世界一流科技期刊文章精選

高新芯片

光學智能計算芯片研制

上海交通大學電子信息與電氣工程學院電子工程系鄒衛(wèi)文教授團隊與北京大學、中國科學院半導體所有關人員合作，設計并研制一款光學相干點積核計算芯片。相關成果發(fā)表于Light： Science & Applications。研究團隊利用醫(yī)學圖像重構任務作為驗證，在芯片上成功地運行了AUTOMAP（用于通用圖像重構）神經(jīng)網(wǎng)絡模型，圖像重構的質量接近32位計算機的理想水平。該研究不僅推動光學神經(jīng)網(wǎng)絡研究領域攻克實際應用難題，更為下一代智能計算技術提供了新思路。后續(xù)進一步提高芯片的器件集成規(guī)模，有望實現(xiàn)更高速、更低功耗的光學神經(jīng)網(wǎng)絡處理器，緩解智能算力需求劇增與傳統(tǒng)硬件算力受限等矛盾。

面向運動探測識別的“全在一”二維視網(wǎng)膜硬件器件

復旦大學微電子學院教授周鵬團隊與中國科學院上海技術物理研究所胡偉達研究員合作，運用新型神經(jīng)網(wǎng)絡概念設計出動態(tài)感存算一體化、可實現(xiàn)人類視覺完整功能的“全在一”器件，首次得以在時間尺度上進行圖像處理，實現(xiàn)運動探測與識別。相關成果發(fā)表于Nature Nanotechnology。硅是目前集成電路的主要載體，工藝成本較高，且常規(guī)的硅器件結構及系統(tǒng)已無法滿足智能時代產生的新需求。為克服硅材料集成密度與能耗的難題，研究團隊聚焦物性更豐富、性質更多元的二維材料。該研究中，科研人員利用視網(wǎng)膜硬件，演示了一種高效的運動探測和識別方案，在單一器件上實現(xiàn)了人類視覺的完整功能。

非線性光學材料電子結構與功能基元研究

中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室郭國聰研究員團隊在紅外非線性光學晶體材料研究方面取得新進展。相關成果發(fā)表于Materials Horizons。研究團隊通過理論計算電子局域函數(shù)的分數(shù)維度，找出了電子結構拓撲量與非線性光學效應和激光損傷閾值的唯象規(guī)律，發(fā)現(xiàn)共價性和離子性功能基元相互穿插較為均勻的晶體結構有利于獲得兼具強非線性光學效應、高激光損傷閾值的紅外非線性光學材料，并在實驗上合成出具有上述結構特征的系列化合物，這些化合物具有強的倍頻信號、高的激光損傷閾值、寬的紅外透過范圍及滿足相位匹配。

SOT型磁性存儲器研究

中國科學院微電子研究所微電子器件與集成技術重點實驗室畢沖等人與合作者在SOT型磁性存儲器（MRAM）研究領域取得進展。相關成果發(fā)表于IEEE Electron Device Letters。SOT指自旋軌道扭矩（Spin-Orbit Torque），通過測定在有無輔助磁場下的SOT效率與寫入電流方向、輔助場方向及強弱之間的關系，直接證實了支配寫入過程的SOT效率也具有本征的非對稱性。進一步研究表明，此非對稱性來源于輔助磁場對磁性功能層內部自旋排列的精細影響。基于此，研究人員測試了臨界寫入電流和SOT效率的關系，分析了寫入過程的兩種物理機制。相關的研究結果從物理機理上限定了實現(xiàn)SOT-MRAM對稱性寫入的條件。

“祖沖之二號”

中國科學技術大學中國科學院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院潘建偉、朱曉波、彭承志等組成的研究團隊與中國科學院上海技術物理研究所合作，構建了66比特可編程超導量子計算原型機“祖沖之二號”，實現(xiàn)了對“量子隨機線路取樣”任務的快速求解。相關成果先后發(fā)表于Physical Review Letters和《科學通報》?！白鏇_之二號”采用可調耦合架構，實現(xiàn)了比特間耦合強度的快速、精確可調，顯著提高了并行量子門操作的保真度。據(jù)目前已公開的最優(yōu)化經(jīng)典算法，“祖沖之二號”處理量子隨機線路取樣問題的速度比目前最快的超級計算機快7個數(shù)量級，計算復雜度較谷歌“懸鈴木”提高了6個數(shù)量級。

新型二維半導體材料性質調控研究

華東師范大學袁清紅團隊與國內外合作者發(fā)現(xiàn)，新型碳基二維半導體材料C3N具有大范圍可調帶隙、高載流子遷移率、高開關比等性質。相關成果發(fā)表于Nature Electronics。該研究揭示了雙層結構帶隙變化的本質原因是兩層C3N之間pz軌道的強耦合導致的費米能級附近的能帶劈裂大小，可以用價帶頂和導帶底波函數(shù)的重疊數(shù)目進行定量計算，并通過掃描隧道譜等實驗表征方法證實了相關理論預測。該研究還發(fā)現(xiàn)施加外部電場可以有效地調控雙層C3N的帶隙。該項研究為雙層C3N在電子、光電器件領域的應用奠定了基礎，同時也為下一代電子、光電器件材料的研究和應用提供了新思路。

