一款在零下70攝氏度條件下使用的鋰電池

新能源

一款在零下70攝氏度條件下使用的鋰電池

復(fù)旦大學(xué)夏永姚團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一款可在零下70攝氏度條件下使用的鋰電池，研究論文發(fā)表于Joule。傳統(tǒng)鋰電池在零下20攝氏度時(shí)性能只有其最優(yōu)水平的50%，零下40攝氏度時(shí)只有最優(yōu)水平的12%。俄羅斯和加拿大等極寒地區(qū)溫度低于零下50攝氏度；在太空中，溫度甚至低至零下157攝氏度。乙酸乙酯電解液和有機(jī)高分子電極讓可充電電池在零下70攝氏度的極低溫條件下工作。采用凝固點(diǎn)低、可在極端低溫條件下導(dǎo)電的乙酸乙酯作為電解液，并使用兩種有機(jī)化合物作為電極，分別為PTPAn陰極和PNTCDA陽極。這種電極使用的有機(jī)化合物不需要將鋰離子嵌入到電極的分子矩陣中，避免了低溫條件下嵌入過程變慢。

一種非鉛鈣鈦礦光電探測(cè)晶體材料

中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室羅軍華研究團(tuán)隊(duì)，制備出非鉛的英寸級(jí)高質(zhì)量單晶，相關(guān)論文發(fā)表于《先進(jìn)功能材料》。鉛基鹵素鈣鈦礦單晶具有高吸光系數(shù)、長(zhǎng)載流子遷移距離和高載流子遷移率等光電性能。該鈣鈦礦單晶材料具有寬的吸光范圍，極少的缺陷態(tài)密度以及較高的載流子遷移率；利用該單晶材料制備成的平面陣列光探測(cè)器，表現(xiàn)出良好的探測(cè)性能，對(duì)晶體本征吸收區(qū)的光輻射可以實(shí)現(xiàn)高靈敏度、快速探測(cè)。作為一個(gè)潛在的雜化半導(dǎo)體材料，其將進(jìn)一步拓展非鉛的無機(jī)/有機(jī)雜化鈣鈦礦材料在太陽能電池、光電探測(cè)等方面的應(yīng)用范圍。

摩擦起電效應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移機(jī)制

中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所首席科學(xué)家王中林基于麥克斯韋位移電流原理提出的摩擦納米發(fā)電機(jī)（Triboelectric nanogenerator，TENG）技術(shù)，可以精確地表征表面電荷密度，并可以實(shí)現(xiàn)不同溫度下的應(yīng)用。在王中林指導(dǎo)下，副教授許程、博士訾云龍、博士研究生王琦等通過設(shè)計(jì)的可以工作在高溫下的TENG，實(shí)現(xiàn)了表面電荷密度/電荷量的實(shí)時(shí)與定量測(cè)量，從而揭示了接觸起電過程中的電荷特性與根本機(jī)制；研究成果發(fā)表于《先進(jìn)材料》。此外，該研究揭示了不同材料的表面有著不同的勢(shì)壘高度，正是由于該勢(shì)壘的存在，才使得接觸起電產(chǎn)生的電荷能夠貯存于表面而不致逃逸。

MXene基一體化電極應(yīng)用于鋰硫電池

中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所二維材料與能源器件研究組（D N L21T3）吳忠?guī)浹芯繂T、先進(jìn)二次電池研究組（DNL0306）陳劍研究員及中國(guó)科學(xué)院金屬研究所王曉輝研究員合作，創(chuàng)新構(gòu)筑了全MXene基一體化硫正極，并證明其具有優(yōu)異的鋰硫電池性能，相關(guān)成果發(fā)表于ACS Nano。MXene是一類新型二維金屬碳（氮）化物納米片，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有相互連通大孔結(jié)構(gòu)以及高比表面積，可實(shí)現(xiàn)高硫載量和快的離子傳輸。制備的d-Ti3C2納米片中間層可通過物理阻擋或化學(xué)吸附作用有效阻止多硫化物穿梭效應(yīng)的發(fā)生，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的鋰硫電池性能。新策略有望在其它類型電池和超級(jí)電容器中得到廣泛應(yīng)用。

