复旦10月科研成果一览 | 科研速递

作者:摄影: 视频: 来源:科学技术研究院、融媒体中心发布时间:2023-11-14

上新啦!复旦大学科研团队近期又取得了数项成果和突破,小编为你整理了2023年10月部分科研成果,快一起来看看吧!

数学物理领域

1.物理学系李晓鹏课题组与合作者发明自适应量子储层计算方法,在多任务量子机器学习上取得突破

10月30日,物理学系李晓鹏课题组与复旦大学数学系的李春贺教授和清华大学交叉信息研究院的邓东灵教授等人合作,提出了一种自适应的量子储层计算架构,能够同时学习多个复杂任务。其中正向过程表示多任务学习的储层量子计算,反向过程表示配置量子储层动力学。研究给出了一种自适应量子储层计算的框架,其中的多任务学习为量子储层哈密顿量的自适应演化提供了一个足够复杂的环境 。相关成果以“Configured quantum reservoir computing for multi-task machine learning.”为题发表在Science Bulletin

新闻链接:

https://phys.fudan.edu.cn/7d/06/c7609a490758/page.htm

论文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927323005807?via%3Dihub

2.现代物理研究所马余刚院士课题组发现极端原子核氮-9

10月27日,现代物理研究所王思敏青年研究员(马余刚院士团队)与华盛顿大学圣路易斯分校的 Robert Charity 教授团队、密歇根州立大学的 Witold Nazarewicz 教授团队发现极端原子核氮-9。通过考虑连续谱效应,理论物理学家们对氮-9基态能量及其性质作了大量预言,为实验的证实提供了有力支持。氮-9是目前发现的第一个五质子衰变原子核,是与周围环境强烈相互作用的开放量子系统的一个典型示例,该文章“Strong Evidence for 9N and the Limits of Existence of Atomic Nuclei”为题被发表在Physical Review Letters上(Eidtors’suggestion),并被SciencePhysics等杂志报道。

新闻链接:

https://imp.fudan.edu.cn/b3/45/c38557a635717/page.htm

论文链接:

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.172501

3.现代物理研究所屠秉晟青年研究员与合作者在Nature杂志发表强场QED理论检验最新成果

10月4日,屠秉晟青年研究员与德国马克斯普朗克核物理研究所的课题组实现最严格的强场QED理论检验。通过对类氢锡离子1s轨道电子g因子的精确测量,获得1s轨道电子g因子的准确值gtheo=1.910562059(1)。理论课题组在QED的理论框架下对它的g因子进行了目前最精确的计算gtheo=1.910561821(299)。两者在误差范围内相符合,目前实验精度比理论精度高出2个数量级。屠秉晟负责了高电荷态离子束线建设工作,类氢锡离子制备工作,与同组博士研究生Jonathan Morgner一同完成实验测量与数据分析工作。这一工作以Stringent test of QED with hydrogen-like tin为题发表于Nature

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https://imp.fudan.edu.cn/ac/7c/c38557a633980/page.htm

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DOI: 10.1038/s41586-023-06453-2

4.现代物理研究所张宏亮课题组在锆合金腐蚀机理研究领域取得重要进展

10月31日,现代物理研究所张宏亮课题组利用之前发展的一种基于机器学习的方法,精确量化了氧化层不同区域的纳米孔隙。通过TEM,实现了整个氧化层深度及层内每个孔隙的成像和三维层析重建。研究进一步探讨了孔隙的互连性及其作为氧化深度、暴露时间和腐蚀速率函数的最短路径。结果表明,互连性在水/氧化物(W/O)界面附近最高,并向金属/氧化物(M/O)界面逐渐减少。特别是,更高的温度、更长的暴露时间和更高的腐蚀速率与孔隙间增加的互连性相关。相关成果以“3D reconstruction and interconnectivity quantification of the nano-porosity in the oxide layer of corroded Zr alloys”为题发表在Corrosion Science

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https://imp.fudan.edu.cn/b6/e4/c38557a636644/page.htm

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https://doi.org/10.1016/j.corsci.2023.111630

化学材料领域

1.化学系李鹏团队开发卟啉基氢键有机框架材料用于二氧化碳光电化学传感

近日,化学系李鹏课题组开发了一种基于二氨基三嗪的新型二维氢键有机框架材料,并采用原位组装的方法构建光电化学传感器,该传感器能够快速、准确识别复杂环境中的二氧化碳。在优化条件下,该传感器展现出极低的二氧化碳检出限(2.3 ppm)、优异的选择性、可重复使用性(30 次循环)和长期工作稳定性(30天)。相关工作以“A Solution-processable Porphyrin-based Hydrogen-bonded Organic Framework for Photoelectrochemical Sensing of Carbon Dioxide”为题发表在Angewandte Chemie

