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近一个月以来,南科大教授在《科学》、《自然》连续发表多篇科研成果及评述文章。
南方科技大学材料科学与工程系副教授刘玮书课题组与美国国家工程院院士、麻省理工学院教授陈刚课题组在离子型室温热电材料上获得重大突破,通过离子的扩散熵与氧化还原电对反应熵的协同效应在准固态离子凝胶中实现了高达17mV/K的巨热电势效应。研究成果以Firstrelease的形式发表在顶级期刊《科学》(Science)上。论文第一作者为刘玮书课题组博士后韩成功,共同第一作者、麻省理工学院博士后钱鑫对于论文在协同效应的理论解释上有重要贡献。刘玮书和陈刚为论文通讯作者,南方科技大学为论文第一通讯单位。
南方科技大学生物系教授郭红卫课题组在《自然》(Nature)杂志发表了以“Plant22-ntsiRNAsmediatetranslationalrepressionandstressadaptation”为题的研究成果。该论文通过在特定突变体中鉴定到大量植物内源22ntsiRNA,揭示了拟南芥22nt小RNA介导翻译抑制与胁迫适应性的重要生物学功能,是植物小RNA领域的一项突破性研究成果。南方科技大学为该论文第一单位,郭红卫为论文通讯作者。访问学生吴辉辉博士(北京大学)和研究助理教授李博生为该论文共同第一作者。
南方科技大学理学院院长、化学系讲席教授、中国科学院院士杨学明和化学系助理教授杨天罡应邀在《科学》杂志(Science)发表评述文章“Quantumresonancesnearabsolutezero”,讨论趋近绝对零度的原子与分子碰撞过程中量子散射共振研究的进展。杨天罡为文章第一作者,杨学明为文章通讯作者,南科大为第一通讯单位。
南方科技大学环境科学与工程学院讲席教授郑焰应邀在《科学》杂志(Science)以“GlobalSolutionstoaSilentPoison”为题发表评述文章,讨论饮用水砷暴露的人体健康影响最新进展及世界各国饮用水砷标准差异,分析了全球民用井水砷筛查的必要性等。文章呼吁,查明水砷暴露人群,消除全球饮用水砷暴露及其不良健康后果。南方科技大学为文章唯一通讯单位。
中国科学院院士、南方科技大学理学院院长、化学系讲席教授杨学明团队和中科院大连化物所研究员肖春雷、研究员孙志刚、院士张东辉团队在最简单化学反应氢原子加氢分子的同位素(H+HD→H2+D)反应中,发现了化学反应中新的量子干涉效应,论文发表在《科学》(Science)上。这一发现有助于更深入地理解化学反应过程,丰富对化学反应的认识。
南方科技大学量子科学与工程研究院院长、中国科学院院士俞大鹏,北京大学物理学院研究员刘开辉,北京大学教授、中国科学院院士王恩哥以及韩国蔚山科学技术院教授丁峰等联合攻关,在超大尺寸单晶金属箔库的制备领域再次取得重要进展,研究团队创造性提出晶体表界面调控的“变异和遗传”生长机制,在国际上首次实现种类最全、尺寸最大的高指数晶面单晶铜箔库的制造。相关工作以“Seededgrowthoflargesingle-crystalcopperfoilswithhigh-indexfacets”为题发表在国际顶级学术期刊《自然》(Nature)上。
南方医院(深圳国家感染性疾病临床医学研究中心/医院)张政课题组与清华大学结构生物学高精尖创新中心张林琦、王新泉课题组的最新合作研究成果在《自然》杂志(Nature)以“AcceleratedArticlePreview”方式在线发表了题为《人类新冠病毒感染引发的中和抗体》(HumanneutralizingantibodieselicitedbySARS-CoV-2infection)的研究论文。该研究分离得到的高活性中和抗体为开发新冠病毒临床干预抗体打下了坚实的基础。
