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考古研究

4億年前“鴨嘴獸古魚”的腦腔和內(nèi)耳新知提出有頜脊椎動物早期演化新框架

中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所朱幼安、盧靜、朱敏帶領(lǐng)國際聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，開展了對4億年前的澳大利亞盾皮魚類（布林達(dá)貝拉魚，俗稱“鴨嘴獸古魚”）腦腔、內(nèi)耳和內(nèi)淋巴系統(tǒng)精細(xì)解剖結(jié)構(gòu)的研究。相關(guān)成果發(fā)表于Current Biology。根據(jù)新數(shù)據(jù)，論文詳細(xì)厘定了有頜類特征矩陣，對其進(jìn)行的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基于最簡約假設(shè)的系統(tǒng)演化樹與之前假說有較大區(qū)別。在新提出的假說中，盾皮魚類確實(shí)不能構(gòu)成一個單系或自然類群，不過，有頜類可能很早就分開形成兩個大的支系，其中一個單系類群包括了我們所知的大部分盾皮魚類，另一個支系包括了現(xiàn)代有頜類和與它們關(guān)系較近但仍為盾皮魚類形態(tài)的屬種。

“鴨嘴獸古魚”（前景中央）和其他史前魚類復(fù)原圖（楊洪宇、鄭秋繪）。畫面右上方的大白鯊和人類潛水員為現(xiàn)代有頜脊椎動物的代表（圖片來源于中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所網(wǎng)站）

早期脊椎動物內(nèi)耳及內(nèi)淋巴系統(tǒng)的演化（圖片來源于中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所網(wǎng)站）

人類活動改變南海北部珊瑚礁數(shù)千年的發(fā)育模式

中國科學(xué)院南海海洋研究所陳天然研究員與澳大利亞昆士蘭大學(xué)趙建新教授等合作，在南海北部珊瑚礁發(fā)育模式研究上取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于Science of The Total Environment。研究發(fā)現(xiàn)南海北部珊瑚大量死亡、珊瑚礁的退化其實(shí)早在20世紀(jì)50年代左右就已經(jīng)發(fā)生，與“人類世大加速期”吻合。研究發(fā)現(xiàn)陸地上（被抬升）的古珊瑚礁沉積主要由鹿角珊瑚構(gòu)成，并且其年代分布于晚全新世（3000 yr BP）以來，說明數(shù)千年以來南海北部岸礁區(qū)很可能是以鹿角珊瑚為優(yōu)勢種的頂級生態(tài)模式，而“人類世大加速”后的短短50年，人類活動已經(jīng)徹底改變了珊瑚礁保持了數(shù)千年的發(fā)育模式，而逐漸“邊緣化”。

新化石澄清玉門鞘蠊的分類地位

中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所“現(xiàn)代陸地生態(tài)系統(tǒng)起源與早期演化研究團(tuán)隊(duì)”王博研究員和張海春研究員等，基于玉門鞘蠊模式種（彎脈玉門鞘蠊Umenocoleussinuatus）的模式標(biāo)本產(chǎn)地、層位及新采集標(biāo)本，通過細(xì)致的形態(tài)學(xué)研究和系統(tǒng)發(fā)育分析，提出玉門鞘蠊是網(wǎng)翅總目的一個特化的類群，與奇翅目近緣。相關(guān)成果發(fā)表于Palaeoworld。玉門鞘蠊科（Umenocoleidae）最早發(fā)現(xiàn)于甘肅酒泉盆地下白堊統(tǒng)，是當(dāng)今爭議最大的昆蟲化石類群之一。該研究不僅解決了古昆蟲學(xué)由來已久（近50年）的一個爭議，也揭示了玉門鞘蠊與原始甲蟲的相似性是趨同演化的結(jié)果。

云南思茅盆地含鉀鹽地層年代學(xué)研究及其地質(zhì)意義

中國科學(xué)院青藏高原研究所新生代環(huán)境團(tuán)隊(duì)顏茂都研究員及其合作者，揭示特提斯構(gòu)造域東南端思茅盆地勐野井組地層年代學(xué)研究進(jìn)展及其地質(zhì)意義。系列成果發(fā)表于Science China: Earth Science和《中國科學(xué): 地球科學(xué)》（中英文版）。雖然思茅盆地含鉀地層勐野井組普遍被認(rèn)為是古新統(tǒng)地層，但其年代范圍從侏羅紀(jì)至古新世不等，制約了在鉀鹽礦床關(guān)系、成鉀模式和機(jī)制等方面的認(rèn)識。該研究研究基于區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景和研究區(qū)位置，進(jìn)行思茅和呵叻盆地含鉀鹽地層的磁性地層年代學(xué)結(jié)果對比，開展了白堊世全球板塊構(gòu)造與氣候格局及區(qū)域古地理重建工作。

