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電磁波/聲波的軌道角動(dòng)量（Orbital Angular Momentum,OAM）在粒子操控、信息傳遞和獲取、先進(jìn)通信系統(tǒng)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。針對(duì)重大應(yīng)用需求，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)渦旋波OAM的自由調(diào)控是目前亟需解決的前沿問題之一。 近日，物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院徐亞東教授團(tuán)隊(duì)以“Sound vortex diffraction via topological charge in phase gradient metagratings”為題，在《Science Advances》發(fā)表論文。在之前研究成果（Y.Xu et al. Nat. Commun. 10, 2326 (2019))基礎(chǔ)上，把發(fā)現(xiàn)的奇偶性相關(guān)的“光柵衍射新規(guī)律”從“自由空間”拓展到三維圓柱波導(dǎo)“受限空間”，創(chuàng)新地提出“廣義拓?fù)浜墒睾阍瓌t”，揭示了操控軌道角動(dòng)量新的自由度，為操控“受限空間”中渦旋波的OAM提供了新的理論基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并開展聲波實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了一種不對(duì)稱渦旋波傳輸器件，該器件在基于OAM通信方面具有極大的應(yīng)用價(jià)值。

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資環(huán)學(xué)院沈其榮教授團(tuán)隊(duì)以木霉菌為研究材料，通過生態(tài)遺傳學(xué)方法，解析了一類表面活性小分子蛋白Hydrophobin（HFB）參與真菌分生孢子傳播，進(jìn)而影響其環(huán)境適應(yīng)性與物種分化的分子機(jī)制， 真菌進(jìn)化生物學(xué)由于化石證據(jù)的缺乏、群體間生活史迥異以及同時(shí)具有無性和有性生殖現(xiàn)象等問題而發(fā)展相對(duì)緩慢；另一方面，也正是因?yàn)檫@些獨(dú)有的特性，真菌具有高度生態(tài)可塑性，因而可作為進(jìn)化生物學(xué)研究的極佳對(duì)象。高等絲狀真菌通過在分生孢子表面“涂”上一層由表面活性小分子蛋白HFB組成的“疏水涂層”而實(shí)現(xiàn)孢子的風(fēng)媒傳播等功能。研究人員針對(duì)姐妹種木霉T. harzianum(Th)和T. guizhouense(Tg)的高表達(dá)hfb基因（hfb4和hfb10）構(gòu)建了基因敲除突變體庫，并分別對(duì)突變體進(jìn)行了風(fēng)媒和水媒的傳播模擬試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不同菌種有各自偏好的傳播方式。研究人員對(duì)突變子進(jìn)行抗逆性、生長和繁殖能力測(cè)試，發(fā)現(xiàn)HFB4的移除不僅顯著影響真菌的生態(tài)適應(yīng)性（Fitness），且同一HFB對(duì)真菌適應(yīng)性的貢獻(xiàn)力即便在遺傳背景相近的菌株間也差異顯著。基于此，研究人員分別對(duì)兩個(gè)種群的hfb4（及hfb10）進(jìn)行了自然選擇壓力計(jì)算，發(fā)現(xiàn)來自Th的hfb4受到強(qiáng)正向選擇壓力驅(qū)使。結(jié)合其生理生態(tài)習(xí)性（圖1），研究人員猜測(cè)，Tg可能起源于水生環(huán)境，其孢子為脫離親代生境，需要通過風(fēng)媒傳播至別處，且在高空中傳播要求其孢子可以耐低溫和UV照射，Tg具有上述特征；而Th則更偏向于利用雨水或昆蟲進(jìn)行傳播，其確切的傳播偏好有待進(jìn)一步研究。在整個(gè)進(jìn)化歷程中，hfb4對(duì)菌株生態(tài)適應(yīng)性的凈貢獻(xiàn)率是物種多個(gè)指標(biāo)或特性進(jìn)化權(quán)衡（compromise）的結(jié)果，例如hfb4的存在可提高Tg孢子的風(fēng)媒傳播能力，但卻會(huì)相應(yīng)“犧牲”掉一些耐低溫特性。 在本研究中，研究人員結(jié)合人工智能（AI）技術(shù)開發(fā)了一套可高通量監(jiān)測(cè)絲狀真菌生長和繁殖能力的技術(shù)集合——REPAINT。REPAINT技術(shù)不僅擴(kuò)充了真菌環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)體系的指標(biāo)內(nèi)容，使基于純培養(yǎng)方式的數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)高通量智能化和標(biāo)準(zhǔn)化，而且允許針對(duì)不同真菌類群實(shí)行定制化調(diào)整。