刘玮书课题组在Science刊文报道巨热电势的离子热电材料
果冻是小朋友们喜爱吃的甜点,但是机器人不吃东西,只需要充电。刘玮书课题组打破了这个常识——研究人员运用最新原创性研究,做出了一个可以发电的“果冻”。“果冻”主要物质是从动物骨头中提取出来的高分子物质明胶,不仅可以作为餐桌上的美食,也是重要的工业原料。研究成果以Firstrelease的形式发表在顶级期刊《科学》(Science)上。
研究人员对准固态离子型热电转换器件提出了一种新的准连续热充电/放电工作模式,可以使器件循环运行圈,实现5小时的工作时长。研究人员将25个5×5×1.8mm的准固态离子型热电单元串联组装成柔性可穿戴器件,该器件利用人体温差实现高达2.2V的电压和5μW最大输出功率(如图3)。该工作以离子为能量载体实现热到电的转换,为物联网体系中传感器及电子设备实现所需电能自供给提供了一种选择。
刘玮书主要从事室温热电材料与器件的研究。年,刘玮书在为MaterialTodayPhysics撰写的一篇题为“Newtrends,strategiesandopportunitiesinthermoelectricmaterials:Aperspective”的邀请综述论文中,提出“GobeyondSeebeckeffect”的展望。经历了多次的失败,刘玮书课题组终于在“果冻”中找到了灵感,研发出了以离子为能量载体的新型室温热电材料。
该工作理论方面的突破得到了陈刚院士的重要支持。刘玮书表示,科学探索除了需要有面临挫折时的坚持,还离不开良师益友的指导。“实验发现巨热电效应,带给我们的是短暂的喜悦和一堆疑问,在与研究伙伴反复推敲,回答陈刚院士提出的一个个问题的时候,才真正体验到研究的意义和魅力:研是动手,去探索与发现;究是动脑,去思考穷极真理,格物致知”。
刘玮书简介
刘玮书主要从事热电材料与器件研究,目前已经在Proc.Natl.Acad.SciUSA、Nat.Energy、EnergyEnviron.Sci.、Adv.Energy.Mater.、Adv.Funct.Mater.、NanoEnergy等学术期刊发表学术论文90余篇,论文总引用超过次,H指数38;已申请专利28项,获得授权中国专利16项、美国专利3项、国际专利1项,参与了两部英文专著中5个章节的编写;应邀在美国TMS、国际陶瓷年会CICC、中国热电大会等重要学术会议作特邀报告;获首届腾讯“科学探索奖”,深圳市孔雀计划人才(B类);任中国材料研究学会下属热电材料及应用分会理事,英国物理学会IoP旗下杂志Nanotechnology咨询委员会成员。
郭红卫团队在Nature刊文报道22ntsiRNA重要生物学功能
郭红卫课题组通过在特定突变体中鉴定到大量植物内源22ntsiRNA,揭示了拟南芥22nt小RNA介导翻译抑制与胁迫适应性的重要生物学功能,是植物小RNA领域的一项突破性研究成果。研究成果发表在顶级期刊《自然》(Nature)上。
研究结果揭示了植物中22ntsiRNA可以在特定的RNA降解缺失情况下产生并大量扩增,并通过抑制靶标mRNA的翻译这一新机制发挥重要生物学功能。此前,该课题组在Science杂志上发表了在细胞质双向RNA降解缺失时大量21ntsiRNA产生并剪切mRNA的重要工作。至此,郭红卫课题组系统建立了植物特定长度的内源siRNA的产生、作用机制以及生物学功能的模型,在RNA降解和RNA干扰关联机制这一重要的前沿研究领域建立了国际领先的地位和优势。
郭红卫简介