華南甕安地區(qū)埃迪卡拉紀(jì)陡山沱組發(fā)現(xiàn)最早的陸生真菌狀化石

中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所羅泰義研究員、南京地質(zhì)古生物研究所龐科副研究員、周傳明研究員和萬斌副研究員等國內(nèi)外聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，從我國華南甕安地區(qū)埃迪卡拉紀(jì)陡山沱組距今~6.35億年前地層中，首次報(bào)道了黃鐵礦化的真菌狀微體化石，代表了當(dāng)時已經(jīng)占據(jù)由地表水溶蝕形成的喀斯特孔洞環(huán)境的最早的真菌類生物。相關(guān)成果發(fā)表于Nature Communications。研究表明，真菌狀生物至少在距今約6.35億～6.32億年之間就已經(jīng)登上了隱秘的喀斯特溶蝕孔洞環(huán)境。它們比顯生宙萊尼燧石等環(huán)境中保存的陸生真菌化石提前了2億多年，也比最早的陸生高等植物化石記錄（隱孢子）提前了至少1億年。

類型A化石的絲體與相關(guān)的大、小球體（圖片來源于中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所網(wǎng)站）

研究區(qū)域地質(zhì)圖及柱狀圖（圖片來源于中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所網(wǎng)站）

歷史氣候變化對于喜馬拉雅山鳥類群落的影響

中國科學(xué)院昆明動物研究所鳥類學(xué)科組董鋒、楊曉君與合作者，通過重建在喜馬拉雅山地分布的288種雀形目鳥類的歷史分布動態(tài)，檢驗(yàn)?zāi)┐伍g冰期（~12萬年前，LIG）和末次冰盛期（~2萬年前，LGM）的氣候變化對山地群落演化的影響。相關(guān)成果發(fā)表于Climatic Change。這些鳥類可以通過海拔梯度上的垂直遷移來應(yīng)對LGM的氣候變化，但卻有1/3～1/2的現(xiàn)生物種在LIG期間缺少適宜分布區(qū)。這一群落周轉(zhuǎn)可能源于LIG期間氣候變異度的顯著增強(qiáng)導(dǎo)致的局域種群絕滅。研究結(jié)果表明，劇烈的氣候變化可能會突破山地垂直梯度的緩沖作用，對于理解熱點(diǎn)區(qū)域的生物多樣性起源和預(yù)測未來氣候變化的影響具有重要作用。

舊石器形態(tài)研究的新方法與新進(jìn)展

中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所李浩、貴州大學(xué)雷蕾、廣西民族大學(xué)李大偉等合作，對廣西百色盆地發(fā)現(xiàn)的手斧等大型工具進(jìn)行了詳細(xì)的三維幾何形態(tài)特征分析，探討了百色盆地手斧和手鎬工具（阿舍利大型工具中的兩種主要類型）的類型劃分、工具形態(tài)與加工技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)，以及早-中更新世之交中國古人類的技術(shù)與認(rèn)知能力發(fā)展等問題。相關(guān)成果發(fā)表于Journal of Archaeological Science: Reports。手斧等阿舍利大型工具是舊石器文化發(fā)展過程中出現(xiàn)的重要和關(guān)鍵器型，蘊(yùn)含著豐富的古人類技術(shù)、行為與認(rèn)知能力演化等信息。三維幾何形態(tài)測量方法的引入和應(yīng)用，極大提高了對于石制品復(fù)雜幾何形態(tài)特征的獲取能力。

原禾基因組研究揭示禾本科植物早期演化歷史

中國科學(xué)院昆明植物研究所李德銖研究組在竹亞科異源多倍化歷史的基礎(chǔ)上，依托中國野生生物種質(zhì)資源庫，開展了禾本科基部類群原禾屬（Pharus）的基因組測序和進(jìn)化基因組學(xué)研究。相關(guān)成果發(fā)表于The Plant Cell。揭示了P. latifolius在進(jìn)化歷史中發(fā)生了全基因組加倍事件，并且證實(shí)該加倍事件與核心類群所共享，即禾本科的ρ-WGD事件，并推斷出其發(fā)生在白堊紀(jì)（約98.2個百萬年前）。之后大約800萬年，原禾屬所代表的支系與其他核心類群發(fā)生分化。然而，ρ-WGD之后的二倍化過程在基部和核心禾草兩大支系中表現(xiàn)出巨大差異，核心禾草支系經(jīng)歷了更快的重復(fù)基因丟失和更多染色體水平的變異。