我校物質(zhì)科學(xué)與信息技術(shù)研究院葛炳輝教授團(tuán)隊(duì)在Nanoscale雜志封面在線發(fā)表了題為：“Direct visualization of spatially correlated displacive short-range ordering in Nb0.8CoSb” 的研究論文。結(jié)構(gòu)決定性能。原子的短程有序（SRO）能夠?yàn)椴牧咸峁┴S富的物理、化學(xué)特性以及相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用。對(duì)SRO進(jìn)行精確測(cè)定，判斷SRO屬于位移型還是組分型，以及定量確定SRO的空間原子構(gòu)型和組成，主要取決于實(shí)空間中的成像技術(shù)和倒易空間中的測(cè)量方法。目前，主流的方法是根據(jù)衍射數(shù)據(jù)并借助團(tuán)簇模型搭建組分的短程有序，但由于SRO原子構(gòu)型的多解性，材料科學(xué)工程中的合成-結(jié)構(gòu)-性能的經(jīng)典相關(guān)性仍然存在著不確定性。 基于球差矯正電鏡原子分辨率的高角環(huán)形暗場(chǎng)(HAADF)像和CalAtom等圖像處理軟件，課題組搭建了兩種極端情況的二維模型來分別研究原子位移和空位分布對(duì)短程有序的影響，即純組分變化模型和純位移變化模型，（注：實(shí)際過程可能是二者共同作用的結(jié)果）通過比對(duì)模型的FFT圖和實(shí)驗(yàn)的電子衍射花樣，確定兩種模型對(duì)短程有序的貢獻(xiàn)。研究表明：Nb0.8CoSb中空位主要以長程有序形式存在，而位移則以短程有序形式存在，故首次在原子尺度觀察到一種以原子位移為主導(dǎo)的短程有序結(jié)構(gòu)。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林芳教授，美國Clemson大學(xué)賀健教授為共同通訊作者，浙江大學(xué)朱鐵軍教授研究組參與并提供試樣給本研究。

南昌大學(xué)湯淵源教授在熊仁根教授提出的“托氟效應(yīng)”理論的指導(dǎo)下，與江蘇科技大學(xué)陳立莊教授合作，在有機(jī)-無機(jī)雜化型鐵電體領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。通過精準(zhǔn)修飾有機(jī)陽離子，成功地合成了新型非鈣鈦礦結(jié)構(gòu)ABX3（A、B為陽離子，X為陰離子）鐵電體[(CH3)3NCH2F]ZnCl3，這是首例ABX3鋅鹵鹽鐵電體。 鈣鈦礦型ABX3有機(jī)-無機(jī)雜化材料擁有豐富的性能，比如鐵電性、壓電性、光致發(fā)光、鐵磁性等。其中，鐵電性作為一種重要的物理性質(zhì)，在非揮發(fā)性存儲(chǔ)器、電容器、傳感器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。除了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，ABX3型化合物也可以結(jié)晶在其他結(jié)構(gòu)里。比如無機(jī)的ABX3化合物可以結(jié)晶成輝礦石結(jié)構(gòu)、剛玉結(jié)構(gòu)、六方錳礦結(jié)構(gòu)等。相應(yīng)地，有小部分有機(jī)-無機(jī)雜化ABX3型化合物可以結(jié)晶成由BX3五面體或四面體構(gòu)成的非鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。但是，在這些非鈣鈦礦型的ABX3化合物中卻很少有鐵電性的報(bào)道。這主要是由于對(duì)鐵電體結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系認(rèn)識(shí)不夠所導(dǎo)致的。因此，深入探究鐵電體的構(gòu)效關(guān)系，對(duì)于精準(zhǔn)設(shè)計(jì)有機(jī)-無機(jī)雜化型鐵電體具有重要意義。 根據(jù)諾埃曼原則，鐵電體必定屬于10個(gè)極性點(diǎn)群。因此，在晶體中引入極性分子或是極性無機(jī)骨架將會(huì)是設(shè)計(jì)鐵電體一個(gè)非常有效的策略。團(tuán)隊(duì)基于前期工作的系統(tǒng)篩選，鎖定了擁有極性結(jié)構(gòu)的[(CH3)4N]ZnCl3。它的晶體結(jié)構(gòu)中，所有ZnCl4四面體沿著同一個(gè)方向以共角的方式排列，形成極性的[ZnCl3]-n鏈。這與一維鈣鈦礦結(jié)構(gòu)和硅酸鹽結(jié)構(gòu)不同，在這兩種結(jié)構(gòu)中偶極子被相互抵消。然而進(jìn)一步的表征表明，[(CH3)4N]ZnCl3沒有相變，且不具鐵電性。另一個(gè)精準(zhǔn)設(shè)計(jì)有機(jī)-無機(jī)雜化鐵電體的策略是“托氟效應(yīng)”理論，用電負(fù)性最強(qiáng)的F原子取代分子中的H原子，可以改變分子中原子間的相互作用，進(jìn)而引入鐵電性。受該理論的啟發(fā)，研究者對(duì)[(CH3)4N]ZnCl3進(jìn)一步修飾，用電負(fù)性較強(qiáng)的鹵素原子F、Cl、Br、I來取代準(zhǔn)球形有機(jī)陽離子[(CH3)4N]+上的H原子，獲得了4例非鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的ABX3型化合物。其中，[(CH3)3NCH2F]ZnCl3被證明具有鐵電性。對(duì)于[(CH3)3NCH2X]ZnCl3 (X = Cl, Br, I)，沒有可靠的證據(jù)顯示他們具有鐵電性。[(CH3)3NCH2F]+陽離子中電負(fù)性更強(qiáng)的F原子影響了[ZnCl3]n-鏈中的Cl原子，形成相對(duì)較強(qiáng)的F…Cl作用，這種鹵-鹵鍵連接了陽離子和無機(jī)鏈。這樣，陽離子的翻轉(zhuǎn)將會(huì)帶動(dòng)極性陰離子鏈的翻轉(zhuǎn)，使得體系在兩種極化狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的能量降低，所以[(CH3)3NCH2F]ZnCl3具有在外電場(chǎng)作用下可翻轉(zhuǎn)的自發(fā)極化，即鐵電性。相比于F原子，Cl、Br、I原子的電負(fù)性較弱，這種鹵-鹵作用在[(CH3)3NCH2X]ZnCl3 (X = Cl, Br, I)中不足以誘導(dǎo)出鐵電性。這項(xiàng)研究為精準(zhǔn)設(shè)計(jì)新型有機(jī)-無機(jī)雜化鐵電體提出了新的思路。

