
9月7日,華南理工大學和復旦大學均在Nature刊文發表最新研究成果,其中,華南理工大學為2022年首篇Nature。9月8日,上海交通大學、哈爾濱工業大學,以及山東大學聯手清華大學在Science刊文發表最新研究成果。

華南理工大學
9月7日,華南理工大學黃飛教授、曹鏞院士、馬於光院士,南方科技大學張元竹教授、郭旭崗教授和北京大學裴堅教授等人的工作以題為「A solution-processed n-type conducting polymer with ultrahigh conductivity」的文章發表於Nature上,被認為是導電高分子研究領域取得的重大突破。其中,華南理工大學發光材料與器件國家重點實驗室唐浩然博士為第一作者,黃飛教授為通訊作者,華南理工大學為通訊單位。
黃飛教授團隊提出了一種將氧化聚合和還原摻雜相結合的方法,一鍋法簡易製備出高導電n型聚合物——聚(苯並二呋喃二酮)(PBFDO)。該聚合物具有創紀錄的電導率,並且具有優異的空氣穩定性,在無需額外的側鏈或表面活性劑的情況下可以通過與溶劑的強相互作用實現良好的溶解性和溶液加工性。此外,團隊還證明了在該聚合物中存在相干電荷輸運以及類似金屬的泡利磁矩和電磁屏蔽等特性。該材料在n型有機電化學晶體管和熱電發電機器件中展現出優異的性能,從而為這種n型導電高分子在有機電子學中的應用鋪平了道路。
論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41586-022-05295-8

復旦大學
復旦大學環境科學與工程系青年研究員王戎團隊及合作者的最新研究揭示了農作物畝產量減少對氣候變化的正反饋作用:如果全球大規模減排行動推遲到2060年及以後,依賴生物質能源作物的負碳減排技術將無法保持高實施強度,可能導致溫控目標無法達到,進而引發全球糧食風險。9月7日,相關研究成果以《生物質能源作物的推遲使用可能導致全球的氣候與食品危機》(「Delayed use of bioenergy crops might threaten climate and food security」)為題在Nature雜誌上發表,強調了開展早期減排的重要性。
研究結果表明,負碳減排技術的反饋對未來氣候變化的長期趨勢存在顯著影響,由於受氣候變化的負面效應,糧食產量和BECCS減排潛力同時下降,導致無法實現巴黎協定的2°C目標。當大規模BECCS減排行動的啟動時間推遲到2060年時,是否考慮該反饋機制對全球增溫的效應影響將達到0.8°C。當BECCS從2040年推遲到2060年開始實施,可用於負碳生物質技術的農業秸稈和能源作物的畝產量受氣候變化影響下降,導致在2200年的全球增溫從1.7°C增加到3.7°C,人均每天食品卡路里從2.1 Mcal降低到1.5 Mcal。
因而,如僅寄希望於未來遠期負碳技術的減排潛力,屆時則力有不逮,為時已晚,早期減排的啟動已迫在眉睫。可從近期可獲取的低碳技術(如太陽能、風能)入手開展減排行動,如果依賴生物質能源作物的負碳技術可在短期內實現大規模推廣,仍有較大概率減緩全球氣候變暖和減小全球糧食風險。
復旦大學環境科學與工程系碩士研究生徐思清為論文第一作者,青年研究員王戎為通訊作者,中國科學院院士、復旦大學教授張人禾、歐洲科學院院士、復旦大學教授陳建民以及復旦大學教授湯緒、王琳為重要共同作者,中科院大氣物理所、西班牙全球生態研究所、法國氣候變化中心、法國索邦大學、比利時安特衛普大學、英國約克大學、奧地利國際應用系統分析研究所參與了合作研究。該項工作得到了國家自然科學面上基金的資助。
論文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41586-022-05055-8

