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2022 06.11

中科院苏州医工所“全脑在体单神经元解析成像实验装置” 重大科研设施预研筹建项目正式立项

近日，江苏省科技厅发布《2022年省科技计划专项资金（创新能力建设计划）暨中央引导地方科技发展资金（创新能力建设项目）拟支持项目》公示。苏州医工所牵头组织的“全脑在体单神经元解析成像实验装置” 是苏州大市唯一获批立项的重大科研设施预研筹建项目。“全脑在体单神经元解析成像实验装置”定位于面向脑与认知科学的重大需求，建成世界首个具备三维曲面动物全脑皮层单神经元解析能力的在体实时成像装置，开展哺乳动物全脑皮层单神经元活动图谱的实验研究。本装置的顺利实施，将开拓“皮层功能组学”新领域，打造世界重要的脑科学研究实验基地，助力我国脑科学研究进入世界领先水平，推动人工智能理论方法的发展，同时提升我国高端光学装备自主研制能力。重大科研设施预研筹建，是以江苏省经济社会发展的重大需求为导向，围绕国家战略部署，聚焦长三角科技创新共同体建设、苏南国家自主创新示范区一体化发展等，以培育创建国家重大科技（科教）基础设施，支持有条件的地方集聚国家战略科技力量，预研建设重大创新基础设施（平台），支撑综合性国家科学中心或区域性创新高地建设。“全脑在体单神经元解析成像实验装置”获准启动之后，将攻克系列关键技术和核心器件。
2022 05.25

中科院苏州纳米所张学同团队ACS Nano：层状化结构工程策略构筑高导电碳纳米管气凝胶薄膜

气凝胶是一种具有三维多孔结构的超轻固体纳米材料。近年来，以高分子纳米纤维、碳纳米纤维、石墨烯、碳纳米管及MXene等为纳米构筑单元的气凝胶层出不穷，多种多样的纳米构筑单元结合微观结构设计进一步拓宽了气凝胶的应用领域。气凝胶薄膜不仅具有气凝胶的多孔特性，还具有薄膜的维度特性，在电池、超级电容器等领域具有广阔的应用前景。然而，目前的研究多聚焦在气凝胶薄膜的构筑单元选择上，还无有效的方法实现气凝胶薄膜纳米构筑单元微观结构的设计。近日，中科院苏州纳米所张学同研究团队提出了一种纳米纤维三维网络结构层状化工程策略，实现了碳纳米管气凝胶薄膜的高效导电网络构筑，制备出了一种具有致密层状多孔结构的高导电碳纳米管气凝胶薄膜。如图1所示，芳纶纳米纤维/碳纳米管（ANF/CNT）复合气凝胶薄膜是一种由纳米纤维构筑的三维网络结构，纳米纤维随机取向。在定向应力诱导下，纳米纤维向垂直于应力方向重新排布，最终所有的纳米纤维将在垂直于应力方向堆积，形成致密层状结构。致密的层状结构能够有效增强力学性能和构筑高效导电网络。然而，在这个过程中，气凝胶的多孔结构会因为致密堆积而部分消失，同时，不导电ANF的致密堆积也不利于导电
2022 05.25

苏州医工所肿瘤生物标志物实验室发现肾透明细胞癌血管生成的新机制

肾细胞癌是发生于肾小管上皮的一种恶性肿瘤，其中肾透明细胞癌是最为常见的病理子类型。早期对肾细胞癌发病机制的深入研究发现：肾细胞癌中一些关键的基因，如Hippel-Lindau (VHL)抑癌基因等易发生高频突变，致下游的蛋白与信号通路异常激活，导致新生血管生成，从而促进肾细胞癌的发生、发展与转移。因此，抗血管生成的抑制剂被作为进展性肾细胞癌患者的一线治疗方案，如舒尼替尼、索拉非尼等。然而，这些分子的靶向药物在临床应用的疗效往往不尽如人意，肾细胞癌患者出现不同程度的耐药与疾病进展，不能有效延长患者的生存期。亟需探索肾细胞癌新生血管形成的生物学机制，这对于开发新的临床靶向治疗药物与预测治疗疗效的生物学标志物具有十分重要的意义。血管内皮细胞生长因子(VEGF)家族目前主要包括VEGFA、VEGFB、VEGFC、VEGFD和胎盘生长因子，其中VEGFA是诱导肿瘤血管形成作用最强的血管生长因子。肿瘤细胞通常高表达VEGFA，它通过结合其主要受体血管内皮生长因子受体VEGFR2，从而促进内皮细胞的分化、增殖、迁移与血管形成。因此，VEGFA/ VEGFR2信号通路在肿瘤的新生血管中起着关键的作用。
2022 04.30