新能源

模擬核燃料小球制備研究進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所嬗變化學(xué)研究室秦芝研究員等與瑞士保羅謝勒研究所（PSI）合作，通過對(duì)溶膠凝膠過程的化學(xué)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)在室溫下通過改變料液組成可在短時(shí)間內(nèi)完成溶膠凝膠過程，研究論文發(fā)表于Ceramics International。由此提出了一種室溫即時(shí)—無冷卻混合與微波輔助加熱相結(jié)合的快速溶膠凝膠方法，用于在手套箱內(nèi)制備包含有次錒系核素的新型核燃料小球。在瑞士PSI和近代物理所分別搭建了用于制備包含有次錒系核素核燃料小球的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并成功制備了粒徑為500微米的模擬核燃料CeO2小球。該方法有效避免了次錒系核素的α和γ射線對(duì)凝膠劑的輻射分解，以及二次有機(jī)放射性廢液的產(chǎn)生。

基于陰離子交換膜的堿性燃料電池

中國(guó)科學(xué)院山西煤化所李南文研究組采用高效的“點(diǎn)擊化學(xué)”合成方法，成功制備不同結(jié)構(gòu)的季銨鹽型陰離子交換膜（包括側(cè)鏈型、梳型、側(cè)鏈/梳型等），并系統(tǒng)研究陰離子交換膜材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、膜性能與燃料電池壽命之間的關(guān)系；研究論文發(fā)表于Energy & Environmental Science。側(cè)鏈型陰離子交換膜雖然具有較高的氫氧根離子電導(dǎo)率和堿性穩(wěn)定性，但是其堿性燃料電池的壽命較短，這主要是由于膜材料中的側(cè)鏈型季銨鹽發(fā)生了降解反應(yīng)；而堿性穩(wěn)定性差的芐基三甲胺季銨鹽陰離子交換膜的燃料電池壽命較長(zhǎng)，并且在電池壽命測(cè)試前后，其化學(xué)結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生明顯變化。

一種新型高超聲速飛機(jī)氣動(dòng)布局

中國(guó)科學(xué)院力學(xué)所高溫氣體動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室崔凱、肖堯、徐應(yīng)洲和李廣利提出了一種全新的“I”型雙升力面布局，采用這種布局的飛行器可同時(shí)滿足高升阻比、高升力系數(shù)和高容積率的“三高”需求，為未來高超聲速飛機(jī)的設(shè)計(jì)開辟了一條新途徑，研究成果發(fā)表于Science China （Physics，Mechanics & Astronomy）。高超聲速飛機(jī)的飛行速度一般可達(dá)現(xiàn)有飛機(jī)的7倍以上，可大幅縮短飛行時(shí)間。飛行器的氣動(dòng)布局一般須具有“三高”特點(diǎn)，即高升阻比以保證其航程，高升力使其在高海拔巡航飛行條件下保持升重平衡，高容積率以滿足載客/載貨需求。

阻變器件電流—保持特性調(diào)控

中國(guó)科學(xué)院微電子研究所劉明院士團(tuán)隊(duì)及其合作者在陽離子基阻變器件電流—保持特性調(diào)控上取得進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表于Advanced Materials。阻變存儲(chǔ)器是一種新型的存儲(chǔ)技術(shù)，具有低功耗，高存取速度，可縮小性好及易于3D集成等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是下一代存儲(chǔ)技術(shù)的有力競(jìng)爭(zhēng)者?；?S1R單元的3D交叉陣列構(gòu)架是RRAM最具潛力的高密度集成技術(shù)方案。為保證1S1R正常工作，選擇器必須能夠提供相較于存儲(chǔ)器更高的驅(qū)動(dòng)電流。研究團(tuán)隊(duì)通過石墨烯缺陷工程控制活性電極離子向阻變功能層中注入的路徑尺寸和數(shù)量，集中化/離散化陽離子基阻變器件中導(dǎo)電通路的分布來調(diào)控其穩(wěn)定性。

