引言：
凝聚中科院、工程院、醫(yī)科院、農(nóng)科院、985院校及新型研制機(jī)構(gòu)等近200家科研院所、單位發(fā)布的研究成果，通過多源動(dòng)態(tài)提取信息因子，按領(lǐng)域維度、期刊級(jí)別、創(chuàng)新載體、學(xué)者信息、時(shí)間梯度等多維度權(quán)重，經(jīng)人工智能估算剖析，國際科技創(chuàng)新中心網(wǎng)路服務(wù)平臺(tái)開發(fā)了“科創(chuàng)熱榜”的推薦榜單。
基于國際科技創(chuàng)新中心網(wǎng)路服務(wù)平臺(tái)科創(chuàng)熱榜每日榜單產(chǎn)生的一周科技記憶，我們推出《一周前沿科技盤點(diǎn)》專欄。明天，為你們帶來第十四期。
本周，我國科學(xué)家在多個(gè)研究領(lǐng)域取得突破性成果：材料科學(xué)家首次打造出異維超結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了制備方式、材料認(rèn)知和新奇物性的三重突破；化學(xué)學(xué)家設(shè)計(jì)出一個(gè)可研究粒子量子統(tǒng)計(jì)行為的多功能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，首次在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)不同粒子之間的量子干涉；化學(xué)學(xué)家們首次否認(rèn)了原子級(jí)纖薄半導(dǎo)體在溫度硬磁和儲(chǔ)存領(lǐng)域的潛力，為電子元件的繼續(xù)大型化開辟了一條新途徑……
1.《》｜科學(xué)家首次打造“異維超結(jié)構(gòu)”
VS2-VS超晶格生長過程和光學(xué)圖象。a,VS2-VS的生長過程。b,VS2-VS超晶格薄片的光學(xué)圖象。c,不同長度的VS2-VS超晶格的拉曼波譜。d,VS2-VS中SHG硬度隨角度的變化曲線。e,VS2-VS超晶格中V2p的XPS波譜
超晶格結(jié)構(gòu)是由不同的母體材料根據(jù)一定的周期排列產(chǎn)生的一種新物質(zhì)，并突顯出母體所不具有的新奇物性，如鐵磁、鐵電和超導(dǎo)等，極大豐富了匯聚態(tài)化學(xué)的研究，并有望應(yīng)用于新型量子載流子電子元件。但是，借助不同維度的不同物質(zhì)直接打造制備超晶格結(jié)構(gòu)尚屬研究空白。
一個(gè)由北理工、北大、大阪學(xué)院、南陽理工科學(xué)家組成的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，首次提出并打造出全新的2D-1D的本征異維超結(jié)構(gòu)方式，該異維超結(jié)構(gòu)由2DVS2和1DVS互相交叉排列，實(shí)現(xiàn)了多重研究突破。
首先是制備方式的突破。傳統(tǒng)的超結(jié)構(gòu)制備多使用分子束外延方式，材料界面干凈整潔度等較難控制，難以觀察到物質(zhì)的本征特點(diǎn)。該超結(jié)構(gòu)的制備則為打造新物質(zhì)提供了方向。
其次是材料認(rèn)知的突破。由2D材料和1D線周期性互相交疊產(chǎn)生穩(wěn)定的異維超結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)長度可以調(diào)整。突破傳統(tǒng)超結(jié)構(gòu)物質(zhì)只能產(chǎn)生有相同維度物質(zhì)或不同物質(zhì)的簡(jiǎn)單插層，促進(jìn)了物質(zhì)領(lǐng)域的發(fā)展。
最后是新奇物性的突破。該2D-1D異維超結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出完全不同于VS2、V5S8等物質(zhì)的溫度面內(nèi)反?；魻栃?yīng)。促進(jìn)了不同維度物質(zhì)之間的耦合，為實(shí)現(xiàn)新奇物性如溫度鐵磁半導(dǎo)體特點(diǎn)、高溫量子反?；魻栃?yīng)等提供可能。
2.《物理評(píng)論快報(bào)》｜科學(xué)家首次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)不同粒子之間的量子干涉
單光子和單磁子干涉的實(shí)驗(yàn)原理圖