中科院金属所压卡制冷材料研究取得新进展

制冷技术在工农业生产、日常生活中均起到了至关重要的作用。当前，应用最广泛的是气体压缩制冷技术，其普遍使用具有严重温室效应的气体制冷剂，贡献了社会总碳排放量的7.8%，同时整个制冷行业消耗了社会总电力的25%。为了实现“碳中和”战略目标，必须构建零碳制冷新技术。2019年，在塑晶材料里发现的庞压卡效应为实现这一目标提供了全新的技术路线。虽然，最初发现的原型材料的等温熵变（衡量制冷能力的一个关键指标）已经接近甚至部分超过了当前的主流气体制冷剂，但要想真正实现压卡制冷技术的实际应用，还需要更多的努力来设计出同时具备高压力敏感性、低驱动压力、高熵变和小热滞的压卡材料。然而，这些压卡性能之间存在内禀互斥性，此消彼长。因此，开发出综合性能优异的压卡制冷材料兼具科学意义与应用价值。围绕这一问题，近期金属所沈阳材料科学国家研究中心功能材料与器件研究部的科研人员与合作者发现了有机碳硼烷（C2B10H12）和无机碘化铵（NH4I）两类性能优异的材料，相关结果分别发表于Advanced Functional Materials和Nature Communications，并申请了专利保护。这两类材料的发现对
2022 04.30

中科院合肥物质研究院科学岛在国际上首次报道了30T级强磁场对生物安全和神经行为学的影响

近日，中科院合肥研究院强磁场中心张欣课题组依托稳态强磁场实验装置（SHMFF），利用自主搭建的强磁生物学研究平台，开展了高达33.0 T的稳态强磁场生物安全性和神经行为学影响研究。在国际上首次报道了30 T级稳态强磁场对健康小鼠的生理安全性以及20 T和30 T级稳态强磁场对小鼠神经行为学影响。该研究发现，稳态强磁场可以提升小鼠社交能力、改善其焦虑情绪，并提高空间记忆力。相关成果相继发表在核磁共振成像领域国际期刊《磁共振成像杂志》（Journal of Magnetic Resonance Imaging，JMRI）和《欧洲放射学》（European Radiology），并获得国际专家的两篇专文点评和高度评价。近年来，高场磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）因具有高分辨率的显著优势而发展迅速。7 T MRI已获批进入临床，21.1 T MRI也成功用于啮齿类动物的实验研究。但20 T以上强磁安全性研究仍然十分缺乏，30 T以上相关研究则处于空白。张欣课题组在前期3.5-23.0 T 稳态强磁场生理安全性研究的基础上（Neuroimage 2019
2022 04.30

中科院紫金山天文台和PandaX实验组合作在轻暗物质探测方面取得重要进展

近日，紫金山天文台研究员袁强和上海交通大学牵头的PandaX合作组及李政道学者葛韶锋合作，在《物理评论快报》以“编辑推荐”论文发表了PandaX-II二期实验寻找宇宙线加速轻暗物质的结果【PRL, 128, 171801 (2022)】。这是首次由暗物质直接探测实验开展数据分析寻找这一信号，也是PandaX实验组首次同国内理论学者合作完成从唯象理论的提出到实验探测的全链条研究。图1：（左图）宇宙线（CR：cosmic ray）加速的轻暗物质（DM：dark matter）主要来自银河系中心方向，（右图）由于地球自转和屏蔽效应引起的恒星日周期性调制特征。该研究采用的信号探针，是由葛韶锋、袁强和PandaX实验组成员周宁、刘江来在另一篇合作文章中提出的：来自银河系宇宙线加速的轻暗物质由于地球自转和屏蔽效应导致的恒星日周期性调制特征【PRL, 126, 091804 (2021)】。近年来，对质量在GeV以下（sub-GeV）的轻暗物质的研究备受关注，但由于质量过轻，产生的核反冲信号的能量过低，不能被探测器捕捉。然而，只要暗物质和原子核有相互作用，就一定有小部分的轻暗物质被宇宙线中的高能粒子
2022 04.30