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https://chemistry.fudan.edu.cn/ac/bd/c21871a634045/page.htm

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202311482

2.材料科学系梅永丰课题组报道管状二氧化钒薄膜测辐射热计

10月18日,材料科学系梅永丰课题组原创性地提出了一种通过自卷曲技术制备的管状测辐射热计,提供了探索和设计管状结构器件在红外探测领域应用的新路径。相关研究成果以“One-step rolling fabrication of VO2 tubular bolometers with polarization-sensitive and omnidirectional detection”发表在Science Advances期刊上。

新闻链接:

https://mse.fudan.edu.cn/b0/56/c22913a634966/page.htm

论文链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi7805

3.高分子科学系陈茂课题组实现含氟聚合物序列结构调控,为全固态电池锂离子传导安装滑翔之翼

10月16日,高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室的陈茂课题组基于该课题组发展的光催化活性共聚体系,设计合成了全新结构的单锂离子导电含氟聚合物电解质,在无任何添加剂、塑化剂等促进作用下,突破性地实现了较高水平的室温锂离子电导率,在室温条件下初步实现了锂剥离/沉积循环实验和充放电循环实验,证实了将该类材料用于“全固态锂金属电池”的可行性。相关成果以“Sequencing Polymers to Enable Solid-State Lithium Batteries”为题发表于Nature Materials

新闻链接:

https://polymer.fudan.edu.cn/ae/6b/c31392a634475/page.htm

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41563-023-01693-z

4.先进材料实验室赵东元/晁栋梁课题组建立新型枝晶消解化学,化堵为疏、复活死晶

10月27日,先进材料实验室赵东元院士/晁栋梁教授课题组基于课题组从事的介孔材料合成、结构和机理的物理化学研究,揭示了介孔MXene(MesoTi3C2)独特的边缘效应。利用边缘位点主导的MesoTi3C2所表现出的消除枝晶特性,建立了新型的枝晶消解化学。相关成果以“Reviving Zn0 Dendrites to Electroactive Zn2+ by Mesoporous MXene with Active Edge Sites”为题发表于Journal of the American Chemical Society

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https://news.fudan.edu.cn/2023/1107/c5a137829/page.htm

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https://doi.org/10.1021/jacs.3c08986

地球科学领域

1.环境科学与工程系张立武课题组揭示气-液界面自发电场加速大气化学反应

10月26日,环境科学与工程系张立武课题组利用共聚焦表面增强显微拉曼光谱为研究手段,在大气气溶胶气-液界面效应加快二次硫酸盐形成机制的研究中取得重大突破。通过实验室模拟,数值计算以及理论计算揭示了气溶胶气-液界面强电场是加速大气二氧化硫氧化的重要驱动力,推进了气-液界面促进大气化学过程的更深层次理解。研究成果以“Strong electric field force at the air/water interface drives fast sulfate production in the atmosphere”为题,发表于Chem期刊上。

新闻链接:

https://environment.fudan.edu.cn/b4/8d/c26494a636045/page.htm

论文链接:

https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(23)00475-8

2.环境科学与工程系王梓萌课题组在青藏高原冻土中发现大量“冬眠”的卤代有机物

10月23日,环境科学与工程系王梓萌课题组与德国亚琛工业大学Jan Schwarzbauer合作,研究分析了青藏高原的多年冻土。该研究采用了分步化学处理方法,在传统溶剂提取的基础上,逐级分析冻土中的不可提取残留态物质(Non-extractable residues, NER)。实验表明,冻土融化会增加可提取态卤代有机物的含量,而微生物活动的增强则促进了污染物的释放。该研究成果以“Substantial halogenated organic chemicals stored in permafrost soils on the Tibetan Plateau”为题发表于Nature Geoscience。这也是这是我校首次在Geoscience杂志刊发文章。 

新闻链接:

https://news.fudan.edu.cn/2023/1023/c5a137498/page.htm

论文链接:

https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-023-06924-2

信息领域

1.信息学院解凤贤提出耐用反式甲脒-铯钙钛矿太阳能电池的表面清洁和钝化策略

10月3日,信息学院解凤贤与北交大梁春军、上交大陈俊超合作提出了一种称为“清洁钝化”方法的后表面工程策略来解决钙钛矿和电子传输层之间的界面问题。该方法显著减少了表面和晶界缺陷,并消除了未反应的PbI2,从而抑制了运行过程中的碘分解和离子迁移。结果,实现了24.27%的优异功率转换效率和卓越的稳定性,因为未封装的器件在连续光浸泡1500 小时后仍保持其初始效率的97.12%。此外,这种新的表面清洁钝化策略可以普遍应用于其他典型的钙钛矿组合物。相关成果“Surface Cleaning and Passivation Strategy for Durable Inverted Formamidinium–Cesium Triiodide Perovskite Solar Cells”为题,发表于AEM