提出的磁顆粒鍍層技術(shù)，有效解決了相變材料和磁性顆粒界面潤濕難題。基于MTPCM，設(shè)計(jì)出高能效熱電-高儲(chǔ)熱復(fù)合微供能系統(tǒng)，統(tǒng)籌兼顧了熱電輸出穩(wěn)定性和最大化，證實(shí)了自供電溫濕度無線傳感系統(tǒng)持續(xù)工作的可行性。

崔紅娟教授團(tuán)隊(duì)在腦膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展機(jī)制方面取得重要研究進(jìn)展。 膠質(zhì)母細(xì)胞瘤是惡性程度最高的腦腫瘤，中位生存期在12-15個(gè)月，5年生存率僅為5%左右，嚴(yán)重威脅著人類的健康。由于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤極易產(chǎn)生耐藥性，導(dǎo)致對(duì)化療藥物不敏感，再加上血腦屏障的原因，使得在臨床治療上的效果欠佳。因此開展其耐藥性分子機(jī)制的研究對(duì)于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的治療具有重要的意義。 核仁紡錘體相關(guān)蛋白（NUSAP1）是一個(gè)微管結(jié)合蛋白，在有絲分裂的過程中有重要作用。團(tuán)隊(duì)圍繞NUSAP1基因開展研究，發(fā)現(xiàn)NUSAP1在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中高表達(dá)，與膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的不良預(yù)后密切相關(guān)。NUSAP1通過其NH2基末端的SAP結(jié)構(gòu)域調(diào)控ATR的穩(wěn)定性，進(jìn)而維持膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的惡性增殖和化療耐藥性。而下調(diào)該因子則顯著降低了腫瘤細(xì)胞的增殖能力和耐藥性。該研究為膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的靶向治療及藥物開發(fā)提供了有力的理論依據(jù)。

據(jù)李榮鵬教授介紹，人類基因組中編碼功能蛋白的基因僅占基因總量的2%，其余98%的基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為非編碼RNA，過去這類RNA一直被認(rèn)為是冗余，其相關(guān)功能研究一直是空白。近年來，非編碼RNA的研究逐漸成為國際熱點(diǎn)，大量實(shí)驗(yàn)證據(jù)證明，非編碼RNA控制著幾乎所有的細(xì)胞生理功能。李榮鵬教授的研究在國際上首次證實(shí)了母系遺傳的長鏈非編碼RNA MEG3的4號(hào)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，在肺部感染免疫過程中能夠特異性表達(dá)，然后通過調(diào)節(jié)炎癥因子IL-1b的表達(dá)水平，精準(zhǔn)控制宿主的免疫反應(yīng)。在感染過程中，肺泡巨噬細(xì)胞通過降低MEG3-4的表達(dá)量，釋放出游離的小分子非編碼RNA miR-138，然后miR-138結(jié)合到細(xì)胞因子IL-1b的mRNA 5‘UTR區(qū)域，形成剪切復(fù)合體降解mRNA，以維持IL-1b在體內(nèi)的較低水平，防止過度的炎癥反應(yīng)殺傷細(xì)胞。這一結(jié)果深層次解析了MEG3-4調(diào)節(jié)宿主感染免疫的分子機(jī)制，同時(shí)也為推進(jìn)MEG3-4作為RNA藥物的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

近日，我校數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)學(xué)院劉磊教授與上海交通大學(xué)朱苗苗教授合作的論文Asymptotic analysis for Sacks-Uhlenbeck$\alpha$-harmonic maps from degenerating Riemann surfaces被Memoirs of the American Mathematical Society接收發(fā)表。

李宇亮教授研究認(rèn)為，近年來，配位聚合物（CPPs）因其靈活的性質(zhì)可調(diào)性，成為設(shè)計(jì)和制備無機(jī)鋅基材料的優(yōu)質(zhì)來源。

近日，天津大學(xué)姜忠義教授、Michael Guiver教授、尹燕教授合作報(bào)道了單相法合成共價(jià)有機(jī)框架（COF）納米片的研究工作。單相法擺脫了目前常用的“兩相法”或“多相法”對(duì)表面/界面的依賴，利用電荷排斥效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了COF納米片的超高體積收率。