神奇的“建筑材料”助力損傷脊髓煥發(fā)生機

脊髓損傷是當(dāng)今醫(yī)學(xué)界的一大難題，常導(dǎo)致節(jié)段性脊髓組織損毀，阻斷神經(jīng)通路，引發(fā)嚴(yán)重的運動和感覺障礙，致殘率高且治療困難。隨著科技進(jìn)步，組織工程領(lǐng)域的創(chuàng)新為脊髓修復(fù)帶來新的曙光?；诟杉?xì)胞誘導(dǎo)生成的神經(jīng)類組織，因其具備突觸傳遞功能，被視為替換受損脊髓組織、重建神經(jīng)通路的潛在解決方案。

中山大學(xué)曾園山團隊聯(lián)合廣東省人民醫(yī)院李戈團隊深入探索，發(fā)現(xiàn)跨膜蛋白LINGO-1可能是引起細(xì)胞死亡和抑制突觸形成的關(guān)鍵靶點。

研究團隊借助CRISPR-Cas9技術(shù)培育出一種新型的神經(jīng)類組織——LINGO-1缺失型神經(jīng)類組織。這種組織不僅保留了神經(jīng)組織的多樣性和神經(jīng)元的功能活性，還展現(xiàn)出了強大的抗凋亡能力，為脊髓損傷修復(fù)提供了更為可靠的“建筑材料”，他們的這個發(fā)現(xiàn)在動物實驗中獲得驗證。

更為重要的是，通過PRV跨多突觸逆行神經(jīng)通路示蹤技術(shù)，研究團隊揭示了這種新穎的神經(jīng)類組織在脊髓損傷修復(fù)中的獨特作用——作為神經(jīng)元中繼器，將腦源性信息有效中繼至損傷/移植處尾側(cè)端的脊髓固有神經(jīng)元，為重建完整的神經(jīng)通路、恢復(fù)神經(jīng)功能提供了有力支持。這一發(fā)現(xiàn)不僅深化了我們對脊髓損傷機制的理解，更為脊髓損傷修復(fù)的治療策略開辟了新的方向。

通信“赫茲”起飛，實現(xiàn)8K無壓縮高清直播

太赫茲通信具有高帶寬、大容量、超短波長、高安全性、低能量輻射等優(yōu)勢。作為未來6G移動通信系統(tǒng)的核心組成部分，太赫茲通信將在推動無線通信技術(shù)發(fā)展方面發(fā)揮重要作用，但目前仍面臨技術(shù)、材料、器件、傳輸?shù)确矫鎲栴}。對此，該領(lǐng)域科學(xué)家持續(xù)加大研發(fā)力度，突破關(guān)鍵技術(shù)難題，努力推動太赫茲通信技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

電子科技大學(xué)太赫茲通信科研團隊在關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的基礎(chǔ)上，研制出自主可控的太赫茲高速實時通信系統(tǒng)，并將其運用于成都第31屆世界大學(xué)生夏季運動會田徑賽場，首次實現(xiàn)體育賽事無壓縮8K超高清視頻的實時無線傳輸，跨出太赫茲通信技術(shù)從實驗室到實際應(yīng)用場景的重要一步。該系統(tǒng)可實現(xiàn)1.26公里距離84"Gbps傳輸速率，達(dá)到國際前沿水平。

具體看，該系統(tǒng)在三個方面取得了重要進(jìn)展：高速信號處理方面，他們設(shè)計低峰均比的16QAM-OFDM信號格式，提出低開銷的同步、編譯碼和射頻非理想性校正方法，研制出低復(fù)雜度的高速基帶電路；射頻器件研制方面，建立了高精度的太赫茲射頻電路模型，提升太赫茲倍混頻器件的功率容量和噪聲性能，研制出高性能的太赫茲射頻前端；系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)方面，采用頻分復(fù)用、IQ采樣和并行處理架構(gòu)，降低對AD/DA和FPGA等器件性能的技術(shù)要求，支持超高清視頻業(yè)務(wù)的實時傳輸。

向硅藻“取經(jīng)”創(chuàng)新工藝，多孔陶瓷材料制作過程化繁為簡

近日，香港科技大學(xué)工學(xué)院團隊研發(fā)出一種新型工藝技術(shù)，能突破3D打印技術(shù)的局限，簡化復(fù)雜三維多孔陶瓷材料的制造過程。該技術(shù)采用“表面張力輔助兩步法”（STATS），即通過積層制造技術(shù)構(gòu)建有機骨架，再注入前驅(qū)體溶液，實現(xiàn)多孔陶瓷的制造。該方法利用表面張力控制液體幾何形狀，確保了高精度制造。

研究團隊深入探索了骨架幾何參數(shù)對三維流體界面的影響，成功制備出多種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的多孔陶瓷。新工藝不僅適用于結(jié)構(gòu)陶瓷如剛玉，還能制造功能陶瓷如二氧化鈦等，展示了廣泛的應(yīng)用潛力。為驗證其優(yōu)越性，團隊測試了多孔壓電陶瓷的壓電性能，結(jié)果顯示新工藝顯著減少了陶瓷中的微孔，提高了局部致密性，即使在高孔隙率下仍能保持較高的壓電常數(shù)。

