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2025 05.20

科学岛团队在基于多尺度天气过程改善臭氧污染精准预测方面取得新进展

近期，中国科学院合肥物质院安光所谢品华研究员团队在国际环境领域TOP期刊《环境科学与技术》（Environmental Science Technology）上发表文章（ “以中国华北平原与长三角为例，建立区域气象过程和臭氧浓度日际变化的映射模型”）。科研人员基于可融合天气过程时空演变特征的序列卷积长短期记忆网络框架（CNN-LSTM），建立了华北平原和长三角地区臭氧浓度日际变化预测模型，为臭氧污染预警提供了新的技术手段。近地面臭氧是我国夏季主要大气污染物，其高浓度污染常与高温、低湿等局地气象条件相伴出现。然而，臭氧浓度与温度并不总是呈现正相关关系，还受到大气环流、太阳辐射、边界层高度及云量等多因素综合影响，区域天气过程对臭氧污染形成至关重要。目前，机器学习臭氧预测研究往往忽略天气过程的时空演变特征，而数值模式预测则存在计算成本高、对臭氧重污染事件预测能力不足等局限，提高臭氧重污染事件的预测准确性已成为环境管理部门的迫切需求。针对这些问题，研究团队基于气象预报数据和CNN-LSTM框架，建立了多尺度天气过程与臭氧浓度日际变化的精准映射模型，设计了涵盖多个时空尺度的气象场数据训练场景
2025 05.20

广州能源研究所在城市车网互动（V2G）项目规划与投资决策领域取得新进展

近日，中国科学院广州能源研究所黄玉萍正高级工程师团队在面向城市级车网互动 (V2G, Vehicle-to-Grid ) 项目规划与投资的决策分析研究中取得突破。当前，大规模V2G落地仍面临用户参与不确定、电池与基础设施受限、调度复杂、市场与监管机制不完善等多重挑战，加大了政府和投资者的决策难度。在此背景下，该研究团队提出构建了“价值网络＋系统动力学”模型（图1），首次在同一体系下整合投资方、电网、聚合商和车辆用户四大主体，揭示了城市 V2G 生态下价值创造、传递与反馈机制（图2）。通过动力学仿真，研究捕捉了市场需求波动、用户参与意愿、补贴政策和技术反馈等因素的时序耦合，增强了模型对现实场景的适应性。图1 城市V2G项目价值创造动力学因果关系图图2 城市V2G 项目价值创造的系统流图该研究解析了投资—收益—风险全链路，量化了政府及社会资本、配电网、聚合商与用户在 V2G 系统中的多向价值流动，可为政策制定者和投资者提供了可操作的决策支持工具（图3）。图3 城市V2G项目的投资决策优化流程研究结果揭示了城市V2G生态系统中的关键价值创造机制。通过对三个不同城市背景的案例研究，针对性的补
2025 05.20

金属所在核量子效应促进金属钌表面水分解机制研究领域取得重要进展

水在固体表面的吸附与解离行为直接影响着材料表面的稳定性、腐蚀防护、光催化水分解和电化学制氢等诸多关键过程。然而，由于固-水界面相互作用以及水中氢键网络的相互竞争，导致金属表面的水分子构型十分复杂。比如金属钌表面的水是以分子态吸附还是解离态存在，学术界长期存在争议。实验手段因受限于时空分辨率，难以捕捉水的动态构型，导致了部分结果支持金属钌表面水以分子态吸附，而另一些实验则支持水以解离态吸附。针对这一科学难题，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心材料设计与计算研究部陈星秋、刘培涛团队发展了升级版矩张量机器学习势模型，通过模拟退火并结合遗传算法优化矩张量缩并路径，使得非等价中间张量数量及缩并次数最低，实现了精度与效率兼顾，不但在计算精度方面接近密度泛函理论精度，能准确捕捉界面水复杂的结构和氢键的微妙变化，而且计算效率也大幅度提升，为复杂体系的跨尺度原子模拟提供了新手段。研究团队利用自己开发的计算工具，通过路径积分分子动力学模拟，首次在亚微秒（几百纳秒）时间尺度上模拟揭示了氢质子量子隧穿的动态过程，不仅捕捉到氢原子的量子离域特性，还揭示了金属钌(0001)表面水分子通过量子协同机制分解
2025 05.20