上海交通大學
高效鈣鈦礦太陽能電池不斷創造效率紀錄,但是其穩定性仍然面臨巨大挑戰。9月8日,學術期刊Science在線發表了上海交通大學材料科學與工程學院楊旭東教授團隊的研究成果「Transporting holes stably under iodide invasion in efficient perovskite solar cells」(高效鈣鈦礦太陽能電池在碘化物入侵下空穴傳輸的穩定化),是該領域穩定性問題研究的重要進展。材料學院博士研究生王濤為該論文第一作者,楊旭東教授為唯一通訊作者。
楊旭東教授在半導體物理、半導體材料領域耕耘了20年,在進入鹵化物鈣鈦礦材料與器件這一研究領域後,聚焦材料器件穩定性差這一國際難題,着重研究其深層機理和材料特性,對於碘離子易擴散並破壞電池性能的痛點問題,相繼在鈣鈦礦薄膜結晶(Nature 2017, 550, 92)、鈣鈦礦異質結結構穩定性(Science 2019, 365, 687)等關鍵問題上發表第一單位通訊作者論文。本次所發表的工作,是對上述科學問題的再一次挑戰,着重解決碘離子破壞空穴載流子傳輸的問題,並突破性取得了大幅提高空穴載流子傳輸效率和穩定性的成果。
論文鏈接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq6235

哈爾濱工業大學
哈爾濱工業大學深圳校區宋清海教授團隊在高純度超集成手性光源領域取得重要突破,利用手性准連續域束縛態(bound states in the continuum, BICs)實現了從自發輻射到激光的高純度、高方向性與高Q值圓偏振光發射。9月8日,研究成果以《諧振超表面手性輻射》(Chiral emission from resonant metasurfaces)為題發表在Science上。
實驗中,研究者通過傾斜反應離子刻蝕工藝製備了超表面,並對其進行了表徵,成功實現了圓偏振度為0.98,遠場發散角為1.06度的手性發射,並且由於該圓偏振光源是通過控制動量空間中的C點與局域態密度來實現的,所以手性輻射與泵浦功率無關,因此可以實現從自發輻射到激光的高純度、高Q值與高方向性圓偏振光出射。
「與傳統方式相比,手性准BICs提供了一種全新的方案,在無需自旋注入的情況下即可實現控制自發輻射和激光的光譜、遠場以及自旋角動量。」宋清海教授介紹說,這種方法可以改善當前手性光源的設計並促進其在光子系統與量子系統中的應用。
該論文第一作者為深圳校區博士生張旭東,由我校與澳大利亞國立大學合作完成,第一完成單位為我校,通訊作者為深圳校區宋清海教授與澳大利亞國立大學尤里·基夫沙爾教授。該項研究得到了國家自然科學基金委、科技部、深圳市科創委、微納光電信息系統理論與技術工信部重點實驗室、鵬城實驗室、極端光學協同創新中心等單位的支持。
論文鏈接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq7870

山東大學、清華大學
9月8日,山東大學生殖醫學研究中心陳子江院士、趙涵教授團隊聯手清華大學頡偉教授團隊,發現了人類早期胚胎翻譯調控新機制,以長文(article)形式在Science發表題為「Translatome and transcriptome co-profiling reveals a role of TPRXs in human zygotic genome activation」的文章。陳子江院士、趙涵教授和頡偉教授為本文的共同通訊作者,清華-北大生命科學聯合中心博士研究生鄒卓寧、清華大學博士研究生王秋艷、山東大學生殖醫學研究中心博士研究生張傳鑫和助理研究員侯真真為本文共同第一作者。
該研究繪製了人類卵子向早期胚胎轉變過程中的翻譯圖譜,發現了一組重要的調控人類合子基因組激活和早期胚胎發育的關鍵轉錄因子,首次報道了人類與小鼠在卵子向早期胚胎轉變過程中,翻譯水平動態變化存在物種差異。該研究為人類早期生命探索、胚胎質量評估、生殖疾病研究提供了新方向,為提高生殖健康水平和預防出生缺陷奠定了重要基礎。
論文鏈接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo7923
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