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2024 12.18

科学岛团队发现低剂量等离子体肿瘤治疗机制——诱导细胞发生有丝分裂灾难实现抑癌

近日，在等离子体肿瘤治疗机制方面，中国科学院合肥物质院健康所韩伟团队再次取得突破，发现低剂量（大气压低温）等离子体仍可有效抑制肿瘤，其机制是通过损伤肿瘤细胞的线粒体结构与功能，继而诱导发生有丝分裂灾难实现抑癌。相关研究发表在Advanced Science 期刊。大气压低温等离子体（Cold atmospheric plasma, CAP）可快速有效杀死肿瘤细胞，并且具有显著的肿瘤细胞“选择”性作用（对正常组织和细胞损伤较轻），被认为是极具潜质的新型肿瘤治疗技术，目前已获FDA批准进入临床试验阶段。但等离子体治疗的缺陷在于其生物组织穿透性差，有效成分和剂量随作用深度快速下降。现有研究集中于等离子体在中高剂量区间的肿瘤治疗效果和机理研究。现实场景下，当等离子体在肿瘤内衰减至低剂量区间时，是否仍具有肿瘤抑制作用，仍属认知“盲区”。通过检测肿瘤中连续深度层的氧化损伤和细胞死亡水平，韩伟团队发展了等离子体有效作用的评价方法，解决了现实场景下有效作用深度未知的问题困扰。进一步，通过模拟等离子体在肿瘤中较深层面的剂量衰减，发现等离子体在低剂量区间仍可有效抑制肿瘤细胞增殖。机制探索发现，等离子体处理
2024 12.18

紫金山天文台基于“银河画卷”巡天数据更新外银河系旋臂图像

近日，中国科学院紫金山天文台研究团队基于“银河画卷”CO分子气体巡天数据，更新了外银河系旋臂图像，拓展了对银河系的认知。新图像覆盖了银盘面上约2/3方位角、银心距约8-26千秒差距范围内的分子气体旋臂结构，较以往同类观测扩大了约1.5倍。研究成果于12月11日正式发表在天体物理学快报（ Astrophysical Journal Letters）上。由于我们位于银河系盘内部，大量星际尘埃使得传统观测手段难以有效探测几千秒差距以外的区域，旋臂结构的研究仍然存在诸多不确定性。毫米波段CO分子谱线的观测不受尘埃消光影响，能够示踪冷且致密的星际介质，可以用来揭示银河系盘面的新结构。该研究基于“银河画卷”CO巡天数据，绘制了总分子气体表面密度图，揭示了三段长度约为16-43千秒差距的旋臂结构，清晰地展现了旋臂上与旋臂间分子气体密度分布的显著差异（如图1）。得益于分子气体的速度弥散明显比较低，因而分子气体旋臂图像比HI旋臂图像更加清晰。在银河系盘的边缘，约1306个分子云很好地描绘了最遥远的旋臂结构，连接了近年在银河系第一和第二象限发现的旋臂段，并将其延伸至更遥远的第三象限（如图2）。这三段旋臂可
2024 12.18

中科院苏州纳米所张学同团队在气凝胶超黑材料领域取得重要进展

超黑材料（光吸收率98%）具有独特的光学性能，使其在精密光学、高动态显示、太阳能收集、红外热探测、热释电、传感等重要领域具有广泛应用。然而，超黑材料种类稀缺，光吸收能力依赖于表面脆弱而精细的微/纳阵列结构，且现有超黑材料的合成常涉及高温、真空、刻蚀、气相反应及预制模板等，不同材料体系之间合成策略迥异，极大限制了超黑材料的发展。依据菲涅尔反射定律，界面反射由两种介质折射率差决定，折射率则与材料密度成正相关。另一方面，材料内部单元粒子尺寸影响光的背散射效应，进而影响材料界面反射。当光在空气中与单个吸光纳米粒子相遇时，光在纳米粒子表面发生吸收、背散射及前向散射。操纵纳米粒子组装为疏松多孔结构材料，如疏松的纳米阵列，赋予其足够的光传输通道及足够的光学厚度，诱导光进入材料内部以减少材料表面反射，可形成超黑材料。然而，纳米阵列合成繁琐，且材料种类受限。因此，研究团队提出问题，能否将吸光纳米粒子直接悬浮在空气或近似空气介质中，实现超黑材料的设计与合成？鉴于上述问题，中国科学院苏州纳米所张学同团队提出利用超低反射率氧化硅气凝胶悬浮吸光纳米粒子这一设计思路，发展出了超黑材料的通用合成方法（图1），制备得
2024 12.18

