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2025 10.03

苏州纳米所在电解水制氢领域中取得新进展

碱水电解制氢技术符合全球零碳排放的战略目标，是实现可持续氢能生产最有效、最经济的策略之一。众所周知，在析氢反应（HER）中，高效的产氢途径遵循Volmer-Tafel机制，即电化学吸附的两个相邻的质子在最小的能耗（施加最低的过电位）下重组生成一个氢分子。然而，HER过程很大程度上依赖于电解质溶液的pH值，在具有高质子浓度的溶液中，动力学更有利。目前，为克服高pH电解质中低质子浓度和活性的本征属性，构建类酸型催化剂表面被认为是显著提高碱性HER催化活性的开创性策略之一。由于具有氧化物和固体酸的双重特性，布朗斯特（Brønsted）酸性氧化物（如氧化钨，氧化钼等）表现出优异的解水能力和提供质子的性质，可作为碱水电解析氢中潜在调控局部pH的材料，用于类酸催化界面层的生成。氧化钨作为其中一种典型具有Brønsted酸特性的氧化物，基于此，研究团队精心设计了W/WO2固体酸异质结催化剂，通过钨原子自发构建动态化质子浓缩表面，实现动力学最优的Volmer-Tafel析氢反应路径（Nat. Commun. 2023,14,5363）。为加速酸性催化剂表面的质子转移动力学，研究团队进一步优化类酸催化剂
2025 10.03

科学岛团队提出面向育种场景的植物表型高精度三维提取方法

近期，中国科学院合肥物质院智能所黄河研究员团队提出了一种基于神经辐射场（NeRF）与Segment Anything Model 2（SAM2）融合的交互式无监督植物快速表型提取框架IPENS，实现了对水稻和小麦等作物多器官的高精度三维点云提取，显著提升了植物表型分析的效率与准确性。该研究成果已正式发表于植物表型学领域知名期刊Plant Phenomics（中国科学院一区TOP期刊）上。植物表型分析是现代智慧育种的核心技术之一。传统方法依赖大量人工标注数据，成本高、周期长，且难以处理遮挡严重的小目标（如稻穗、籽粒）。IPENS框架通过结合NeRF的高质量三维重建能力与SAM2的强大视频分割与传播能力，实现了无需标注、单轮交互、多目标三维点云同步提取。该方法在水稻数据集上实现了籽粒、叶片和茎秆的mIoU达63.72%，籽粒体素体积预测R²为0.77，叶片面积预测R²为0.84，叶片长宽R²约0.97和0.87；在小麦数据集上表现更为突出，mIoU达89.68%，穗部体积预测R²高达0.9956，叶片面积预测R²接近1.0，叶片长宽R²约0.99和0.92。整个提取过程仅需3分钟，极大提升
2025 10.03

金属所纳米晶304不锈钢板材研究取得重要进展

自上世纪八十年代人们提出纳米材料的概念以来，纳米粉体和薄膜材料已得到广泛应用。然而，块体纳米/超微晶金属结构材料的大规模产业化仍面临挑战。其中一个关键原因是，应力与腐蚀交互作用导致纳米/超微晶金属结构材料在服役过程中力学和耐腐蚀性能难以同时提高。中国科学院金属研究所王胜刚及其合作者利用深度轧制技术制备出纳米晶304不锈钢板材(NCP-304，整体纳米化)。前期工作表明，与普通304不锈钢(TPC-304)相比，NCP-304点腐蚀和均匀腐蚀阻力提高(腐蚀速率降低，钝化膜击穿电位提高了400 mV，钝化区间变宽370 mV)。 NCP-304抗高温氧化(900 °C空气中) 和耐应变疲劳(应变范围0.2%- 1.4%)性能提高。应力腐蚀(应变速率2.5 × 10−6s-1)实验表明，室温空气中，与TPC-304比较，NCP-304屈服和抗拉强度分别提高1520 MPa和458 MPa；室温1 mol/L HCl溶液中，屈服和抗拉强度分别提高1487 MPa和591 MPa。NCP-304在空气和1 mol/L HCl溶液中延伸率分别为42% 和30%，NCP-304抗应力腐蚀性能提高。近
2025 10.03