可用于人機交互與機器人控制的離子導體薄膜

中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所陶虎研究員與合作者研制出基于蠶絲蛋白的自愈合離子導體薄膜，可用于極端環(huán)境中智能人機交互與機器人控制。相關成果發(fā)表于Advanced Science。該離子導體薄膜可作為應變傳感器貼敷在機械手或人手的關節(jié)處，并結合后端機器學習算法，在極端溫度下完成對1024種手勢的精確識別，并以99.7%的準確率完成對多種物體的區(qū)分與識別。同時，針對真實救援場景中可能存在的諸多尖銳物品對薄膜的損壞，該離子導體薄膜的優(yōu)秀自愈合功能可以使器件在劃傷過后快速愈合并恢復各項性能指標（15秒內），進而實現(xiàn)長期穩(wěn)定傳感和信息交互。

雙耦合協(xié)同調控的全新生長機理

北京大學物理學院凝聚態(tài)物理與材料物理研究所、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室劉開輝教授課題組與合作者提出雙耦合協(xié)同調控的全新生長機理，在藍寶石襯底上成功制備2英寸單層單晶二硫化鎢。相關成果發(fā)表于Nature Nanotechnology。與硅基芯片依賴于晶圓級單晶硅錠制備相似，實現(xiàn)二維材料芯片級應用須以大尺寸、高質量的二維單晶制備為基礎。該研究提出二維材料與絕緣襯底面內范德華耦合作用和臺階相互作用的雙耦合協(xié)同調控新機理。新制備機理適用于若干二維單晶材料的制備，并在a面藍寶石襯底上同時實現(xiàn)了單晶二硫化鉬、二硒化鎢和二硒化鉬的外延生長。

中醫(yī)藥研究

中藥二氧化硫殘留智能快檢系統(tǒng)

上海中醫(yī)藥大學中藥學院張彤教授與合作者在中藥二氧化硫殘留快速檢測方法研究中取得進展。相關成果發(fā)表于Journal of Hazardous Materials。二氧化硫殘留主要來源于藥材的硫磺熏蒸，長期食用會引起一系列不良反應如哮喘、偏頭痛等，同時如干果、蜜餞、粉絲等食品的二氧化硫超標問題也是食品安全檢查的重點。該研究設計了一款選擇性好、靈敏度高、抗干擾能力強的亞硫酸鹽特異性熒光探針I(yè)，同時利用該探針的紫外吸收，以及熒光強度變化與反應液中亞硫酸鹽的濃度的線性相關性，可實現(xiàn)溶液中亞硫酸鹽的定量分析，從而建立了中藥和食品中二氧化硫殘留的定量測定方法，檢測效率和檢測成本明顯優(yōu)于現(xiàn)有法定方法。

桑葚成分的抗癌作用研究

沈陽藥科大學陳麗霞、李華、孫德娟與合作者對黑桑的果實進行了研究，分離得到20個化合物，所有分離得到的化合物直接靶向PHGDH（3-磷酸甘油酸脫氫酶），具有抑制癌癥的作用。相關成果發(fā)表于Journal of Agricultural and Food Chemistry。黑桑（Morus nigra Linn.）為?？粕僦匾乃幱弥参镏?。黑桑果實既可入藥，又可入食。研究表明，黑桑能夠發(fā)揮抗氧化、抗炎、抗病毒等作用。論文評價了所有分離得到的化合物對PHGDH的抑制作用，發(fā)現(xiàn)其中的咖啡酸甲酯對PHGDH表現(xiàn)出顯著的抑制作用。酶抑制動力學分析表明，相對于底物3-PG，咖啡酸甲酯是一種非競爭性抑制劑，并且呈濃度依賴性抑制。

多糖的多維度化學指紋譜與心肌細胞保護作用研究

天津中醫(yī)藥大學果德安、楊文志等人聚焦人參屬中藥多糖組成與活性差異，取得了人參屬中藥（人參、紅參、西洋參、三七、竹節(jié)參、珠子參）的最新研究成果。相關成果發(fā)表于Carbohydrate Polymers。6種人參屬中藥中多糖含量差異明顯（紅參中含量最高，三七中最低），分子量分布范圍重疊度高;6種人參屬中藥多糖水解后的寡糖指紋譜相似度高，8種差異寡糖可有效區(qū)分三七與其他品種。紅參多糖對氧糖剝奪（OGD）和氧糖剝奪再灌注（OGD/R）所致的H9c2心肌細胞損傷有明顯的保護作用，以及線粒體功能增強的作用。該研究為人參屬中藥多糖的研究及開發(fā)利用提供了重要的依據(jù)。