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http://www.it.fudan.edu.cn/Data/View/4509

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202302169

2.信息学院孙耀杰、王瑜课题组提出了一种基于特征匹配的迁移学习锂离子电池容量估计方法

10月3日,信息学院/上海市综合能源系统与人工智能工程技术研究中心孙耀杰、王瑜课题组提出了一种基于特征匹配的迁移学习锂离子电池容量估计方法,使用该方法在涵盖5种材料、15种运行工况的158个电池老化数据上实现准确容量估计,提取了具有对材料-工况具有强适应能力的老化特征,以特征匹配偏差最小化为基准建立了可靠的锂离子电池容量估计迁移学习路径。相关研究成果以“Data-driven capacity estimation for lithium-ion batteries with feature matching based transfer learning method”为题发表在电气能源领域期刊Applied Energy。该项研究为跨材料体系和跨应用工况的锂离子电池容量估计提供了新的视角。

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http://www.it.fudan.edu.cn/Data/View/4494

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https://authors.elsevier.com/c/1hsuX15eif8IEr

生命医学领域

1.生命科学学院侯宪玉课题组揭示Arf1缺失增强抗肿瘤免疫极其机制

10月2日,生命科学学院侯宪玉课题组研究揭示了Arf1缺失的肿瘤细胞释放的免疫原性因子能够诱导并激活DC细胞中的超级信号传导复合物,进一步通过释放细胞因子和趋化因子共同调节DC的抗原呈递以及促进T细胞肿瘤浸润、交叉启动和干性。相关研究成果以“Arf1 Ablation in Colorectal Cancer Cells Activates a Super Signal Complex in DC to Enhance Anti-Tumor Immunity”为题发表在Advanced Science杂志上。

新闻链接:

https://life.fudan.edu.cn/ac/79/c28140a633977/page.htm

论文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202305089

2.生命科学学院服部素之课题组合作揭示神经性疼痛相关的P2X4受体别构抑制的机制

10月13日,生命科学学院的服部素之课题组和中国药科大学基础医学与临床药学学院的汪津团队联合在Nature Communications杂志在线发表题为“Structural insights into the allosteric inhibition of P2X4 receptors”的文章,利用单颗粒冷冻电子显微镜技术,解析了P2X4受体与其特异性拮抗剂BX430与BAY-1797的复合物结构,结合分子动力学模拟与电生理实验,分析其作用机制,为P2X4亚型特异的药物设计提供结构信息。

新闻链接:

https://life.fudan.edu.cn/ad/5f/c28140a634207/page.htm

论文链接:

https://doi.org/10.1038/s41467-023-42164-y

3.生命科学学院曹志伟课题组发布代谢物介导的细胞通讯数据库MACC

10月28日,生命科学学院曹志伟教授课题组联合同济大学唐凯临副教授团队,合作开发了首个代谢物介导的细胞-细胞间通讯知识库MACC。MACC 1.0聚焦于人类内源性代谢物,基于文献挖掘算法筛选了约150万篇与代谢物相关的研究论文,经多轮人工校验后整合为高质量代谢物介导的细胞相互作用,收录了细胞间通过代谢物的分泌和吸收进行远程通讯的信息,以及由此对靶细胞产生的下游生物功能注释。MACC作为配体-受体介导的细胞间相互作用关系的有力补充,为解析细胞间通讯提供新的视角。该成果以“MACC: a visual interactive knowledgebase of metabolite-associated cell communications”为题发表在学术期刊Nucleic Acids Research上。

新闻链接:

https://life.fudan.edu.cn/b6/c2/c28140a636610/page.htm

论文链接:

https://doi.org/10.1093/nar/gkad914

4.人类表型组研究院陈兴栋课题组与合作者发表中国慢性乙肝感染最新流行病学特征研究

10月5日,人类表型组研究院陈兴栋研究员课题组最新成果“Changing prevalence of chronic hepatitis B virus infection in China between 1973 and 2021: a systematic literature review and meta-analysis of 3740 studies and 231 million people”在线发表于Gut杂志。该研究覆盖了3740篇相关研究,分析我国大陆31个省市自治区、香港以及台湾地区的2.3亿人的慢性乙肝感染状况,系统描述了我国过去50年间慢乙肝感染的流行病学特征,为我国慢乙肝感染提供了最新的流行病学特征数据,证明了乙肝疫苗接种等策略的有效性,但也指出了当前我国慢性乙肝感染的新挑战。