新型材料

導(dǎo)電無機(jī)正極材料助力高能量密度有機(jī)電池

中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心清潔能源實(shí)驗(yàn)室E01組索鎏敏研究團(tuán)隊(duì)，利用具有優(yōu)異電子電導(dǎo)的無機(jī)正極材料來代替非活性的導(dǎo)電碳。相關(guān)成果發(fā)表于Advanced Materials。該導(dǎo)電無機(jī)正極材料的加入，不僅可以為整個電極的反應(yīng)傳導(dǎo)電子，而且提高了電極中活性材料的占比，降低了孔隙率和吸液量，從而提升了有機(jī)電池的能量密度。作者組裝的30mAh容量的軟包電池，取得了優(yōu)異的能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性。該復(fù)合策略可適用于多種有機(jī)電極材料和導(dǎo)電無機(jī)正極材料，并且可以推廣至鈉離子、鎂離子和鋁離子電池體系，為提升有機(jī)電極材料的能量密度提供了一個實(shí)用化的途徑。

復(fù)合電極的構(gòu)建（圖片來源于中國科學(xué)院物理研究所網(wǎng)站）

PTCDA和O-ECIC電極的電化學(xué)性能（圖片來源于中國科學(xué)院物理研究所網(wǎng)站）

高壓新材料研究進(jìn)展

北京理工大學(xué)物理學(xué)院李翔教授與國內(nèi)外合作者在高壓合成PbMnO3鈣鈦礦及其電荷歧化和復(fù)雜磁性研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于Chemistry of Materials。Pb-3d過渡金屬鈣鈦礦體系表現(xiàn)出豐富的物理特性，包括鐵電性、反鐵磁性和電荷歧化等。文章利用自行研制的具有國際領(lǐng)先水平的大腔體高壓高溫裝置，在15GPa極端高壓條件下成功合成出PbMnO3鈣鈦礦，并系統(tǒng)研究了其獨(dú)特的晶格結(jié)構(gòu)和奇異物性。同步輻射X射線衍射譜、X射線吸收譜和二次諧波光譜結(jié)果表明，PbMnO3鈣鈦礦具有非極性四方結(jié)構(gòu)，同時表現(xiàn)出新奇的電荷歧化組態(tài)。

一種新型生物肌型聚氨酯

中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所朱錦、應(yīng)鄔彬、張若愚與合作者開展了聚氨酯基可拉伸電子基體研究。相關(guān)成果發(fā)表于Advanced Functional Materials?？衫祀娮悠骷呀?jīng)成為電子設(shè)備研發(fā)前沿，它們可以適應(yīng)柔軟和彎曲的形狀。受肌肉生理功能的啟發(fā)，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并合成了D和A基團(tuán)沿主鏈交替分布的聚氨酯（DA-PU），通過D-A自組裝，不僅增強(qiáng)了材料的韌性，而且實(shí)現(xiàn)了抗疲勞、抗應(yīng)力松弛、熱修復(fù)及自愈合性能。該DA-PU非常適合用做可拉伸電子產(chǎn)品的彈性基體，可以確保電子器件在復(fù)雜環(huán)境下甚至在嚴(yán)重?fù)p壞后仍然能夠穩(wěn)定工作，為今后柔性電子器件的基體開發(fā)和應(yīng)用提供了研究思路和新視角。

手性熱延遲熒光材料和圓偏振器件研究

南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院鄭佑軒教授課題組，在手性熱延遲熒光材料和圓偏振器件研究中取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于Angew. Chem. Int. Ed。新開發(fā)的手性熱活化延遲熒光螺芴分子OSFSO，其主要特點(diǎn)如下：1.分子的手性源于螺芴的季碳中心，結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性佳，高溫不消旋；2.剛性的分子結(jié)構(gòu)有效地抑制了非輻射躍遷，提升了量子產(chǎn)率；3.扭曲的分子構(gòu)象有效地縮短了Donor-Acceptor距離，從而增加了它們之間的相互作用；4.三氟甲基的引入使得LUMO電子云軌道分布不對稱，其分布更加靠近HOMO軌道，從而增加了HOMO-LUMO的空間交互，提升了發(fā)光效率。