苏州纳米所吴晓东研究员等合作：具有自细化机制的可回收微米级Na2S阴极设计

室温钠硫（RT Na-S）电池以低成本、无毒、储量丰富的钠和硫为活性材料，具有极高的能量密度（1274 Wh kg-1），在储能系统中具有广阔的应用前景。传统的室温钠硫电池通常采用金属钠作为阳极，在安全性和界面稳定性方面面临很大挑战，严重限制了其商业化前景。硫化钠（Na2S）是室温钠硫电池无钠阳极体系下最有前途的初始正极材料，并且其能够避免正极体积膨胀的问题。然而，硫化钠受到电子导电性差、传递动力学慢和严重的穿梭效应的影响。目前主要的解决策略集中在纳米结构Na2S@C材料的开发，需要复杂的制造工艺和高成本，为大规模生产带来了困难。因此，在室温电池的实际应用中，解决易于获取的微米级硫化钠的使用问题非常重要。考虑到硫化钠固有的电子绝缘性，固-液-固转化途径被认为是实现微米级硫化钠活化的有效途径。然而，使用具有高多硫化物溶解度的电解质会导致严重的穿梭效应，而硫化钠漫长的激活过程加剧了这种现象。因此，必须加强多硫化物在阴极侧转化的动力学，以促进其连续转化，避免向阳极扩散。此外，由于其极低的电子导电，应特别注意Na2S在阴极上的堆积和失活。随着转化率的加快，必须制造出比表面积显著增大、成核位点丰
2024 12.18

苏州纳米所吴晓东团队合作：揭示FEC在增强高性能室温钠硫电池中的多功能机制

传统能源向清洁能源转型，人工智能用电需求增长，推动储能技术发展。室温钠硫（RT Na-S）电池基于硫的多电子转移氧化还原反应，理论能量密度高、成本低且环境友好，在大规模储能方面具有巨大的应用潜力。然而，电池的实际应用受到诸多挑战，如阴极侧活性物质硫的电子导电性差、多硫化钠的穿梭效应以及钠金属阳极的高反应性等。电解液工程提供了一种高效且直接的途径，其能够通过电解液的分解作用原位构建起有效的电极-电解质界面，确保RT Na-S电池的稳定循环。其中，氟代碳酸乙烯酯（FEC）常用作室温钠硫电池电解液添加剂或共溶剂，然而目前对于FEC对RT Na-S电池电化学性能的关键影响机制尚不清楚，明确这一问题对于指导高性能RT Na-S电池的电解质设计至关重要。近日，中国科学院苏州纳米所吴晓东研究员与河海大学许晶晶教授、中国科学院物理研究所李泓研究员合作在国际知名期刊 Angwandte Chemie International Edition上发表题为Unraveling the Multifunctional Mechanism of Fluoroethylene Carbonate in Enhan
2024 12.18

苏州纳米所邵辉合作：先进表征技术探究电容器中的限域电化学界面

近日，中国科学院苏州纳米所邵辉副研究员与法国图卢兹第三大学Patrice Simon院士团队、四川大学林紫锋教授合作，在Nature Nanotechnology期刊发表了题为Advanced characterization of confined electrochemical interfaces in electrochemical capacitors的综述文章，全面探讨了限域电化学界面研究中的进展，阐述了电容器在纳米限域环境下的电荷存储与传输机制。图1.二维平面内的双电层组成该综述详细讨论了不同表征方法在探究限域电化学界面中的应用，包括X射线小角散射、核磁共振（NMR）、原子力显微镜（AFM）、电化学石英晶体微天平（EQCM）等技术。这些方法使得研究者能够实时观测电荷存储过程中的离子迁移、离子浓度变化及界面电荷的分布情况。研究显示，限域空间中的离子通量受电极孔径、表面电荷以及局部无序结构的显著影响，且这些因素共同作用决定了离子的存储和传输行为。此外，文章强调了零电荷电势在纳米限域体系中的设计原则，这一参数对于调控离子通量和碳材料与电解质之间的相互作用起到了关键作用。图2.限
2024 12.18

紫金山天文台揭示旋涡星系形态的统计特性

近期，中国科学院紫金山天文台徐烨研究员领衔的科研团队研究揭示了河外旋涡星系旋臂形态的统计特性：在棒旋星系中，内部两旋臂、外部多条旋臂的结构更普遍，未发现主流银河系旋臂结构模型描述的从星系内部绕转到外部的四旋臂结构。研究结果进一步支持该研究团队前期基于自主银河系旋臂结构新模型提出的新观点：银河系是一个普通的棒旋星系。相关成果于2024年11月15日发表在《The Astronomical Journal》上。“我们的银河系是特殊的吗？”是《科学》杂志2021年《125个科学问题：探索与发现》的重要问题之一：由于我们身处银河系的星系盘之中，很难直接观测银河系的结构。长久以来天文学界的主流观点认为银河系是四条旋臂从星系内部绕转到外部的特殊结构的棒旋星系。2023年，徐烨团队基于天体脉泽、年轻恒星和疏散星团等高精度测量数据，利用最简单的模型拟合得到了一个内部两旋臂、外部多旋臂的银河系旋臂结构新模型（图1）。新模型一经提出，就受到了学术界广泛关注。图1 银河系旋臂结构新模型 (Xu et al.2023)为进一步探究银河系是否特殊，研究团队利用斯隆数字巡天观测数据，对5093个河外旋涡星系的形态
2024 12.18