新闻链接:

https://hupi.fudan.edu.cn/info/1041/2794.htm

论文链接:

https://gut.bmj.com/content/early/2023/10/05/gutjnl-2023-330691

5.基础医学院/传研院王乔/袁正宏/陆路课题组开展天坛株天花疫苗对预防猴痘疫情的有效性与必要性研究

10月2日,基础医学院、医学分子病毒学教育部/卫健委/医科院重点实验室、上海市重大传染病和生物安全研究院王乔/袁正宏/陆路课题组联合中科院生物与化学交叉研究中心张一小团队在BMC Biology杂志发表了题为“Cross reactive antibody response to Monkeypox virus surface proteins in a small proportion of individuals with and without Chinese smallpox vaccination history”的研究论文。该研究建立了针对猴痘表面蛋白的血清ELISA体系,发现在一小部分接种或未接种过天花疫苗的人群中均存在针对猴痘病毒的交叉反应抗体;另外,通过开展痘苗病毒中和实验,进一步确认了接种天花疫苗天坛株后能诱导血清中和活性。

新闻链接:

https://siidb.fudan.edu.cn/a6/6c/c31065a632428/page.htm

论文链接:

https://doi.org/10.1186/s12915-023-01699-8

6.脑科学研究院高艳琴课题组发现ASK1-K716R通过保护血脑屏障完整性减少创伤性脑损伤后神经炎症和白质损伤

10月24日,脑科学研究院高艳琴课题组与上海市肺科医院合作,发现ASK1-K716R点突变抑制ASK1的活性,同时抑制了脑内促凋亡JNKs通路和促炎症p38通路的激活,进一步研究也证实了ASK1-K716R抑制血管内皮细胞中下游JNKs的激活,减少了内皮细胞凋亡和TJ蛋白丢失,保护了BBB完整性;并且减少神经元损伤以及白质结构/功能损伤,减轻了脑内的炎症反应,最终改善小鼠TBI后长期的感觉运动和记忆等神经功能障碍。相关研究成果以“ASK1-K716R reduces neuroinflammation and white matter injury via preserving blood–brain barrier integrity after traumatic brain injury”为题在线发表于Journal of Neuroinflammation杂志。

新闻链接:

https://news.fudan.edu.cn/2023/1031/c2474a137640/page.htm

论文链接:

https://jneuroinflammation.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12974-023-02923-6

7.生物医学研究院石玉衡与合作者报道了cGAS-STING通路在介导TET2缺失导致的CH发生中的作用

10月10日,生物医学研究院石玉衡与合作者在Leukemia杂志上发表文章“STING activation in TET2-mutated hematopoietic stem / progenitor cells contributes to the increased self-renewal and neoplastic transformation”,该研究首次报道了cGAS-STING 通路在介导TET2 缺失导致的CH发生中的作用,并证明了抑制该信号同路可以有效的缓解TET2缺失诱发的小鼠血液系统发育异常以及后续的血液系统恶性疾病。这一研究内容充分揭示了 STING 信号通路在 TET2 功能缺失导致的CH 及血液系统恶性肿瘤发生发展中的重要作用;证实了由于 TET2 缺失内源性产生的慢性炎症对其CH以及血液恶性肿瘤发展具有重要的推动作用。

新闻链接:

https://ibs.fudan.edu.cn/ad/91/c40090a634257/page.htm

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41375-023-02055-z

8.公共卫生学院高翔课题组合作研究揭示梦游与高死亡风险密切相关

10月2日,营养研究院、公共卫生学院高翔课题组,与美国宾州州立大学和哈佛大学合作,在Mayo Clinic Proceedings发表了一篇题为Probable parasomnias and morality:A prospective study in US men的论文,该研究显示,异态睡眠(包括梦游和快速动眼睡眠行为障碍)和更高的全因死亡、神经退行性疾病或意外导致的死亡风险密切相关。这是全世界第一个关于梦游的前瞻性队列研究。研究人员认为,睡眠是一种多维的生理过程,已经被多个流行病学研究证实与慢性疾病和死亡密切相关。本研究可能存在的假设是睡眠中断导致睡眠的神经生物学控制功能受损,从而进一步引起代谢和认知功能受损,从而最终导致更高的死亡率。

新闻链接:

https://shmc.fudan.edu.cn/news/2023/1003/c1892a137145/page.htm

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.mayocp.2023.06.018

9.附属肿瘤医院虞先濬/施思课题组破解“癌王”新辅助治疗疗效“秘诀”