科学岛团队在克服CDK9抑制剂耐药方面取得新进展

近日，中国科学院合肥物质院健康所刘青松药学团队研发出一种能够克服CDK9耐药突变L156F的新型CDK9抑制剂IHMT-CDK9-24。该研究成果在线发表于药物化学Top期刊Journal of Medicinal Chemistry。血液恶性肿瘤（包括白血病、淋巴瘤等）是一类常见的高发病率、高死亡率的恶性癌症。CDK9属于丝氨酸/苏氨酸激酶家族成员，是转录延伸复合物P-TEFb的关键组成部分，在多种信号通路中发挥重要作用，因而被认为是血液恶性肿瘤的有前景的治疗靶点。目前已有几种CDK9抑制剂进入临床研究，然而靶向药物的耐药性问题一直是普遍存在的挑战，因此对于CDK9抑制剂潜在耐药机制的探究尤为重要。科研团队在前期研究中通过体外模拟血液病长期用药环境，成功获得耐药细胞株，并在CDK9激酶结构域中鉴定出介导CDK9抑制剂发生获得性耐药的L156F点突变，同时该突变也是CDK9的单核苷酸多态性位点（SNP），提示其可能是CDK9抑制剂的广谱耐药机制（Acta Pharmaceutica Sinica B, 2023, 13, 3694-3707）。因此，开发能同时靶向野生型和突变型CDK9
2025 05.20

“夸父一号”捕捉到白光耀斑的谐频准周期脉动

近期，中国科学院紫金山天文台“夸父一号”（ASO-S）卫星团队利用卫星上搭载的白光太阳望远镜（WST）观测数据，在白光耀斑辐射特性研究方面取得重要进展，国际上首次在一个X2.8级双带白光耀斑的巴尔末连续谱辐射中捕捉到白光耀斑的“心跳”——微弱但确凿的谐频准周期脉动（Quasi-Periodic Pulsation，QPP）信号。相关研究成果于2025年4月16日发表在国际天文期刊《天体物理学杂志快报》（The Astrophysical Journal Letters）。太阳耀斑是太阳大气中最剧烈的爆发现象之一，其中白光耀斑是指在可见光（白光）连续谱上都能观测到辐射增强的耀斑。这类耀斑通常与强烈的能量释放相关，并可能对地球空间环境产生显著影响。早在1859年，英国业余天文学家卡林顿就首次记录到了白光耀斑现象。然而，白光耀斑相对少见且持续时间较短，因此，对其白光连续谱精细辐射特征（如QPP）的研究极具挑战性。2023年12月14日，太阳爆发了一次剧烈的X2.8级双带白光耀斑。ASO-S/WST在3600 Å巴尔末连续谱波段对此事件进行了高时间分辨率（1~2 s）的观测。利用WST的优质观
2025 05.20

广州能源所在生物质衍生分子高值化催化剂调控研究方面取得进展

木质纤维素生物质是唯一可再生的碳资源，利用多相催化体系将木质纤维素衍生分子催化转化为高值化学品是实现能源供给多样化的重要途径，其中高效催化剂的设计开发和选择性调控是核心问题。近日，广州能源所生物质催化转化科研团队在木质纤维素衍生醛/酮还原胺化催化剂调控方面取得进展。生物质衍生醛/酮的还原胺化反应是一种极具前景的绿色合成途径，可用于高效制备高附加值伯胺。然而，该反应的复杂反应网络导致伯胺选择性调控成为长期存在的关键挑战。一方面，还原胺化过程涉及多步加氢和氨解反应的竞争，因此催化剂对氢物种的活化能力及其选择性调控至关重要；另一方面，尽管Schiff碱被广泛认为是伯胺生成的关键中间体，但其后续转化机制仍缺乏系统性研究，特别是Schiff碱在催化剂表面的吸附构型、活性位点特性，以及其与反应体系中NH3和H2的协同作用机制目前尚未得到深入阐释。针对上述问题，生物质催化转化科研团队在前期研究的基础上，通过一种“自上而下”的再分散方法（Chinese Journal of Catalysis 2024,58,237）制备了不同载量的Pt/TiO2纳米簇催化剂，可作为模型体系研究金属电子态和纳米簇间距
2025 05.20

广州能源所在低碳电力系统的智能调度与决策领域取得新进展

近期，中国科学院广州能源研究所黄玉萍副研究员团队在低碳电力系统的智能调度与决策领域取得了新进展。当前，在配电网与微电网的运行主体存在本质差异的情况下，实现碳责任的公平分配仍然面临巨大挑战。此外，在去中心化的多主体配电网中，实现快速、高效且安全的低碳经济调度依然存在诸多障碍。黄玉萍团队构建了一个面向主动配电网与多微电网的协同优化框架（图1），结合时空碳强度均衡方法（STCIEM）和非合作优化策略，分析了多主体协同决策中的碳排放分配问题。图1 多主体异构网络协同运行示意图图2 在离线训练(a)和在线执行(b)求解POMGs时的EAP-MATD3的架构该研究通过引入增强动作投影多智能体双延迟深度确定性策略梯度（EAP-MATD3）算法，成功解决了低碳优化中的非凸性问题，优化了决策性能。该算法通过优化智能体目标，解决Actor-Critic失配问题，在生成符合物理系统约束的最优决策方面，相比传统的安全多智能体深度强化学习方法具有更优表现。图3 EAP-MATD3在线执行时ADN-MMG内部市场交易-碳强度结果图4 EAP-MATD3在线执行时多个微电网内部电价-碳强度-能源运行优化结果研究表明
2025 05.20