該研究的靈感源自硅藻。單細(xì)胞硅藻擁有獨特的硅酸鹽外殼，其高度精確的構(gòu)造在基因編程驅(qū)動的生物礦化作用下展現(xiàn)出多樣化的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、幾何構(gòu)造、孔隙分布和組裝方式。新工藝克服了傳統(tǒng)制造方法的限制，推動了可編程復(fù)雜陶瓷的制作，具有廣闊應(yīng)用前景，如過濾器、傳感器、機器人、電池電極、殺菌設(shè)備等領(lǐng)域。此外，流體界面工程在固體材料加工中的創(chuàng)新應(yīng)用，也為界面工程與智能制造的結(jié)合開辟了新方向，有望促進(jìn)先進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計和智能材料的協(xié)同發(fā)展。

相當(dāng)于地球磁場80多萬倍，我國刷新水冷磁體世界紀(jì)錄

近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強磁場科學(xué)中心自主研制的水冷磁體產(chǎn)生了42.02萬高斯（即42.02特斯拉）的穩(wěn)態(tài)磁場，打破了2017年由美國國家強磁場實驗室水冷磁體產(chǎn)生的41.4萬高斯的世界紀(jì)錄，成為國際強磁場水冷磁體技術(shù)發(fā)展新的里程碑。這是穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置繼2022年混合磁體成功創(chuàng)造45.22萬高斯的世界穩(wěn)態(tài)磁場紀(jì)錄之后，取得的又一項重大技術(shù)突破。

穩(wěn)態(tài)強磁場磁體分為三種類型，即水冷磁體、超導(dǎo)磁體以及由水冷磁體和超導(dǎo)磁體組合的混合磁體。水冷磁體是科學(xué)家們最早使用的磁體類型，擁有磁場調(diào)控靈活快捷，能夠產(chǎn)生更高磁場強度的優(yōu)勢，為物質(zhì)科學(xué)研究提供了可靠和高效的實驗條件。

強磁場科學(xué)中心學(xué)術(shù)主任匡光力研究員將穩(wěn)態(tài)強磁場技術(shù)的發(fā)展形象地比作乒乓球賽場上的競技，“水冷磁體、超導(dǎo)磁體都是‘單打高手’，混合磁體是‘混雙組合’，2022年我們曾以綜合優(yōu)勢問鼎混雙冠軍，今天我們在這一領(lǐng)域又有了新的突破，拿下了一項‘單打冠軍’?！?/p>

為鈣鈦礦材料量身打造“隱形防曬衣”，電池能效顯著提升

鈣鈦礦薄膜制備過程中殘余應(yīng)力與缺陷導(dǎo)致紫外線易降解鈣鈦礦材料，降低鈣鈦礦太陽能電池的效率和穩(wěn)定性，限制了鈣鈦礦光伏的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

中國科學(xué)院化學(xué)研究所綠色印刷院重點實驗室宋延林課題組利用具有紫外異構(gòu)功能的分子作為鈣鈦礦的“防曬霜”，并引入鈣鈦礦太陽能電池活性層。這可以保護鈣鈦礦太陽能電池免受紫外線損傷降解，并能在紫外光照射下通過分子間構(gòu)型轉(zhuǎn)變鈍化缺陷。該團隊在此基礎(chǔ)上提出了分子互變異構(gòu)持續(xù)紫外防護的策略，制備出具有可持續(xù)紫外線光穩(wěn)定的鈣鈦礦模組。

該課題組還提出了用于提高鈣鈦礦太陽能電池效率和光穩(wěn)定性的分子誘導(dǎo)應(yīng)變調(diào)節(jié)和界面鈍化策略。研究利用6-溴香豆素-3-羧酸乙酯（BAEE）的環(huán)加成反應(yīng)消耗紫外光，從而抑制薄膜的殘余拉伸應(yīng)力。同時，BAEE可以與氧化鎳形成鍵合促進(jìn)鈣鈦礦的生長和界面缺陷的鈍化，獲得26.08%的認(rèn)證效率、1.201V的開路電壓。這降低了開路電壓損失，提升了器件的長期穩(wěn)定性，為提高鈣鈦礦光電轉(zhuǎn)換器件的效率與穩(wěn)定性提供了新策略。

對AI“換臉”開展“數(shù)字偵查”

AI換臉是通過人工智能將一個人的面部特征“移植”到另一個人的面部上，生成逼真的視頻或圖像。隨著技術(shù)的成熟與普及，AI換臉已廣泛應(yīng)用于影視制作等領(lǐng)域，但也引發(fā)了一系列問題。不法分子利用該技術(shù)進(jìn)行詐騙、誹謗，挑戰(zhàn)社會安全和個人隱私?！皳Q臉”"軟件依賴一項AI技術(shù)——深度偽造（DeepFake）走入人們視野，也給監(jiān)管帶來相應(yīng)挑戰(zhàn)。

