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“抽刀斷水水更流”？不，是“激光切水出圖案”

在你眼中，水是什么形狀？有什么樣的面孔？狂野波濤？平靜湖面？堅(jiān)韌？自由？柔情？科學(xué)家告訴你，水可以是餅狀的！

“天下莫柔弱于水，而攻堅(jiān)強(qiáng)者莫之能勝，以其無(wú)以易之?！比绾务Z服水并為我所用，自古以來(lái)就是一門(mén)學(xué)問(wèn)。近年來(lái)，微量水的圖案化和流動(dòng)控制在材料科學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注。當(dāng)下，控制微量水形貌和流動(dòng)的主要手段是預(yù)先加工固體通道，但由于水的無(wú)序性和流動(dòng)性，精準(zhǔn)加工水仍存在挑戰(zhàn)。

近日，西安交通大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院仿生工程與生物力學(xué)研究所用疏水性的SiO2納米顆粒包覆在水的表面構(gòu)建了厚度為亞毫米級(jí)的水餅，成功實(shí)現(xiàn)“激光切水”的構(gòu)想并制造出多種“水圖案”。他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究了水的體積對(duì)水餅面積、水餅厚度對(duì)切割可行性及水餅厚度、激光掃描速度對(duì)加工精度等影響，得到了優(yōu)化后“激光切水”的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，激光切水加工的微流控芯片精度可達(dá)350mm。他們應(yīng)用激光切割機(jī)成功加工出十字交叉通道、分散型通道、陣列型通道、彎曲通道、集成型通道、螺旋通道等常用的微流控芯片。

在應(yīng)用層面，通過(guò)激光切割水制備的微流控芯片具有開(kāi)放、透明、透氣等特點(diǎn)，在化學(xué)、健康、材料科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域展示出應(yīng)用潛力。

新一代靜止氣象衛(wèi)星如何幫到光伏發(fā)電？

太陽(yáng)能資源評(píng)估是高效利用光伏資源的重要前提，迫切需要高時(shí)空分辨率太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)。地面站點(diǎn)可提供長(zhǎng)期且精度較高的觀測(cè)數(shù)據(jù)，但站點(diǎn)分布稀疏，空間覆蓋嚴(yán)重欠缺；再分析資料可提供時(shí)空覆蓋完整的全球格點(diǎn)化數(shù)據(jù)，但時(shí)空分辨率較粗，精度較低，不能滿足精細(xì)資源評(píng)估需求。

“風(fēng)云四號(hào)”是我國(guó)新一代靜止軌道氣象系列衛(wèi)星，該系列衛(wèi)星的設(shè)計(jì)目的是滿足中國(guó)氣象局2020年前后的業(yè)務(wù)應(yīng)用和服務(wù)需求。風(fēng)云四號(hào)系列的首發(fā)星（FY-4A）作為科研試驗(yàn)星，已于2016年12月14日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。搭載在新一代靜止氣象衛(wèi)星的光譜成像儀顯著提升了光譜、時(shí)間和空間分辨率，可反演獲得公里/分鐘級(jí)地表太陽(yáng)輻射，為太陽(yáng)能資源評(píng)估提供了新手段，在光伏太陽(yáng)能能源發(fā)展領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。

近日，中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所施紅蓉博士等聯(lián)合哈爾濱工業(yè)大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院和中國(guó)氣象局衛(wèi)星氣象中心合作，利用風(fēng)云四號(hào)A星（FY-4A）光譜成像儀數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)方法構(gòu)建了中國(guó)地區(qū)高時(shí)空分辨率（4km/15min）地表太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)集，進(jìn)一步基于光伏模型鏈，獲得了中國(guó)地區(qū)光伏有效輻射資源分布圖，表明中國(guó)西北地區(qū)最大年有效輻射能超過(guò)1700 kWh/m2。