溶瘤療法研究進展

南京中醫(yī)藥大學曹鵬團隊與揚州大學陳剛合作，開發(fā)了一種“相輔相成”的生物雜化系統(tǒng)，用于轉移性乳腺癌的“病毒-免疫”聯(lián)合治療。相關成果發(fā)表于Advanced Science。通過自然殺傷（NK）細胞負載并保護溶瘤腺病毒（Ad），具有腫瘤歸巢能力的NK細胞作為生物反應器又為溶瘤病毒的擴增與靶向釋放提供了保障;作為反饋，Ad感染后又能以STAT4-顆粒酶B依賴的形式激活NK細胞的I型干擾素信號通路，以增強其抗腫瘤活性。該雜化系統(tǒng)可以通過促進樹突狀細胞（DC）成熟及重編程巨噬細胞為M1型緩解腫瘤微環(huán)境的免疫抑制現(xiàn)象，體外、體內實驗均表明該系統(tǒng)具有良好的抗腫瘤及抗轉移活性。

多源RNA互作數(shù)據(jù)資源與分析平臺RNAInter

成都中醫(yī)藥大學中醫(yī)藥創(chuàng)新研究院陳偉教授，南方醫(yī)科大學王棟教授、蘇晞教授、黃燕教授等人合作，在生物信息學研究領域取得研究進展。相關成果發(fā)表于Nucleic Acids Research。RNA互作網(wǎng)絡對于復雜疾病研究有著重大意義。盡管已有數(shù)據(jù)庫收錄了RNA互作信息，但伴隨測序技術逐漸完善并日趨成熟，RNA互作數(shù)據(jù)大量涌現(xiàn)。該研究通過對多源RNA互作數(shù)據(jù)進行有效整合，構建了綜合性數(shù)據(jù)資源與分析平臺RNAInter，實現(xiàn)了對不同類型RNA互作數(shù)據(jù)進行查詢、分析和預測的功能。RNAInter數(shù)據(jù)庫是目前RNA相關互作領域數(shù)據(jù)量最大，涵蓋信息面最豐富的數(shù)據(jù)庫之一。

小兒熱驚厥治療的策略研究

浙江中醫(yī)藥大學陳忠教授團隊通過將Caspase-1小分子抑制劑CZL80高效負載在熱敏膠束給藥系統(tǒng)中，運用熱敏膠束高溫解散的特點，在熱驚厥發(fā)作時觸發(fā)藥物釋放進行及時治療，為小兒熱驚厥的高效治療提供了一種新策略。相關成果發(fā)表于Signal Transduction and Targeted Therapy。小兒熱驚厥是由高熱引起的發(fā)作性疾病，是嬰幼兒時期最為常見的疾病類型。該研究設計了一種基于聚乙二醇-g-聚丙烯酰胺-丙烯腈的嵌段共聚物p（AAm-co-AN）-PEG，通過調節(jié)丙烯酰胺和丙烯腈單體的比例來調控聚合物的最高臨界溶液溫度為39℃。當溫度升高至39℃以上時，膠束發(fā)生解散并快速釋放出抗炎藥物分子CZL80（Caspase-1小分子抑制劑）。

基因組測序揭示紫蘇的起源進化

中國中醫(yī)科學院中藥研究所張玉軍、陳士林與合作者組裝了高油高產紫蘇品系PF40的染色體水平高質量基因組，揭示了植物多倍化的早期影響。相關成果發(fā)表于Nature Communications。紫蘇早在戰(zhàn)國時期的《爾雅》中就有“蘇，桂荏”的描述，作為第一批列入“藥食同源名錄”的植物，紫蘇既用于治療風寒感冒、咳嗽嘔吐、魚蟹中毒等，亦常用于生鮮烹飪、腌漬上色等?；趫F隊在國內外收集的近兩百份紫蘇種質資源，揭示了四倍體紫蘇的起源與進化路徑。該研究還對紫蘇的產量、千粒重、株型、脂肪酸含量、單萜類揮發(fā)性化合物等重要農藝和藥學性狀進行了全面深入的遺傳學解析，獲得了決定其表型的關鍵基因及其變異。

馬尾藻甾醇緩解動脈粥樣硬化及其潛在作用機制

中國科學院上海營養(yǎng)與健康研究所研究員應浩研究組與合作團隊發(fā)現(xiàn)來源于羊棲菜中的馬尾藻甾醇（Saringosterol）能夠調控膽固醇代謝，有效地改善動脈粥樣硬化。相關成果發(fā)表于Marine Drugs。羊棲菜是常見的可食用褐藻，具有多種生物活性，如抵抗肥胖等。通過高脂喂養(yǎng)的ApoE-/-小鼠構建動脈粥樣硬化模型研究表明，馬尾藻甾醇干預能夠有效緩解動脈粥樣硬化，降低血清膽固醇水平，并且不會引起肝臟脂肪變性的不良反應。進一步研究發(fā)現(xiàn)，馬尾藻甾醇可以調節(jié)肝臟、小腸及巨噬細胞中LXR的靶基因的表達，促進巨噬細胞膽固醇外排和抑制膽固醇的攝取，促進肝臟中膽固醇分解代謝和分泌，減少腸內膽固醇的吸收及外排。

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