一步的深入研究表明SIRT1对于胰岛素敏感性的调控是通过在染色质水平下调PTP1B基因的转录来实现的。该研究结果为2型糖尿病的防治提供了重要线索。该成果刊登在10月份出版的Cell Metabolism上。

  用量子点构建生物分子马达体系检测病毒取得进展

  生物物理所乐加昌研究组和理化技术所唐芳琼研究组在用“生物分子马达——ATP酶”来制备多种颜色的量子点生物传感器方面取得重要进展。他们首先将含载色体的细胞标定上绿色或者橙色对pH敏感的量子点,每一种载色体再与连接了不同病毒抗体分子的ATP酶结合;橙色的量子点对应疱疹病毒,绿色的量子点对应H9流感病毒。当一定量的病毒溶液分别加入到绿色和橙色的感应体系中,抗体抗原的作用激活ATP酶,可以将质子从载色体中泵到外面,对pH敏感的量子点的荧光强度就发生变化。尤为重要的是当绿色和橙色的生物传感器混合在一起的时候,它们可以独立地检测自己对应的病毒分子而没有任何干扰。这一点的重要意义在于,人们可以将这样的生物传感应器混合在一起,同时检测多种不同的病毒。该研究成果发表在J.Phys.Chem.。这一发现加快了对于分子马达与量子点的杂交体生物传感器应用步伐,发展光学编码新技术对生物的对多种生物目标测定的应用具有极高的理论价值。Nature Nanotechnology杂志在线评论:该成果对于复杂体系中多目标的即时监测具有重要价值。

  我科学家在T细胞抑制天然免疫细胞炎症反应方面取得突破性进展

  天然免疫系统是人体抵御病毒入侵的第一道防线,在病毒感染的数小时内,天然免疫系统首先识别病毒并产生抗病毒的干扰素,同时产生炎症反应。经典的免疫调控理论证明,这种天然免疫反应对于数天后产生的T细胞免疫并清除病毒感染起着至关重要的调控作用。生物物理所唐宏研究组和海外团队付阳心研究组通过多年的研究, 发现在肝炎病毒感染的极早期(<2天),未被激活的T细胞对于控制天然免疫细胞产生的炎症反应期至关重要的抑制作用。病毒感染适应性免疫系统缺陷的裸鼠或剔除T细胞后的小鼠,小鼠因天然免疫系统被激活导致的炎症因子飙升而死亡;过继性输入T细胞或者进一步剔除自然杀伤细胞(NK)后小鼠重新存活,炎症反应也得到了有效抑制。这一发现加深了人们对于炎症反应的认识,并提出了T细胞参与天然免疫反应的负性调控的新理论。这一发现同时对于临床上深入了解病毒性感染的炎症反应和病毒清除机理,免疫低下病人(新生儿,老年人,器官移植患者或艾滋病人)机会性感染的控制具有极高的理论价值。研究成果在线发表于9月23日的Nature Medicine上。

  离子通道研究再获新进展

  作为现代临床医学的主要难题之一,慢性痛诱发和维持的机制至今不清。上海生科院神经所徐天乐研究员领导的课题组,继2005年在Neuron上发表了ASICs是介导缺血诱导海马皮层神经细胞损伤的重要分子后,最近段波、伍龙军等人发现:在一种慢性痛模型(外周炎症)中,脊髓背角神经元中ASIC1a的蛋白表达量明显增加。行为学实验表明,在这种慢性痛模型中,抑制脊髓背角ASIC1a通道或降低其蛋白表达,都产生明显镇痛效果;而这一系列处理,却不影响对照组正常动物的生理性痛反应。通过与第四军医大学唐都医院陈军教授课题组合作,进一步发现ASIC1a通道之所以参与病理性痛觉传递,是因为过高表达的ASIC1a通道增加了整体动物脊髓背角神经元的兴奋性和可塑性,最终导致中枢神经系统敏感化和慢性痛。上述研究结果揭示了生物体内痛觉诱发和维持的一种新机制,并且提示脊髓背角的ASIC1a通道可能成为研究镇痛药物的新靶点。该研究成果于10月10日在线发表于Journal of Neuroscience上。

  我科学家提出分子相互作用网络系统进化形成新模式

  昆明动物所遗传资源与进化国家重点实验室(筹)何静等,研究了脊椎动物motilin/ghrelin荷尔蒙及其受体基因家族的进化历史,揭示了ghrelin/GHSR信号通路系统的保守性,以及新的motilin/MLNR信号通路系统的演化形成机制。由此他们提出了分子相互作用网络系统进化形成的一种模式:新功能关系形成之前,通常存在基因共享,即一种分子参与到多个过程、多种分子间相互作用。基因重复产生了新的组分,其中一个被征募与已经存在的分子形成新的分子间相互作用,从而分化形成新的网络关系;另一个则维持原有的网络关系,并产生了功能的专化。这项工作对于理解复杂的分子相互作用网络系统的形成机制提供了新的线索。该成果于近期发表在Molecular Biology and Evolution网络上。

  新型手性膦?蛳亚磷酰胺酯配体的合成和应用研究取得新进展

  ?茁?蛳芳基和?茁?蛳烷氧基取代的?琢?蛳烯醇酯膦酸酯的催化不对称氢化是不对称催化研究中的热点,也是挑战性的课题之一。到目前为止尚未发现催化剂能有效地催化该类底物的氢化。大连化物所郑卓研究小组在最新的研究中,发展了一个新的基于四氢萘胺骨架的手性膦?蛳亚磷酰胺酯配体并应用于?琢?蛳烯醇酯膦酸酯的不对称催化氢化反应中。研究结果表明,新的手性膦?蛳亚磷酰胺酯/Rh配合物对各种类型的?琢?蛳烯醇酯膦酸酯都显示出极高的立体选择性(98.9%—99.9%ee)和催化活性(S/C达到 2000)。这是目前该类底物氢化反应中最高效、适用范围最广的催化体系,对手性膦酸酯的合成和工业应用具有重要意义。研究结果发表在近期出版的Angew. Chem Int. Ed.上。

  人眼安全自拉曼全固态激光器技术取得重大突破

  由福建物构所林文雄研究员领导的研究小组在国家重大科技计划项目支持下,经过3年多的技术攻关,近期完成了人眼安全自拉曼全固态激光器的研制。该项目采用了“复合异性腔自拉曼结构”等多项单元专利技术和系统集成创新技术,获得了10Hz重频、2ns窄脉冲、31.8mJ能量的1538nm激光输出,该研究水平比国际同类研究提高了近一个数量级,使该系统技术进入实用化阶段。该研究成果发表在Optics Letters上,随即引起国际同行的高度关注,被2007年6月出版的美国Photonics Spectra杂志编委作为特邀文章加以报道。

  量子点单光子发射器件研究获得重要突破

  单光子源发射器件是实现量子密码通信至关重要的核心器件之一。如何得到一种稳定的、高效的、可靠的单光子源已经成为量子通信和量子密码实用化的一个瓶颈。要解决上述问题,迫切需要研制出高性能的单光子发射器件。半导体所超晶格国家重点实验室相关研究人员成功实现了量子点的单光子发射:8K温度下脉冲激光激发InAs单量子点,采用HBT (Hanbury Brown-Twiss) 延时复合计数光谱测试系统观察到波长932纳米的单光子发射,发射速率大于10KHz。这是国内半导体量子点单光子发射器件研究的重要进展。这一突破性进展是制备高性能微腔量子点耦合结构单光子发射器件迈出的关键一步。

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