郭红卫年本科毕业于南开大学生物系,年硕士毕业于北京大学生科院,年博士毕业于美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)分子细胞发育系,同年进入SalkInstitute从事博士后研究,年回国任北京大学生命科学学院教授,年加入南方科技大学生物系任讲席教授,及南科大-北大植物与食品研究所所长,年起兼任生物系副主任。
郭红卫教授为生物系植物生物学学科带头人,是目前国际上植物激素研究领域和植物衰老领域中最具影响力的学者之一。他长期致力于乙烯信号转导的机理研究和植物小RNA作用机制的研究,迄今已在国际著名学术期刊以通讯作者或第一作者发表论文50余篇,包括3篇Science、2篇Cell、1篇Nature、7篇PlantCell、5篇PNAS、4篇NAR、3篇CellResearch等,先后承担各级科研项目10余项,获批发明专利8项。他先后担任PlantCell、MolPlant等植物学顶级杂志编委,荣获教育部特聘专家、国家杰出青年科学基金、国家特支计划、珠江人才科技创新领军人才、谈家桢生命科学创新奖、中国青年科技奖等荣誉。
南科大学者应邀在Science发表评述文章“趋近绝对零度的量子共振”
原子与分子的碰撞传能以及化学反应过程受量子力学的规则控制。理解量子效应在原子与分子碰撞中的作用是理解能量传递以及化学反应过程的根本。而量子效应在低温下能够更好保存,因此低温条件对碰撞结果的影响会更加显著。量子散射共振给实验提供了一种观测碰撞过程中量子效应的方法,但由于其寿命很短,实验观测的挑战巨大。
评述文章详细介绍了同期《科学》杂志发表的关于极低温量子散射共振的研究工作。通过利用斯塔克减速技术产生的NO(j=1/2f)束源和冷He束源结合高分辨的速度成像技术,荷兰科学家实现了碰撞能0.3~12.3K下NO+He体系的高分辨非弹性散射动力学研究,并观测到了多个共振现象。更有意思的是,这个实验结果只能用CCSDT(Q)下发展的一个最新的精确势能面上的计算来描述,也表明了在此非弹性散射系统中,实验中观测到的量子散射共振图像可以精确测试量子计算结果,帮助理解量子效应在原子分子碰撞能量传递中的作用。
评述文章还介绍了一个趋近绝对零度量子散射共振在化学反应中发挥重要作用的例子。F+H2→HF+H反应是星际化学中产生HF分子的重要过程。但是F+H2反应具有1.8kcal/mol高度的势垒(cm-1),经典模型下在接近绝对零度时这个反应几率是完全可以忽略的。年,大连化物所研究团队通过利用H原子里德堡态标示时间飞渡谱技术,观测到了反应温度低至14K(9.8cm-1)时此反应仍然发生的证据,同时观测到了约40cm-1碰撞能的一个反应共振峰。进一步理论分析表明,F+H2在低温时的反应性,是通过反应共振态所增强的隧穿效应而产生的,而不是通常简单的隧穿效应,这也是在接近绝对零度下此反应仍然可以发生的原因。如果将共振态所导致的共振增强效应移除,F+H2(v=0,j=0)在10K温度以下的反应速率常数,会降低三个数量级以上。
文章最后指出,趋近绝对零度量子共振的研究进展得益于新的分子束方法以及新的探测技术的发展,精确的理论和实验之间的互动推动这一领域的发展。量子散射共振研究有助于更加深刻理解气相碰撞中的传能以及反应过程,对于理解复杂体系如星际化学,大气以及燃烧等过程也具有重要意义。
杨学明与杨天罡简介
杨学明主要从事气相及表面化学动力学研究,发表余篇论文,其中Science12篇,Nature1篇,研究成果两次入选中国十大科技进展新闻。现任国家自然科学基金委化学部主任,中国化学会第三十届理事会副理事长,美国科学促进会ScienceAdvances副主编、美国化学会JournalofPhysicalChemistryA/B/C高级编辑、ChineseJournalofChemicalPhysics主编,以及ChemicalSocietyReviews等杂志的编委。