紫金山天文台联合发布包含16万个脉冲星单脉冲的原始数据库

中国科学院紫金山天文台联合澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）等国际机构，在帕克斯射电望远镜海量观测数据的基础上，首次将脉冲星单脉冲的原始二进制形式数据段纳入系统化管理，成功构建了包含多个脉冲星超过16万个单脉冲的第二代帕克斯暂现源数据库（PTD II），为研究脉冲星辐射机制和暂现现象提供了宝贵资源。研究成果以“Parkes Transient Events. II. Pulsar Single-pulses Database Containing Raw Data Segments”为题，于2025年9月24日发表在《天体物理学报增刊》（The Astrophysical Journal Supplement Series）上。脉冲星作为宇宙中的“精确时钟”，自1967年被发现以来一直是研究极端物理环境的重要窗口。尽管传统研究多基于对大量脉冲平均后的轮廓，但单脉冲分析却能揭示脉冲星辐射中的漂移子脉冲、零脉冲、模式转换、巨脉冲等关键现象。近年来，快速射电暴（FRB）和旋转射电暂现源（RRAT）的发现，更凸显了单脉冲研究在揭示中子星极端行为中的不可替代性。第一代帕克斯暂现源数据库
2025 10.03

科学岛团队在食管癌类器官VOC研究方面取得新进展

近期，中国科学院合肥物质院健康所团队开展食管癌类器官挥发性有机物（VOC）研究，发现了一种癌细胞气态标志物，研究结果发表在美国化学会ACS期刊Analytical Chemistry上，并被选为supplementary cover封面文章。人体代谢产生的VOC气体活检，或中医闻诊/嗅诊，是通过气味成分探测癌症的方法，具有安全无创、使用便捷、接受度高等特点，也是肿瘤无创筛查领域备受关注的研究方向。以往通过临床研究可以获得食管癌患者样本特征VOC，但这些临床样本特征VOC是否直接来自癌细胞代谢以及细胞代谢形成机制是什么，迫切需要开展体外细胞实验科学研究。为此，研究团队利用食管癌细胞和正常细胞，除了常规贴壁2D单层培养以外，还构建和培养了3D细胞球和类器官，并对他们代谢释放的VOC进行了气相色谱-质谱（GC-MS）非靶向检测和分析比较。结果显示：在单层、球体、类器官状态下，癌细胞释放的2-甲基丁酸乙酯均显著高于正常细胞。转录组数据分析表明，2-甲基丁酸乙酯上调可能与蛋白质降解/吸收通路相关。该工作不仅报告了食管癌细胞VOC标志物，也给出了癌细胞代谢机制研究的目标分子，为食管癌无创筛查与快速
2025 10.03

紫金山天文台联合发布雪山牧场15米亚毫米波望远镜科学白皮书

9月19日，中国科学院紫金山天文台联合国内外多家科研机构，在SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy（《中国科学：物理学力学天文学》英文版）正式在线发表雪山牧场15米亚毫米波望远镜科学白皮书“Scientific Objectives of the Xue-shan-mu-chang 15-meter Submillimeter Telescope”。科学白皮书系统阐述了项目的科学背景、建设进展和未来发展规划，明确了河外天文学、银河系科学、时域天文学和天体化学四大核心科学方向，标志着我国在亚毫米波天文学领域迈出了关键一步。在浩瀚的宇宙中，恒星与行星的孕育常常被星际尘埃所掩盖。传统的可见光望远镜难以穿透这些“宇宙面纱”，而亚毫米波观测则能洞悉隐藏其中的冷气体、星际分子、星际尘埃等。它不仅能揭示星系形成与演化的规律，还能追踪生命相关分子的起源线索。长期以来，我国在亚毫米波天文观测方面相对薄弱，缺乏自主建设、可常规运行的观测设施。为弥补这一空白，科研人员提出建设一台15米口径的亚毫米波望远镜，以支撑未来我国在天文学、天体物理学及天体化学领域的
2025 10.03

科学岛团队利用金刚石量子传感技术破译镧镍氧单晶超导抗磁之谜

近期，中国科学院合肥物质院固体所刘晓迪研究员团队联合吉林大学黄晓丽教授团队、中山大学王猛教授团队利用金刚石氮-空位（Nitrogen vacancy, NV）色心以及电输运手段，在高压下的镧镍氧（La3Ni2O7−𝛿）单晶材料中同步观测到超导零电阻和迈斯纳效应，证实了镧镍氧材料的超导抗磁性，为这类高温超导材料的研究提供了坚实的实验证据。相关结果发表在Physical Review Letters上。2023年，镧镍氧材料在高压环境下被报道具有零电阻特性，其转变温度约为80 K，这一发现迅速引发了凝聚态物理领域的广泛关注。然而，超导的判定需要同时满足零电阻和抗磁性（迈斯纳效应）两大特征。受限于高压条件下超导体积分数较低，以及传统磁测量技术在高压力环境中的技术瓶颈，镧镍氧材料是否具有迈斯纳效应仍存在争议。为攻克超导抗磁性测量这一难题，研究团队创新性地将金刚石NV色心量子传感与高压金刚石对顶砧技术相结合，自主搭建了基于固态色心量子传感的高压低温磁探测系统，实现了对La3Ni2O7−𝛿单晶局部抗磁性的原位高灵敏度检测。进一步通过将该技术与四探针电输运测量结合，研究人员在同一块单晶样品上同步
2025 10.03