可以生長(zhǎng)的薄膜！新型高性能熱電材料+1

近年來(lái)，全球范圍內(nèi)加快推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型，研究開(kāi)發(fā)新能源的技術(shù)路線逐漸清晰，其中，熱電材料就展現(xiàn)出十分廣闊的應(yīng)用前景。作為一種功能性材料，熱電材料利用固體內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)熱能和電能直接相互轉(zhuǎn)換，其兩大應(yīng)用方向是溫差發(fā)電和溫差制冷。

磁性材料體系中有很多重要且有趣的物理現(xiàn)象，比如鼎鼎大名的“反常能斯特效應(yīng)” （anomalous Nernst effect）。正常能斯特效應(yīng)需要在強(qiáng)磁場(chǎng)下才能實(shí)現(xiàn)，而反常能斯特效應(yīng)則能巧妙“繞”過(guò)上述缺陷。具體來(lái)說(shuō)，反常能斯特效應(yīng)是一種橫向熱電效應(yīng)，它指鐵磁材料在受溫度梯度影響時(shí)產(chǎn)生的一種與溫度梯度方向和自發(fā)磁化方向相垂直的電勢(shì)差。在熱電器件應(yīng)用方面，基于反常能斯特效應(yīng)制作出來(lái)熱電模塊具有良好的延展性與方向性，獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。一直以來(lái)，如何提升鐵磁材料中的反常能斯特效應(yīng)都是熱電材料領(lǐng)域的研究難題。

中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心磁學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室M03組沈保根院士團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于新型永磁材料的探索研究。近期，該團(tuán)隊(duì)對(duì)Fe-Pt系永磁薄膜中的反常能斯特效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。他們發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e3Pt合金薄膜在室溫下具有巨大的反常能斯特效應(yīng)，約為Fe薄膜的10倍。該研究利用Pt 5d態(tài)與Fe 3d態(tài)之間存在的較強(qiáng)的共價(jià)雜化，及較強(qiáng)的自旋—軌道耦合作用，借助分子束外延技術(shù)（MBE）生長(zhǎng)了Fe3Pt薄膜，并利用高分辨透射電子顯微鏡對(duì)樣品進(jìn)行表征，顯示了Fe3Pt薄膜的高質(zhì)量外延生長(zhǎng)。另外，通過(guò)測(cè)量Fe3Pt的ANE發(fā)現(xiàn)其反常能斯特系數(shù)Syx相比于FePt提高了近4倍，這令該材料在無(wú)外磁場(chǎng)下的新型熱電器件方面顯示出極大應(yīng)用潛力。

一段肺炎鏈球菌的“耐藥演進(jìn)史”徐徐展開(kāi)

肺炎鏈球菌可導(dǎo)致肺炎、腦膜炎等多種疾病，多重耐藥肺炎鏈球菌的流行增大了其感染的治療難度，了解多重耐藥菌的形成和發(fā)展規(guī)律對(duì)于耐藥的控制至關(guān)重要。目前我國(guó)缺少大規(guī)模的肺炎鏈球菌分子流行病學(xué)及全基因組數(shù)據(jù)分析，對(duì)于多耐藥克隆在我國(guó)形成和演化規(guī)律的研究仍不充分。

細(xì)菌耐藥表型分為多耐藥（MDR）、泛耐藥（XDR）、全耐藥（PDR）。多耐藥（多重耐藥）指病原體對(duì)3類及以上抗菌藥物同時(shí)耐藥/不敏感，目前臨床常見(jiàn)病原菌幾乎都是多耐藥菌；泛耐藥指除1—2類抗菌藥物外，幾乎對(duì)所有類別抗菌藥物不敏感，所謂的“超級(jí)細(xì)菌”即為泛耐藥菌；全耐藥指目前臨床應(yīng)用的所有類別抗菌藥物中的所有品種均不敏感，目前臨床上尚未發(fā)現(xiàn)全耐藥菌。