中科院苏州纳米所蔺洪振团队合作封底与邀请论文：碱金属电池中原子催化调控无枝晶沉积动力学

碱金属电池（AMBs）因其高能量密度，被视为能源存储领域中一个充满希望且可持续发展的解决方案。尽管如此，这些电池的研究与发展进程却因枝晶生长和难以控制的镀层行为而受阻，这些问题通常源于界面离子或原子的无序分布和相关的高能势垒。不同于传统的界面工程和结构设计，新兴的催化调制技术被提出以克服这些挑战，旨在实现碱金属的均匀成核和原子级扩散。在众多催化剂中，单原子催化剂（SACs）以其接近100%的原子利用率脱颖而出，展现出卓越的原子级催化能力和效率。尽管仍处于早期阶段，SACs在调节碱金属离子/原子脱溶或扩散方面的应用在基础研究和实际应用中显示出巨大潜力。近日，哈尔滨理工大学李会华副教授与张皝教授联合德国亥姆霍兹乌尔姆研究所王健博士和中国科学院苏州纳米所蔺洪振研究员结合近年来在碱金属电池领域的系列进展，从单原子催化调控碱金属电极工作机制的角度出发，对单原子催化剂在碱金属电池领域的研究进展进行了综述和展望，并强调了基于SACs的未来关键电池化学和材料选择的可持续路径，以及实现高性能碱金属阳极的机遇和挑战。该成果以 Prospects of single atom catalysts for d
2024 12.18

中科院苏州纳米所吴晓东研究员等：一种调节室温钠硫电池界面相的不可燃双功能电解液

新能源电力资源错配和消纳等问题的存在迫切需要低成本高稳定储能技术的发展，新型电力系统的长周期储能方式仍在持续探索中。以低成本硫和钠为电极的高温钠硫电池在大规模储能中已有数十年的商业化应用，然而硫的利用率不足以及使用熔融态电极带来的高维护成本和安全性隐患，限制了其进一步的推广应用。室温钠硫（RT Na-S）电池可在常温下运行，提供了更安全、低成本的解决方案，但电极与电解液相间的复杂问题带来了诸多挑战，如穿梭效应、钠枝晶的生长、SEI/CEI的不稳定形成等，阻碍了开发长期稳定安全的储能室温钠硫电池的进程。当前的相关研究主要集中在硫正极纳米结构的优化以及负极表面保护等策略，并取得了许多积极进展。在常规的低成本硫碳正极体系中的问题解决，对于室温钠硫电池的规模化应用有着重要意义，需要在深入理解室温钠硫电池问题的基础上，通过电解液工程协同解决以上问题。近日，中国科学院苏州纳米所吴晓东研究员、河海大学许晶晶教授与中国科学院物理研究所李泓研究员等人在 Advanced Energy Materials 期刊上以 Interphase-Regulated Room-Temperature Sodium-
2024 12.18

中科院广州能源研究所在CO2和生物基呋喃共转化研究方面取得进展

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在生物质转化领域取得了新进展，夏声鹏博士、赵坤研究员和郑安庆研究员等开发了一种双金属单源法合成的Zn-Mo-O/ZSM-5新型双功能催化剂，有效地将CO2与2-甲基呋喃共转化生成芳香烃，同时显著减少积碳，开辟了可持续化学品生产的新路径。相关研究成果以Co-feeding CO2for Methylfuran Aromatization over Bifunctional Zeolite-supported ZnMoO4为题发表于《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。该研究表明，Zn-Mo-O/ZSM-5双功能催化剂不仅有效提高2-甲基呋喃和CO2转化率（超过97%），同时也使得目标产物芳烃和一氧化碳的碳收率超过85%，副产物烯烃含量几乎可以忽略不计（0.05%），催化剂上的积碳生成量从22.3%降至8.6%。此外，CO2的加入有效提高了反应的稳定性，稳定运行时间从 40 分钟延长到 110 分钟。同步辐射真空紫外光电离反射飞行时间质谱（SVUV-PI-ReTOF-MS）

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