醫(yī)療健康

預(yù)測(cè)鼻咽癌遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的分子標(biāo)記物

中山大學(xué)腫瘤防治中心馬駿教授團(tuán)隊(duì)在鼻咽癌分子標(biāo)記物研究方面獲得重要進(jìn)展，報(bào)道了一組mRNA分子標(biāo)簽有效預(yù)測(cè)局部晚期鼻咽癌轉(zhuǎn)移，相關(guān)研究成果發(fā)表于The Lancet Oncology。研究團(tuán)隊(duì)開展了大規(guī)模的鼻咽癌分子標(biāo)志物研究，通過表達(dá)譜芯片對(duì)接受治療后有無出現(xiàn)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的鼻咽癌組織全基因組表達(dá)水平進(jìn)行對(duì)比分析，從數(shù)萬個(gè)基因中初步鎖定137個(gè)差異表達(dá)基因，再用回歸分類器的統(tǒng)計(jì)方法從410例患者中篩選13個(gè)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移相關(guān)的基因構(gòu)建分子標(biāo)簽，將病人分為高風(fēng)險(xiǎn)組和低風(fēng)險(xiǎn)組。結(jié)果顯示，高風(fēng)險(xiǎn)組患者5年遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移率高達(dá)37%，低風(fēng)險(xiǎn)組則僅為9%。

精神分裂癥遺傳機(jī)制研究

中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所羅雄劍和陳勇彬課題組合作，發(fā)現(xiàn)GLT8D1和CSNK2B參與調(diào)控胚胎神經(jīng)干細(xì)胞的增殖和分化能力，以及神經(jīng)元的形態(tài)和突觸傳遞等生理功能，提示精神分裂癥易感遺傳變異可能通過影響GLT8D1和CSNK2B基因表達(dá)，進(jìn)而影響神經(jīng)發(fā)育，最終導(dǎo)致精神分裂癥發(fā)生，研究論文發(fā)表于《自然—通訊》。精神分裂癥是一種嚴(yán)重影響患者思維、情感和行為的常見精神疾病，目前影響了全球約1%的人口。由于病因復(fù)雜，反復(fù)發(fā)作以及大多在青壯年發(fā)病，精神分裂癥嚴(yán)重影響患者生活，同時(shí)給患者家屬和社會(huì)帶來沉重負(fù)擔(dān)。精神分裂癥的遺傳力高達(dá)0.8左右，表明遺傳因素起到關(guān)鍵作用。

維生素C可促進(jìn)髓鞘再生

中國(guó)科學(xué)院上海藥物所謝欣研究員等發(fā)現(xiàn)在藥物誘導(dǎo)的小鼠脫髓鞘動(dòng)物模型中，維生素C可以加快少突膠質(zhì)細(xì)胞（OL）的生成及髓鞘的修復(fù)，研究論文發(fā)表于發(fā)表于Glia。中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，髓鞘對(duì)神經(jīng)元功能至關(guān)重要。在一些脫髓鞘疾病如多發(fā)性硬化（MS）中，免疫系統(tǒng)攻擊自身神經(jīng)系統(tǒng)導(dǎo)致神經(jīng)髓鞘的破壞和白質(zhì)損傷。中樞神經(jīng)系統(tǒng)的髓鞘是由少突膠質(zhì)細(xì)胞纏繞神經(jīng)軸突形成。研究人員建立的少突膠質(zhì)前體細(xì)胞（OPC）向OL分化的高通量藥物篩選體系，發(fā)現(xiàn)Vc可以有效促進(jìn)OPC向OL的分化及成熟。在OPC與神經(jīng)元共培養(yǎng)體系中，Vc也可有效促進(jìn)髓鞘的包裹。

禽流感病毒H5N1發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展

中日友好醫(yī)院/首都醫(yī)科大學(xué)曹彬教授團(tuán)隊(duì)與英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院Wendy Barclay教授團(tuán)隊(duì)合作，發(fā)現(xiàn)高致病性禽流感病毒H5N1在髓系固有免疫細(xì)胞內(nèi)的快速?gòu)?fù)制是驅(qū)動(dòng)炎癥因子風(fēng)暴產(chǎn)生的重要因素，研究成果發(fā)表于PLoS Pathogens。高致病性禽流感病毒H5N1已在人群中引起散發(fā)感染10余年。該研究利用反向遺傳技術(shù)，發(fā)現(xiàn)H5N1內(nèi)部基因片段是導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)小鼠感染該病毒后大量炎癥因子產(chǎn)生的重要決定因素之一。相對(duì)人流感病毒株H1N1、H3N2內(nèi)部基因片段構(gòu)建的重組流感病毒，具有H5N1內(nèi)部基因片段的流感病毒株在髓系細(xì)胞GM-DCs具有較快的復(fù)制速率，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)大量的炎癥因子產(chǎn)生。

醫(yī)療健康

CD8+T細(xì)胞功能耗竭與禽流感H7N9感染重癥化有關(guān)