近日，微生物研究所馮婕團(tuán)隊(duì)與北京大學(xué)第一醫(yī)院臨床藥理研究所李耘團(tuán)隊(duì)合作，系統(tǒng)闡釋了我國(guó)肺炎鏈球菌多重耐藥克隆群CC271的產(chǎn)生和演化歷史。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)時(shí)間跨度14年的1312株肺炎鏈球菌進(jìn)行了基因組測(cè)序及耐藥表型分析，與來(lái)自全球肺炎鏈球菌基因組測(cè)序計(jì)劃（GPS）的數(shù)據(jù)相結(jié)合，進(jìn)行系統(tǒng)基因組學(xué)分析。結(jié)果顯示，當(dāng)前在CC271克隆群中主導(dǎo)的兩個(gè)克?。?9F ST271-B和19A ST320），均是從同一個(gè)低耐藥的祖先克?。?9F ST271-A）中分別獨(dú)立演化而來(lái)。其中第一優(yōu)勢(shì)耐藥克隆為19F ST271-B，它對(duì)β-內(nèi)酰胺高水平耐藥，且對(duì)頭孢菌素類藥物具有尤為高的耐藥性。

這個(gè)精準(zhǔn)防治冠心病的基因風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分模型“抓早抓小”

冠心病是導(dǎo)致人類死亡的最主要疾病之一，受個(gè)體遺傳、代謝及不良生活方式的共同影響，其中遺傳因素的影響約為40%—60%。個(gè)體基因信息在一生中基本保持不變，并且早在嬰幼兒時(shí)期即可通過(guò)血液或唾液等無(wú)創(chuàng)方式采集獲得。基于此，北京基因組研究所（國(guó)家生物信息中心）汪敏先研究組與美國(guó)博德研究所Amit V.Khera研究組合作研發(fā)GPSmult模型。該模型能在生命最早期基于個(gè)體基因信息預(yù)測(cè)其未來(lái)發(fā)生冠心病的風(fēng)險(xiǎn)，從而為盡早預(yù)防與干預(yù)疾病爭(zhēng)取了廣闊的時(shí)間窗口。

科研人員在利用冠心病單族裔及單疾病遺傳關(guān)聯(lián)信息的模型基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)整合不同族裔人群背景及多個(gè)冠心病臨床危險(xiǎn)因素信息的全基因組多基因風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分新模型，其預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性超過(guò)了美國(guó)臨床預(yù)防醫(yī)學(xué)領(lǐng)域用于評(píng)估個(gè)體動(dòng)脈粥樣硬化性心血管疾病患病風(fēng)險(xiǎn)的“金標(biāo)準(zhǔn)”——美國(guó)心臟病學(xué)會(huì)/美國(guó)心臟協(xié)會(huì)合并隊(duì)列方程組，大幅提高了利用基因組遺傳信息預(yù)測(cè)個(gè)體未來(lái)患冠心病風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)確度，能夠進(jìn)一步改善約40%個(gè)體的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。

圖/視覺(jué)中國(guó)

擁有“第三種生命形態(tài)”的它們藏不住了

在微生物圈有一類神秘的成員，它是單細(xì)胞結(jié)構(gòu)，是生物圈邊界的界定者，在世界范圍內(nèi)特別是高鹽、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、極寒等嚴(yán)苛環(huán)境中廣泛分布，是同真核生物、細(xì)菌相并列的第三種生命形式，這就是古菌（Archaea）。由于它們的存在太過(guò)“低調(diào)”，所以不像前兩界那樣廣受關(guān)注，但近年來(lái)，古菌生物學(xué)迎來(lái)了一輪復(fù)興。

中國(guó)科學(xué)院微生物研究所東秀珠團(tuán)隊(duì)致力于自然界中分布最廣泛、種類最豐富的古菌類群——甲烷古菌的遺傳基因轉(zhuǎn)錄及相關(guān)機(jī)制研究，近期取得了新進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)在前期有關(guān)古菌轉(zhuǎn)錄終止的研究基礎(chǔ)上，通過(guò)建立新的全長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)，并整合dRNA-seq，Term-seq及Illumina RNA-seq，在單堿基水平確定了模式甲烷古菌的操縱子組成。研究也表明，操縱子內(nèi)部終止機(jī)制可能是古菌物種中普遍采用的一種新轉(zhuǎn)錄調(diào)控模式。