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2025 12.30

长春应化所在快速抗抑郁药物开发方面取得突破性进展

中国科学院长春应用化学研究所在快速抗抑郁药物开发方面取得重要突破。王晓辉研究团队与北京脑科学与类脑研究所（中心）罗敏敏团队合作，阐明了氯胺酮的抗抑郁关键机制，并发现了疗效更佳、副作用更低的快速抗抑郁候选化合物。相关研究成果以“腺苷信号传导驱动氯胺酮与电痉挛疗法的抗抑郁作用”（Adenosine signalling drives antidepressant actions of ketamine and ECT）为题，于2025年11月5日（北京时间11月6日）发表于国际顶级学术期刊《自然》（Nature）。图1. 氯胺酮及其衍生物结构活性研究长期以来，氯胺酮的抗抑郁机制一直被置于NMDA受体拮抗的理论框架下进行解释——即通过阻断NMDA受体，引发下游谷氨酸能突触功能增强与神经可塑性重建。然而，随着临床与临床前证据的不断积累，这一以“细胞膜受体为中心”的经典范式逐渐显现出其解释力的局限。值得注意的是，作为一类典型的精神活性物质，氯胺酮在穿越血脑屏障进入中枢后，不仅作用于各类膜蛋白靶点，也必然广泛分布于胞内环境。研究团队发现氯胺酮通过直接调节细胞能量代谢，增加细胞内腺苷，内侧前额叶皮层
2025 12.30

科学岛团队在锂离子电池硅碳复合负极材料界面调控方面取得系列进展

近期，中国科学院合肥物质院固体所王振洋研究员团队在锂离子电池硅碳复合负极材料领域取得系列进展。团队针对硅基材料界面不稳定的瓶颈问题，创新性地提出了激光引导共价键合策略与分级双涂层协同调控策略，显著提升了电池的循环稳定性与电化学性能。相关研究成果分别发表在Advanced Composites and Hybrid Materials和Composites Part B-Engineering上。随着电动汽车和智能电网的快速发展，开发高能量密度锂离子电池已成为行业迫切需求。硅基材料凭借超高的理论容量（2680-4200 mAh/g）、适宜的低工作电位（约0.4 V）及丰富的储量，被视为最具潜力的下一代锂离子电池负极材料。然而，硅在充放电过程中面临剧烈的体积膨胀（170%-300%）及本征导电性差等挑战，极易导致电极粉化、活性物质电隔离及固体电解质界面（SEI）失效，最终引发电池容量的快速衰减。尽管传统的纳米化和碳包覆策略在一定程度上缓解了上述问题，但物理接触界面在长期循环中仍易发生分层失效，且传统有机主导的SEI层机械性能差，难以兼顾界面化学调控与体应力管理。针对硅碳界面的本征稳定性问题
2025 12.30

科学岛团队研制新型MOF复合纳米纤维传感器实现痕量水高灵敏实时检测

近期，中国科学院合肥物质院固体所能源材料与器件制造研究部蒋长龙研究员团队在新型MOF复合纳米纤维传感器的设计制备及痕量水高灵敏实时检测方面取得新进展，相关研究成果以“Reversible Flexible Functional Metal-organic Frameworks Sensor with Artificial Intelligence Data Analysis for Real-time Trace Water Monitor”为题发表在国际期刊Chemical Engineering Journal(Chem. Eng. J., 2025, 526, 170841) 上。精准测量痕量水不仅是环境监测的关键环节，更是保障现代产业质量控管、提升生产效能的根本前提。发展高灵敏、快速响应的水分传感器，对提升技术水平、保障质量安全、节约能源资源具有不可替代的重要价值。然而，在ppb级极低浓度下，水分子信号极其微弱，且其强极性与吸附性导致水分传感器响应与恢复速度缓慢，难以满足工业应用的快速、实时检测的应用需求。同时，传感器敏感材料易受环境温度波动和复杂背景的交叉干扰，严重影响了长期
2025 12.30