金属所在锂电层状氧化物多晶正极材料的晶体学效应研究取得重要进展

高镍层状氧化物因其高能量和功率密度，被认为是实现电动汽车长续航和快充功能的关键正极材料，目前主流商用正极材料是由尺寸约200 纳米的等轴状初级颗粒烧结形成的微米多晶二次颗粒。这些具有随机取向的等轴晶初级颗粒中，非均匀锂离子扩散是造成多晶材料结构退化、产生应力开裂的主要诱因之一。近年来，研究者发现B、Nb等元素掺杂可实现初级颗粒从等轴晶到辐射状柱状多晶的生长，可显著提升正极材料的电化学性能，因此柱状晶正极材料迅速成为锂电正极材料领域的研究焦点。然而到目前为止，柱状晶正极材料性能提升背后的本质原因尚不清楚。近日，中国科学院金属研究所先进炭材料研究部李峰研究员团队联合材料结构与缺陷研究部王春阳研究员及季华实验室谭军研究员，在层状氧化物正极材料的构效关系研究方面取得重要进展。研究团队结合透射菊池衍射技术与多尺度扫描/透射电镜技术，澄清了柱状晶正极材料中的晶体学效应，这一发现突破了领域的传统认识，对发展高性能正极材料具有重要理论和实践意义。相关成果以《Deciphering the Crystallographic Effect in Radially Architectured Polycry
2025 05.20

苏州纳米所：二维半导体转角异质光子晶体

二维半导体因其原子级厚度和独特的光电特性，被视为下一代光电子器件的关键候选材料之一。由于二维半导体通过层间范德华力结合，单层二维半导体可被轻易剥离并以垂直堆叠方式构建成人工异质结构。这种二维半导体异质结构不仅能融合各层二维半导体的激子特性，还可以通过改变层间扭转角度产生具有转角依赖特性的新型激子态。另一方面，如何控制发光方向对半导体发光器件有重要意义。一般而言，实现定向发光需要光学谐振与发光介质在近场相互作用，进而将光辐射至远场。然而，由于二维半导体自身缺乏光学谐振，必须依赖外部光学谐振腔与之集成。因此，目前调控激子发射方向的方案多是基于各类人工纳米光子结构（如纳米天线和光子晶体）与二维半导体集成。尽管这些外部光学谐振腔可通过腔内电场或倏逝场增强光与激子的相互作用，但介质材料与二维半导体的接触界面可能会引入n型掺杂或导致缺陷辅助的非辐射复合，抑制激子发光。另外，所集成的介质材料会产生强介电屏蔽效应，显著降低层间激子的结合能，进而严重抑制层间激子的发光。针对上述科学问题，中国科学院苏州纳米所张兴旺团队提出了一种创新方案——自耦合光子晶体谐振技术。如图1所示，通过在悬空的双层WS2/WSe
2025 05.20

广州能源所构建创新双功能隔膜体系实现钠金属负极高稳定性储能方案

近日，中国科学院广州能源研究所新兴固废高值循环研究中心曹晏研究员揭示了一种双极性功能协同调控金属有机框架隔膜性能的新机制。该研究证实，经过精确调控的具有双极性官能团UIO-66金属有机框架（MOF）与隔膜相复合可显著提升钠金属电池的循环寿命，在10C高倍率测试中表现出超2000次循环的超高稳定性。钠金属电池（SMBs）凭借丰富的资源储量、较低原材料成本以及高达1165 mAh g⁻¹的理论比容量，被广泛认为是锂离子电池的潜在替代技术。在此背景下，隔膜作为关键界面结构，承担着引导钠离子通量、维持电解液分布均匀性及抑制枝晶穿透的重要功能，其性能优劣对电池整体运行稳定性具有决定性影响。传统的玻璃纤维（GF）隔膜孔径无序、电解液浸润性差，导致钠金属沉积不均匀。本研究围绕钠金属电池中界面不稳定与离子迁移受限的核心挑战，提出并构建了一种双极性功能团（−F与−SO₃H）协同修饰的UFS2@GF隔膜。该隔膜在结构层面实现了对Na⁺脱溶剂化、迁移动力学和成核行为的多重调控，在界面层面诱导形成富无机组分的稳定SEI，显著抑制枝晶生长与副反应，整体提升了电化学性能与循环稳定性。DFT进一步揭示了MOF骨架对

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