杨天罡研究方向为基元化学反应的微观机理、冷分子反应动力学、量子调控与精密测量。从事研究工作以来,紧密围绕反应共振态在化学反应中的作用、量子隧穿效应在低温星际化学中的应用以及低温离子分子反应动力学开展系列工作,相关成果多次在Science、Nat.Chem.、J.Phys.Chem.Lett.等国际权威期刊上发表。
南科大学者应邀在Science发表评述文章“消除全球饮用水砷暴露”
世界卫生组织认定,无机砷为危害全球公众健康的十大化学物质之一。自20世纪90年代末以来,饮用水砷暴露的公共卫生危害日益凸显,受害人群主要为靠民用井供水的农户。地下水中“无声毒素”无机砷源自地层,非人为污染所致,在全球70多个国家被检测出。据不完全统计,全球饮用水砷暴露人口估计超过1亿。郑焰于年在孟加拉国开展的饮用水质调查研究发现,该国高砷(浓度高于世界卫生组织暂行标准10微克每升)暴露人口达万,每18例成人死亡中的1例为饮用水砷暴露造成。然而,由于民用井记录不完整、不可靠,砷的检测不完全,全球饮用水砷暴露人口不确定性极大。
评述文章介绍了年世界卫生组织的饮用水水质准则中,基于对水砷处理技术及检测手段等可行性因素的考虑,未对10微克每升无机砷暂行标准进行修订。年以来,世界上很多国家包括欧盟各国、美国、中国和印度,相继将50微克每升饮用水卫生标准修订为10微克每升。然而,全球各地饮用水砷标准差异仍然较大。一方面,少数国家和地区,如丹麦和美国新泽西州,采纳了更严格的5微克每升砷标准。另一方面,在一些国家的区域,如果优质水源缺乏,仍然允许50微克每升砷标准。
无机砷因为剧毒,被国际癌症研究机构列为第一类致癌物。而无机砷长期暴露下的人体健康状况研究结果表明,即便满足了10微克每升水砷标准,也可能无法保障胎儿、婴幼儿健康发育。大量流行病学研究表明,除肺癌、皮肤癌、肾脾肝癌外,皮肤病变、心血管疾病、糖尿病等与砷暴露呈现相关性;且砷为神经毒素,影响儿童智商,可产生多种不良健康后果。最新研究发现无机砷制毒机制与表观基因组有关。
评述文章介绍了同期《科学》杂志发表的“地下水砷的全球风险”研究成果。该研究收集了67个国家的逾二十万口井水砷检测数据,构建随机森林机器学习模型,首次量化全球高砷暴露人口为万到2.2亿人,其中94%在亚洲,同时识别出尚未进行地下水砷检测的潜在风险区域。但由于全球很少有国家开展全国性的民用井水砷筛查,该研究的意义在于凸显了巨大的水砷筛查缺口。最后,文章强调了在全球范围内对民用井水砷筛查的紧迫性,尤其是在模型预测的高风险区域;同时指出研发灵敏、可靠、价廉、使用方便的水和尿中无机砷检测方法的必要性。
郑焰简介
郑焰目前主要研究地下水化学组份不同空间尺度特征及调控机制,地下水回补MAR技术体系与水资源可持续性,饮用水安全。现任国际水文地质协会地下水人工回补委员会共同主席(IAH-MARCommissionCo-Chair)、斯德哥尔摩水奖提名委员会委员、WaterResourcesResearch副主编。曾任北京大学讲席教授、美国纽约市立大学皇后分校环境与地球科学院终身教授及院长、美国哥伦比亚大学拉蒙特多尔蒂地球观测所兼职高级研究员、联合国儿童基金会驻孟加拉国水及环境卫生项目专员。发表SCI论文多篇,学术引用次,H-指数46,内容涉及环境地球化学、水文地质学、水化学分析方法、饮用水安全、环境风险与人体健康、可持续发展等。成果受学术界及联合国的
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