苏州医工所在脉冲电场心脏消融实时评估领域取得新进展

脉冲电场消融（PFA）凭借“组织选择性”和非热损伤优势，在房颤、室速等心律失常治疗中应用前景广阔。然而，PFA治疗效果高度依赖于对消融深度的精准控制，目前临床尚缺乏术中实时量化评估消融深度的有效手段，难以避免治疗不彻底或过度损伤。近日，苏州医工所庄杰研究员团队针对这一难题，提出了一种基于电阻抗谱的“低频电阻变化率（LFR）”量化评估方法。研究团队利用生物介电模型解析宽频阻抗数据，提取出能特异性表征组织电穿孔程度的LFR指标。研究发现，相比传统单频阻抗，术后5分钟的低频电阻变化率（LFR5min）能更准确地反映消融深度的动态变化，有效排除了可逆电穿孔的干扰。团队构建了完整的“体外-在体”验证体系。马铃薯体外模型实验显示，LFR5min与消融深度在1-9 mm区间符合二次函数关系，在0-15 mm全范围符合Gompertz生长模型，揭示了从浅表到深部损伤的阻抗变化规律。进一步的犬心脏在体实验证实，该方法具有亚毫米级的检测灵敏度，成功区分了统计学差异仅为0.8 mm的消融深度。该研究为PFA术中深度的实时量化监测提供了理论依据和关键参数。图1：基于电阻抗谱的PFA深度评估原理及实验流程示意图
2025 12.30

科学岛团队阐明非平衡半导体缺陷的原子起源及演化机理

近日，中国科学院合肥物质院固体所李永钢研究员、曾雉研究员团队与北京计算科学研究中心黄兵研究员合作，发展了第一性原理驱动的多尺度模型框架，用于辐照半导体中深能级缺陷的多维度鉴定，解决了非平衡半导体缺陷原子起源及动力学演化的难题。相关成果以“Multidimensional defect identification of semiconductors in nonequilibrium”为题，发表在国际知名期刊Nature Communications上。随着深空探测、核能应用和量子科技等需求的增长，确定半导体缺陷的原子起源对于缺陷调控及光电子器件优化至关重要。然而，半导体器件在工艺加工和高能粒子辐照环境下，会产生大量非平衡态缺陷。此类缺陷相对于平衡态缺陷的识别极具挑战性，现有的表征技术如深能级瞬态谱（DLTS）只能探测光电信号，无法解析缺陷的原子起源，而传统的平衡态缺陷理论也难以处理非平衡缺陷的多维特性。为解决这些问题，研究团队打破传统的单维度分析方法，构建了基于第一性原理的多尺度模型框架，突破了非平衡缺陷精准鉴定和DLTS准确模拟的两大技术瓶颈，成功实现了辐照半导体中深能级缺陷的多维
2025 12.30

科学岛团队发现高能量密度压卡制冷新材料

近日，中国科学院合肥物质院固体所与浙江巨化装备工程集团有限公司、东莞理工学院、中国工程物理研究院核物理与化学研究所等合作，在塑性超离子导体材料 Ag2Te1-xSx中发现了高能量密度的压卡效应。该材料在单位压力下表现出的压卡性能显著优于目前已知的绝大多数无机压卡材料。相关研究成果以Colossal Barocaloric Strength in Plastic Ag2Te1-xSxwith High Density为题发表于Advanced Functional Materials上。制冷技术革新是人类文明进步的重要标志。当前广泛采用的气体压缩制冷技术依赖的制冷剂多为强温室气体，与全球绿色低碳发展趋势相悖，且经过上百年的发展，该技术能效已接近理论极限。相比之下，压卡制冷技术利用固态材料在等静压作用下的熵变或温变实现制冷，不仅环境友好，理论能效也更高，被认为是替代传统制冷方案的有效候选技术之一。然而，当前该领域研究多聚焦于提升材料的质量熵变，对体积熵变及其实际应用价值的关注相对不足。更高的体积熵变意味着实现相同制冷量所需的材料体积更小，将直接推动承载容器的小型化。研究团队通过有限元模拟证
2025 12.30

苏州纳米所在氮化镓低压射频器件领域取得新进展

近年来，5G通信应用向手机等移动终端场景深度拓展，对低压高性能射频功率放大器（PA）的需求日益迫切。氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）因其高电子饱和速率和优异的二维电子气（2DEG）输运特性，已成为实现高性能射频前端的理想选择。然而，常规GaN器件存在较高的膝点电压，严重制约了其在低压条件下的射频输出性能。针对这一问题，国际上的常规做法是采用强极化异质结（如InAlN/GaN、AlN/GaN等）以及“深度缩放”工艺路线，对加工精度要求较高。近日，苏州纳米所孙钱研究员团队成功研制出一种基于AlGaN/GaN异质结的硅基氮化镓“近无接入区”金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMT）器件，基于结构创新，在较为宽松的加工精度条件下，有效降低了膝点电压，并在低压应用中展现出卓越的直流与射频性能。研究团队通过将源漏极欧姆接触区域延伸至栅极边缘，并采用n⁺⁺-GaN二次外延技术，有效抑制了常规器件中由非栅控2DEG区域引入的接入区电阻，进而显著提升了器件的输出特性。该器件在550 nm栅长下，实现了2.11 A/mm的饱和电流密度、300 mS/mm的峰值跨导以及0.61
2025 12.30