科学岛团队在膜蛋白表面等离子共振分析方面取得新进展

近日，中国科学院合肥物质院强磁场中心王俊峰研究员课题组开发了一种膜蛋白表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）传感器芯片表面固定新方法，有效克服了膜蛋白SPR分析中的关键技术瓶颈。相关成果发表在国际期刊《分析化学》(Analytical Chemistry)上。膜蛋白约占人体蛋白质的三分之一，在细胞信号转导、物质运输等关键生命过程中发挥核心作用，也是药物研发的主要靶标。据统计，约60%的现代药物以膜蛋白为作用靶标，例如G蛋白偶联受体（GPCR）和离子通道等。因此，精确定量表征膜蛋白与蛋白质、小分子药物等各类配体间的相互作用，对于膜蛋白的功能机制解析以及创新药物开发至关重要。SPR是一种基于光学原理的表面分析技术，能够实时监测生物分子间相互作用，并精确测定其亲和力和动力学参数。该技术具有灵敏度高、免标记等优势，被广泛应用于生命科学基础研究和药物开发等领域。SPR技术被誉为生物分子互作研究的“金标准”,并已于2016年和2020年分别被列入美国药典和中国药典。尽管SPR技术在可溶性蛋白研究方面已相当成熟，其在膜蛋白领域的应用仍面临挑战。主要技术瓶颈在于
2025 10.03

科学岛团队利用天然电子供体协同表面重构策略实现退役磷酸铁锂正极材料再生

近期，中国科学院合肥物质院固体所与清华大学深圳国际研究生院和苏州工学院合作，在退役磷酸铁锂正极再生利用领域取得新进展，提出了一种体相/表面一体化修复策略，实现再生退役动力电池磷酸铁锂正极。相关研究成果发表在Advanced Materials上。作为新能源汽车的关键和核心部件，锂离子电池的使用和消耗近年来增长迅猛。随之而来的大规模锂离子电池退役潮，将导致严重的环境污染和资源问题，因此亟需开发退役锂离子电池高效回收再利用技术。传统的锂离子电池回收方法主要包括湿法冶金和火法冶金两种，这两种方法只能从退役锂离子电池正极材料中提取有价金属元素，而对只含单一有价金属元素的退役磷酸铁锂正极而言，此类回收方式并不具备经济性。另外，冶金法回收退役电池材料能耗巨大、流程繁琐，并存在二次污染的风险。相对来说，通过直接修复技术实现退役磷酸铁锂电池的再生利用更高效、更节能，在退役锂离子电池回收领域具有更高的经济性和可行性。基于此，研究人员采用天然提取的茶多酚作为电子供体，利用其羟基电子供体与补充锂盐的共同作用，不仅将退役磷酸铁锂中衰退的FePO4相高效转化为LiFePO4，还可以有效减少材料中的有害Li-Fe
2025 10.03

金属所在固态锂电池界面调控研究取得新进展

固态锂电池因具有高安全性和高能量密度，被视为下一代储能体系的重要发展方向。在传统固态电池中，“离子传导”与“离子储存”功能分别由电解质和电极材料承担，导致电极/电解质界面阻抗大、离子传输效率低。为解决上述界面难题，中国科学院金属研究所科研人员创新性地在聚合物体系中实现了具有分子尺度界面的一体化电极-电解质材料。在聚合物骨架中，通过共价键方式同时引入了电位调控的快离子传输通道与可逆离子储存位点，实现了离子传导与存储的功能融合，改变了界面存在形态，为提升固态电池电化学性能提供了新方案（图1）。相关研究成果近期以“Potential-gated polymer integrates reversible ion transport and storage for solid-state batteries”为题，发表于Advanced Materials。在前期对富硫聚合物电极材料（Adv. Funct. Mater.2024,34,2405122;Energy Storage Mater.2022,45,1144;Energy Environ. Sci.2020,13,1076.）和聚合物

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