中科院苏州纳米所NANO-X在热迁移构建W-W双位点促进碱性电催化析氢方面取得进展

过渡金属碳化物由于碳原子嵌入钨晶格中导致其费米面附近的态密度具有类贵金属铂的电子结构，因此被理论预测在电催化析氢反应（HER）中具有类铂的催化属性。与传统的酸性HER相比，在具有大规模产氢潜力的碱性环境中，碳化钨材料的析氢性能并没有如理论预测一样，其中的一个重要原因就是金属钨的d轨道电子填充数在半填充以下，缺电子而富空轨道，这虽然非常有利于碱性HER反应底物H2O分子的吸附和解离，但是解离出的H*和OH*中间物种的脱附却异常困难。其中氢的脱附困难，导致较差的HER活性，而W-OH*的强吸附作用则会导致W位点的深度氧化形成惰性的WxOy物种，这类典型的酸性氧化钨物种在碱性环境极易刻蚀溶解，伴随而来的是活性位点的坍塌和催化活性的衰减。因此，探寻具有类铂电子结构的碳化钨催化剂，且同时具备高效的解离水和脱氢催化活性，成为未来碳化钨基碱性HER催化剂设计的关键。经过近十年的快速发展，单原子材料在均相、非均相体系中取得了远高于常规体相材料的催化活性。近来，以单原子材料作为母材，通过外界的热、光、电等因素的刺激诱导，可以合成出比母材更高催化活性的原子团簇材料。究其原因，主要是介于单原子和纳米晶之间的
2022 04.30

中科院苏州医工所在高灵敏增强拉曼传感技术方面取得研究进展

高灵敏微量气体传感在环境污染研究、人体挥发性有机物（VOCs）检测中具有重要现实意义。迄今为止，已有多种分析技术被用于气体检测，但大多存在成本高、操作复杂、分析过程耗时等缺点。表面增强拉曼散射（SERS）作为一种有力的痕量分子检测工具，可利用基底的表面等离子体共振和电荷转移效应大幅增强目标分子的拉曼散射信号，具有高灵敏、简单、快捷、无损和特异指纹识别的特点，在气体传感领域具有突出的优势。近期，中科院苏州医工所张志强研究员与孙姣姣博士研究生开发了一种具有超高灵敏性的三维玫瑰花枝状SERS基底（BigAuNP/Au/ZnO/P）。在本研究中，科研人员以化学生长与微纳加工相结合的方式在聚偏二氟乙烯（PVDF）膜上制备了纳米氧化锌（ZnO）-金（Au）三维异质结构。其增强原理在于相邻纳米棒表面的金纳米颗粒（AuNPs）、同一纳米棒表面的相邻AuNPs、金层与AuNPs的结合点三处“热点”区域共同提高了电磁增强效应，Au和ZnO之间的电荷转移产生高密度电荷，形成内部电场，激发了ZnO纳米棒的化学增强效应。该SERS基底对对巯基苯甲酸（p-MBA）分子的检测限为10-13M，其增强因子高达2.27
2022 04.22

中科院金属所利用晶界弛豫效应在纯铜中突破金属纯度-稳定性倒置关系难题

现代工业越来越需要高纯金属，以更好地控制设备的材料特性和功能（如溅射靶、生物植入材料、高导电性金属等）。但高纯金属的加工和应用受到一个众所周知的问题限制：金属材料纯度越高，越容易在热和机械刺激下发生再结晶（或晶粒粗化）和塑性形变，表现出较差的热稳定性和强度。晶粒细化通常能够在不添加外来元素的前提下大幅提升金属强度，但由于高密度晶界的引入，结构热稳定性急剧降低。如何提高高纯金属的热稳定性和强度一直是研究人员和工业应用想要解决的难题。中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心纳米金属材料科学家工作室团队一直致力于纳米金属材料的研究。2018年，研究团队在塑性变形制备的纳米晶纯铜和纯镍中发现了纳米晶热稳定性的反常晶粒尺寸效应，即临界尺寸以下纳米晶在塑性变形过程中以不全位错活动为主导，不全位错与晶界的交互作用可以诱导发生晶界弛豫效应，晶界能量显著降低，使得纳米晶的稳定性随晶粒尺寸减小不降反升（Science, 360, 2018）。随后，该团队研究发现纯铜、镍、银等金属纳米晶在载荷作用下的机械稳定性也存在这种反常晶粒尺寸效应（Phys. Rev. Lett., 122, 2019）。基于前期
2022 04.22

中科院金属所研制的特大尺寸铝基复合材料应用于大气环境监测卫星

2022年4月16日北京时间2点16分，国际首颗具备二氧化碳激光探测能力的大气环境监测卫星在我国山西太原卫星发射中心成功发射，该卫星在轨应用后，将实现对生态环境、气象和农业等多领域定量遥感服务能力的跨越式提升。金属所为该卫星多个载荷光学基板提供了特大尺寸铝基复合材料。基于大气探测激光雷达等载荷对特大尺寸光学基板需求，金属所马宗义团队成立攻坚小组，成功研发出特大尺寸铝基复合材料坯锭及锻件，提供了中含量与高含量两种陶瓷颗粒增强铝基复合材料，坯料外接圆尺寸为Φ1900mm、Φ970mm、Φ820mm三种规格，保证了型号研制进度，实现了特大尺寸光学基板的一体化加工制造，其中外接圆Φ1900mm的大气探测激光雷达光学基板是迄今为止在轨的最大铝基复合材料零件。铝基复合材料光学基板

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