基于智能薄膜材料構(gòu)建高斯曲率保護(hù)瞬變微結(jié)構(gòu)和瞬態(tài)電子器件

復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系梅永豐課題組題，開展了三維微型結(jié)構(gòu)在高斯保護(hù)下的非易失性變形及其在雙功能電子領(lǐng)域的應(yīng)用研究。相關(guān)成果發(fā)表于Nature Communications。受到自然界植物感性運(yùn)動的啟發(fā)，研究者將高斯保護(hù)機(jī)制運(yùn)用到微納結(jié)構(gòu)操控領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了重構(gòu)可逆的微納結(jié)構(gòu)變形，模仿了自然界中3種典型的感性運(yùn)動。在微納尺度下，基于高斯保護(hù)機(jī)制，對雙層智能材料VO2刺激響應(yīng)功能薄膜引入Cr“折痕”，誘導(dǎo)薄膜按照特定方向運(yùn)動，并儲存能量，形成非易失結(jié)構(gòu)。通過機(jī)械或熱刺激，儲存的能量被快速釋放，在4.5微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換。通過對“折痕”結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)純彎曲、反對稱彎曲和交叉彎曲。

（a）三種植物形態(tài)變形的概念概述；（b）相應(yīng)的人造微納結(jié)構(gòu)的形態(tài)變形；（c）隱蔽天線。左圖分別為Ⅰ型和Ⅱ型天線的SEM圖像。右圖分別顯示了形狀Ⅰ和形狀Ⅱ相對于頻率的回波損耗（S11）；（d）雙功能開關(guān)。左圖分別為I型和Ⅱ型開關(guān)的SEM圖像。右圖顯示了以激光照射作為開關(guān)的通斷電流變化。紅色線和藍(lán)色線分別代表形狀Ⅰ和形狀Ⅱ（圖片來源于復(fù)旦大學(xué)網(wǎng)站）

促細(xì)胞黏附功能的β-氨基酸聚合物材料

華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院劉潤輝課題組，實(shí)現(xiàn)β-氨基酸聚合物通過雙重機(jī)理促細(xì)胞黏附。相關(guān)成果發(fā)表于Nature Communication。醫(yī)用生物材料是我國高速發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)和國家的重大需求之一。研究者通過結(jié)合RGD和KRSR兩類細(xì)胞黏附多肽的結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計(jì)合成了一系列體內(nèi)穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)可調(diào)、容易制備的β-氨基酸聚合物，并利用前期構(gòu)建的低背景噪聲和高效功能分子篩選技術(shù)實(shí)現(xiàn)高通量篩選，發(fā)現(xiàn)了具有優(yōu)異骨細(xì)胞黏附功能的聚合物，并在動物實(shí)驗(yàn)中展示了的優(yōu)于商品化骨修復(fù)材料的效果。研究成果為設(shè)計(jì)新的細(xì)胞黏附功能材料提供了思路，發(fā)現(xiàn)的優(yōu)選材料有望應(yīng)用于骨修復(fù)領(lǐng)域。

人工肌肉研究進(jìn)展

哈爾濱工業(yè)大學(xué)冷勁松等與國內(nèi)外合作者研發(fā)了單極沖程、電滲泵碳納米管紗線肌肉。相關(guān)成果發(fā)表于Science。新材料正由輕質(zhì)、多功能化向智能化方向發(fā)展。針對傳統(tǒng)電化學(xué)碳納米管紗線人工肌肉（以下稱：人工肌肉）的局限性，該研究通過聚電解質(zhì)功能化的策略，實(shí)現(xiàn)人工肌肉智能材料的“雙極”（Bipolar）驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)椤皢螛O”（Unipolar）驅(qū)動，同時發(fā)現(xiàn)了人工肌肉隨電容降低，驅(qū)動性能增強(qiáng)的反?，F(xiàn)象（Scan Rate Enhanced Stroke, SRES），這一重要突破解決了人工肌肉驅(qū)動性能的電容依賴性問題，為后續(xù)設(shè)計(jì)具有無毒、低驅(qū)動電壓的高性能驅(qū)動器提供新的理論基礎(chǔ)。

高分子膠體可控合成研究

中國科學(xué)院化學(xué)研究所高分子物理與化學(xué)實(shí)驗(yàn)室劉冰研究員課題組，為聚合物膠體圓盤合成提供了有效的普適性方法。相關(guān)成果發(fā)表于Journal of the American Chemical Society。首先設(shè)計(jì)路線在環(huán)形框架的表面引入聚合物溶液，形成環(huán)形的液體殼，通過控制條件抑制Plateau-Rayleigh不穩(wěn)定性，使這些液體環(huán)不會斷裂成小液滴，僅能自發(fā)收縮，這樣的收縮通常會導(dǎo)致球形液滴的出現(xiàn)，然而在環(huán)形框架的導(dǎo)向下，液體環(huán)能收縮成可控的非球形，最終誘導(dǎo)聚合物圓盤的形成。利用該策略，所制備的聚合物圓盤形狀參數(shù)可調(diào)，該方法不依賴于特定的聚合物、溶劑或者框架，具有很好的擴(kuò)展性。