10月17日,附属肿瘤医院胰腺外科虞先濬/施思课题组发表的一项研究成果破解了“癌王”新辅助治疗疗效的“秘诀”:胰腺癌患者在接受新辅助治疗后,胰腺癌出现了由“冷”变“热”、由“糖”转“脂”的状态改变;此外,靶向新辅助治疗后上调的代谢免疫关键分子CD36(白细胞分化抗原36),可以显著提升胰腺癌治疗效果。该项研究揭示了新辅助治疗在胰腺癌微观层面产生的作用和机制,证实靶向CD36可以显著促进抗肿瘤免疫,并与标准新辅助治疗方案产生协同作用抑制胰腺癌进展。Cell Reports Medicine以封面文章的形式发表了这项重要研究成果。

新闻链接:

https://news.fudan.edu.cn/2023/1018/c2474a137455/page.htm

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2023.101234

交叉科学领域

1.复杂体系多尺度研究院马剑鹏课题组在计算生物学取得突破,实现蛋白质结构冷冻电镜解析分辨率大幅提升

10月9日,复杂体系多尺度研究院马剑鹏课题组在先进智能算法上取得突破,开发新型计算方法OPUS-DSD,相关成果以“OPUS-DSD: Deep Structural Disentanglement for cryo-EM Single Particle Analysis”为题,刊发于Nature Methods。该算法不但能成功解析冷冻电子显微镜(Cryo-EM)结构解析技术中因传统方法无法分辨而缺损的生物大分子(比如蛋白质、核酸或蛋白质/核酸复合物等)结构,并且能高效精准地分辨出柔性结构域在受测样品中的构象分布。这一新方法能有效建立高精度的生物大分子结构模型,帮助解决药物设计中因目标蛋白结构不准而导致的新药研发失败问题。

新闻链接:

https://news.fudan.edu.cn/2023/1010/c5a137232/page.htm

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41592-023-02031-6

2.类脑研究院冯建峰团队利用智能算法定义三种抑郁症生物亚型

10月23日,类脑智能科学与技术研究院冯建峰教授/程炜/贾天野研究员课题组与中南大学湘雅二医院等合作,在Nature Mental Health上发表了题为“Neurophysiological stratification of major depressive disorder by distinct trajectories”的研究论文。该研究团队基于大规模脑结构影像数据,利用数据驱动的智能算法,揭示了抑郁症的大脑结构纵向发展轨迹,精准定位了抑郁症大脑萎缩的三种起源,同时探究了这三种抑郁症亚型的临床症状和遗传表达差异。

新闻链接:

https://news.fudan.edu.cn/2023/1026/c2463a137550/page.htm

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s44220-023-00139-4

3.类脑研究院与华山医院联合揭示脑室形态的遗传基础及其与神经精神疾病的关系

10月19日,类脑智能科学与技术研究院程炜研究员联合附属华山医院郁金泰教授团队,与国际多中心多学科交叉融合团队协作,基于覆盖全生命周期的五大队列六万余名参与者的遗传和神经影像数据,揭示了脑室形态的遗传基础,发现了脑室形态与神经精神疾病存在遗传关联。并且该研究首次提出侧脑室下角体积增大是阿尔茨海默病可遗传的内表型,可独立于海马体积等传统影像标志物早期预测阿尔茨海默病的发病风险,具有临床应用价值。相关研究成果以“Genetic architectures of cerebral ventricles and their overlap with neuropsychiatric traits”为题发表在Nature子刊Nature Human Behaviour

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https://news.fudan.edu.cn/2023/1023/c2463a137499/page.htm

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41562-023-01722-6

4.智能复杂体系实验室林伟、秦伯韡课题组提出易用高效生物振荡调频调幅方法与理论

近日,智能复杂体系基础理论与关键技术实验室林伟、秦伯韡课题组以“Modulating Biological Rhythms: A Noncomputational Strategy Harnessing Nonlinearity and Decoupling Frequency and Amplitude”为题于Physical Review Letters在线发表了研究论文。该工作中,研究人员揭示了解耦生物振荡频率和振幅的普适性理论,并在此基础上提出了易用高效的调频调幅控制器设计方法。这一研究工作不仅为生物振荡系统的调频调幅建立了相对完备的数理基础,频率、振幅解耦原理的揭示也为在不久的将来助力生物学家实现合成生命系统的调频调幅提供了原理指引。

新闻链接:

https://news.fudan.edu.cn/2023/1031/c2463a137619/page.htm

论文链接:

https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.131.138401

制图:实习编辑:沈家怡责任编辑:李斯嘉

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