廈門大學(xué)信息學(xué)院紀(jì)榮嶸團隊聚焦持續(xù)性面部偽造檢測（Continual"Face"Forgery"Detection，CFFD）技術(shù)，希望從新的偽造攻擊中學(xué)習(xí)，而不忘記之前的偽造攻擊。研究團隊使用通用對抗擾動（UAP）來模擬歷史偽造分布，并利用知識蒸餾技術(shù)維持不同模型之間真實面部分布的變化。在訓(xùn)練新的數(shù)據(jù)的時候，只需要將之前保存的擾動特征和真實數(shù)據(jù)結(jié)合，就可以恢復(fù)出之前的偽造歷史分布，共同訓(xùn)練后可增強模型的抗遺忘性。他們還構(gòu)建了一個新的CFFD基準(zhǔn)，并設(shè)計了三種評估協(xié)議。實驗表明，HDP方法在這些基準(zhǔn)上表現(xiàn)優(yōu)于現(xiàn)有的最先進(jìn)方法。除此之外，與傳統(tǒng)需要存儲幾千個樣本的方法相比，新方法每輪只需存儲一張對抗擾動就可以提升17%的抗遺忘率。

使用氣壓微調(diào)技術(shù)，精準(zhǔn)打造高密度單原子催化劑

催化是化學(xué)工業(yè)的核心之一，深刻影響現(xiàn)代社會與科技的發(fā)展。近年來，單原子催化引起了學(xué)界和業(yè)界的關(guān)注。在制造高密度單原子催化劑時，單原子易聚集成團簇，導(dǎo)致制造效率和穩(wěn)定性偏低。因此，如何抑制團簇的形成是制造高密度單原子催化劑的主要挑戰(zhàn)之一。

近期，中國科學(xué)院力學(xué)研究所與德國馬克斯—普朗克高分子研究所、浙江大學(xué)、江蘇大學(xué)、愛沙尼亞塔爾圖大學(xué)合作，提出了通過氣壓控制金屬擴散來制造超高密度單原子催化劑的新方法。這一成果為制造高密度單原子催化劑提供了新思路，并為未來挑戰(zhàn)物質(zhì)科學(xué)極限、實現(xiàn)原子級精準(zhǔn)制造奠定了基礎(chǔ)。

單原子催化是更精細(xì)地控制化學(xué)反應(yīng)的技術(shù)。這一技術(shù)以單個金屬原子為發(fā)生催化的活性位點，提升金屬原子的利用效率和催化反應(yīng)活性。研究發(fā)現(xiàn)，降低氣壓抑制了金屬原子的團簇，使單原子負(fù)載量幾乎是在大氣壓下獲得的三倍。研究通過分子動力學(xué)和計算流體力學(xué)模擬，揭示了氣壓變化調(diào)控單金屬原子和團簇形成的機理：通過減小氣壓，增大氣體分子的平均自由程，可降低金屬團簇概率，提高金屬—配體結(jié)合概率，促進(jìn)單金屬原子形成。研究人員通過電催化氧還原反應(yīng)驗證了該方法的穩(wěn)定性，并在單個銅原子上實現(xiàn)了烏爾曼型碳氧偶聯(lián)反應(yīng)，拓展了單原子催化的應(yīng)用場景。

“吹哨”預(yù)警，為動物源新發(fā)傳染病風(fēng)險構(gòu)建多維防護網(wǎng)

近年來偽狂犬、猴痘等病毒從動物向人類外溢引發(fā)的新發(fā)傳染病甚至全球大流行的頻率正在顯著增加。如何精準(zhǔn)預(yù)測和預(yù)報動物源新發(fā)傳染病是關(guān)系綠色健康養(yǎng)殖與公共衛(wèi)生防控的重要科學(xué)問題。

復(fù)旦大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院粟碩教授團隊與合作者運用前沿交叉研究方法揭示多種哺乳動物宏基因組數(shù)據(jù)中的病毒基因組組成、生態(tài)學(xué)特征與跨物種傳播規(guī)律，在“同一健康”理念下為構(gòu)建“人—動物—環(huán)境”一體化多維度新發(fā)傳染病預(yù)測預(yù)警體系奠定重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

團隊對來自5個動物目的哺乳動物進(jìn)行了系統(tǒng)的宏基因組研究，鑒定了125種病毒基因組，其中39種可推定為新的病毒種，豐富了養(yǎng)殖哺乳動物攜帶病毒的種類。通過使用生態(tài)學(xué)地理分布、進(jìn)化動力學(xué)、公共大數(shù)據(jù)等多學(xué)科交叉方法，團隊遴選出諾如病毒、蓋塔病毒等多種頻繁發(fā)生“宿主跳躍”的潛在“風(fēng)險”病毒，解析其跨物種傳播規(guī)律，并從空間聚類、動物類群、種群、組織等多維度揭示了潛在“風(fēng)險”病毒的生態(tài)學(xué)與流行病學(xué)特征。

研究團隊的跨學(xué)科交叉研究方法，為其他新發(fā)病原體的風(fēng)險評估樹立了范例，為構(gòu)建多維度新發(fā)傳染病風(fēng)險評估體系奠定了基礎(chǔ)。這不僅對公共衛(wèi)生領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，同時也為病毒學(xué)、生態(tài)學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域提供了新的研究視角和方法指引。