復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院/上海市公共衛(wèi)生臨床中心雙聘教授徐建青團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)外科學(xué)家合作，揭示了急性重癥流感如H7N9可以導(dǎo)致CD8+T細(xì)胞功能耗竭，從而影響H7N9感染康復(fù)，研究論文發(fā)表于《自然—通訊》。2013年新發(fā)現(xiàn)的禽源重組流感病毒H7N9致病率高，病情嚴(yán)重，致死率高（>40%），引起全球的高度關(guān)注。在流感感染早期，流感特異性CD8+T細(xì)胞的早期有效擴(kuò)增是機(jī)體抗病毒、避免發(fā)生重癥化所必須的。該研究揭示了H7N9感染導(dǎo)致重癥化的機(jī)制。同時(shí)提示，利用疫苗技術(shù)以活化抗流感病毒T細(xì)胞是預(yù)防禽流感感染重癥化的有效途徑。

急性白血病表觀治療新靶點(diǎn)

中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所王前飛團(tuán)隊(duì)聯(lián)合武漢大學(xué)黃贊團(tuán)隊(duì)，發(fā)現(xiàn)急性白血病表觀靶向治療新靶點(diǎn)，有望通過靶向酸性核磷蛋白ANP32A調(diào)節(jié)表觀遺傳修飾治療腫瘤，研究成果發(fā)表于Leukemia。研究發(fā)現(xiàn)新調(diào)控因子ANP32A通過調(diào)節(jié)表觀組蛋白H3乙?；╝cetyl-H3）修飾，促進(jìn)白血病。在急性髓系白血病（acute myeloid leukemia，AML）病人細(xì)胞中，ANP32A異常高表達(dá)，對(duì)白血病細(xì)胞增殖、生存和克隆形成具有促進(jìn)作用。研究揭示了ANP32A在白血病中作為致癌因子發(fā)揮功能；ANP32A蛋白只有249個(gè)氨基酸，結(jié)構(gòu)適合利用小分子抑制劑或多肽有效干擾其功能，可以通過靶向ANP32A調(diào)節(jié)異常升高的acetyl-H3修飾。

醫(yī)學(xué)納米機(jī)器人腫瘤治療

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家納米科學(xué)中心研究員聶廣軍、丁寶全，中國(guó)科學(xué)院院士趙宇亮課題組與美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)顏灝課題組合作，在醫(yī)學(xué)納米機(jī)器人腫瘤治療研究中取得進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表于Nature Biotechnology。利用DNA折紙術(shù)構(gòu)建智能化的分子機(jī)器，通過自組裝將“貨物”凝血酶包裹在分子機(jī)器的內(nèi)部空腔，使其與外界底物隔絕而處于非活性狀態(tài)；分子機(jī)器兩端裝載有“雷達(dá)”核酸適配體，提供靶向識(shí)別和定位功能；當(dāng)DNA納米機(jī)器人到達(dá)腫瘤血管時(shí)，納米機(jī)器上的“鎖”識(shí)別特異標(biāo)志物而發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，使得“鎖”從閉合狀態(tài)變?yōu)殚_啟狀態(tài)，納米機(jī)器由管狀結(jié)構(gòu)打開變?yōu)槠矫娼Y(jié)構(gòu)，暴露出內(nèi)部裝載的“貨物”，實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)栓塞。

彌漫型胃癌蛋白質(zhì)組研究進(jìn)展

解放軍軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)中心（北京）秦鈞研究組與北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院合作，開展彌漫型胃癌蛋白質(zhì)組研究，研究論文發(fā)表于《自然—通訊》。這種蛋白質(zhì)組分型不依賴于任何基因組信息，體現(xiàn)出作為功能直接執(zhí)行者的蛋白質(zhì)在臨床科學(xué)中所提供信息的重要性和全面性，可為精準(zhǔn)治療胃癌提供依據(jù)。胃癌從形態(tài)學(xué)上可分為腸型、彌漫型和混合型，其中彌漫型胃癌被稱為“胃癌中的胃癌”，目前尚無有效的靶向療法。有數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)胃癌每年新發(fā)病例約為68萬例，占全球發(fā)病病例的一半左右?？蒲袌F(tuán)隊(duì)篩選出與患者預(yù)計(jì)生存時(shí)間密切相關(guān)的胃癌候選蛋白藥物靶標(biāo)，為靶向治療藥物開發(fā)提供了基礎(chǔ)。