金属所建立钛合金氢损伤阈值电位的安全服役判据取得重要进展

面向海洋强国战略需求，深海装备关键材料的性能优化已成为科技攻关重点。钛合金以其优异的力学性能和耐蚀性，广泛应用于深海苛刻环境（高静水压、低氧、长周期），主要归因于其表面自发形成的稳定且具有自修复能力的钝化膜。然而，尽管有这一优势，钛合金对氢致损伤仍具有显著的敏感性。在促进阴极极化的深海服役环境中（800~1000米深度氧浓度最低），这种风险变得尤为严峻。因此，探明深海环境下氢损伤的临界条件，揭示静水压力对氢损伤行为的物理化学影响机制，已成为国际海洋材料科学领域亟待突破的关键科学难题。针对这一重大需求，中国科学院金属研究所宋影伟研究员团队采用深海高压氢渗透原位测试技术，创新性地发现了“静水压力诱导氢损伤阈值电位正移”现象。研究团队通过构建“界面电场强度—析氢反应动力学—钝化膜理化特性”协同作用模型，成功破译了深海高压环境下钛合金氢损伤敏感性显著增加的物理机制。该研究的创新成果主要体现在：（1）首次量化了静水压力导致的氢致损伤阈值电位漂移规律（从常压的-0.41 V（SCE）正移至8 MPa下的-0.21 V（SCE））；（2）揭示了静水压力通过物理压缩双电层厚度、增强界面电场，进而指数级
2025 12.30

科学岛团队采用形貌诱导的细胞摄取增强策略提升单原子纳米酶的肿瘤治疗效果

近日，中国科学院合肥物质院强磁场中心王辉研究员团队与新加坡南洋理工大学赵彦利教授团队合作，依托稳态强磁场实验装置电子顺磁共振谱仪，成功构建出一种新型海胆状铜单原子纳米酶，并揭示了海胆针刺长度与细胞内吞效率及相应肿瘤催化治疗效果之间的构效关系，相关研究成果以Tuning the Needling Length of Copper Single-Atom Nanozyme for Enhanced Cellular Uptake and Chemodynamic Therapy为题，发表在国际期刊ACS Nano上。该研究采用多巴胺和氯化铜为前驱体，利用课题组发展的有机分子碳化-自还原策略，一步合成出海胆状铜单原子纳米酶(UCCSE)，并通过精细调控表面针刺长度进而优化其催化性能。在肿瘤微环境中，UCCSE同时展现出类过氧化物酶与类谷胱甘肽过氧化物酶活性：一方面催化内源性H2O2持续产生高活性的羟基自由基(•OH)，另一方面消耗细胞内还原性谷胱甘肽，抑制•OH被清除，从而放大氧化应激效应,提升化学动力学治疗效果。研究团队结合电子顺磁共振测量、米氏动力学分析及理论计算等多种手段进一步证实了U
2025 12.30

金属所柔性单通道多功能热电半导体传感器件研究取得重要新进展

近年来，微型化、柔性化、智能化等多功能集成电子器件在人工智能、生物医疗、集成电路等领域取得了显著的发展。其中，能够同时感知触觉和温度的柔性应力/应变-温度传感器，因其在电子皮肤、柔性传感器等发展中的关键作用而受到广泛关注。传统的应力/应变-温度传感器的设计策略主要是将两种具有应力/应变和温度传感功能（热电/热释电和压电/压阻效应等）的材料集成构建成叠层结构的传感器件。然而，此类器件通常以“一对一”模式运行，结构设计和数据采集复杂，且需要外部电源驱动，其长期稳定监测的可靠性不佳。此外，大多数关于应变传感的研究往往忽视了应变率传感（施加应变的速率）的重要作用，这是动态场景中的关键因素。即使在相同的应变大小下，由于应变和应变率相互耦合，应变率的变化也会显著影响材料的应变响应特性。传统传感器无法通过单一材料和简单结构来实现对多参数变量的实时监测，既实现材料的多功能化传感具有很大挑战。近期，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心邰凯平研究员带领团队研制出一种基于碲纳米线（Te-NWs）热电-压电耦合效应的柔性、单通道、应变/应变率-温度多模态传感器。研究人员通过材料调控和结构设计克服了以往

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