相同粒子之間的量子干涉可以闡明粒子固有的量子統(tǒng)計(jì)特點(diǎn)，從而引起了科學(xué)家們的研究興趣。同類型的玻骰子，如光子與光子、磁子與磁子之間的量子干涉已經(jīng)得到了廣泛和深入的研究。但是，尚未有研究組對(duì)不同類型的玻骰子之間的量子干涉行為進(jìn)行過研究。
鑒于此，華東交大聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)借助量子儲(chǔ)存器在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了非厄密分束器，演示了不同類型玻骰子之間的量子干涉。該實(shí)驗(yàn)首先通過調(diào)節(jié)量子儲(chǔ)存過程中控制光失諧與拉比頻度，實(shí)現(xiàn)了分束器從厄密到非厄密特點(diǎn)的連續(xù)切換。之后，基于該分束器實(shí)現(xiàn)了單磁子與單光子之間的HOM干涉，通過調(diào)節(jié)分束器的非厄密性質(zhì)，觀測(cè)到了單磁子與單光子干涉從玻骰子到費(fèi)米子量子統(tǒng)計(jì)的轉(zhuǎn)變。最后，通過連續(xù)輸入三個(gè)單光子步入非厄密分束器實(shí)現(xiàn)了三光子干涉。
此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)成功擴(kuò)充了人們對(duì)量子干涉效應(yīng)的理解，并展示了一個(gè)可用于研究粒子量子統(tǒng)計(jì)行為的多功能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
3.《美國科大學(xué)院報(bào)》｜科學(xué)家闡明EB病毒抑制寄主DNA損傷應(yīng)答的新機(jī)制
BRKF4調(diào)控寄主核小體組裝并抑制寄主DNA損傷應(yīng)答的模型
EB病毒感染了世界上約90%的人口并與多種惡性腦瘤相關(guān)。研究發(fā)覺EB病毒的被膜蛋白BKRF4的高抒發(fā)與病毒致畸性相關(guān)。為此，闡明BKRF4辨識(shí)并調(diào)控染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的機(jī)制，對(duì)于了解EB病毒與寄主之間的"博弈機(jī)制"特別重要。
一個(gè)來自中科院及清華的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)通過結(jié)構(gòu)生物學(xué)、生物物理和細(xì)胞生物學(xué)等研究手段，闡明了EB病毒蛋白BKRF4在DNA損傷應(yīng)答（DDR）過程中通過結(jié)合寄主染色質(zhì)，調(diào)控染色質(zhì)組裝來抑制寄主DDR訊號(hào)傳導(dǎo)的分子機(jī)制。
研究表明，BKRF4組蛋白結(jié)合器件通過“三元結(jié)合”模型與人H2A-H2B二聚體互相作用，并特異辨識(shí)且結(jié)合到半開放的核小體、而非完全折疊的核小體表面，促使核小體解聚，抑制在染色質(zhì)上的富集，調(diào)控寄主DDR。在DNA損傷發(fā)生后，BKRF4可被快速招募到細(xì)胞發(fā)生DNA損傷位點(diǎn)，嚴(yán)重影響B(tài)KRF4在DSB位點(diǎn)的招募，使其喪失抑制DDR訊號(hào)的能力。
4.《IEEEon》｜新技術(shù)讓腦機(jī)插口工作更高效
基于對(duì)數(shù)歐氏測(cè)度廣義學(xué)習(xí)適量量化方式示意圖
腦機(jī)插口是腦部與外界交互方法的關(guān)鍵。它避開外周神經(jīng)，通過在腦部與外部設(shè)備間構(gòu)建直接聯(lián)接進(jìn)行信息交換。怎么實(shí)時(shí)、有效地將腦部意圖轉(zhuǎn)換為控制外部設(shè)備的指令是阻礙腦機(jī)插口技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。
因此，中科院長春手動(dòng)化研究所唐鳳珍課題組提出了基于對(duì)數(shù)歐氏測(cè)度黎曼幾何的腦訊號(hào)解碼方式。研究人員將腦聯(lián)通號(hào)表征為協(xié)殘差矩陣的，從平直的歐氏空間轉(zhuǎn)換到彎曲的對(duì)稱元氏黎曼空間，借助對(duì)數(shù)歐式測(cè)度，將廣義學(xué)習(xí)矢量量化方式推廣到黎曼空間，完善了基于對(duì)數(shù)歐氏距離的廣義學(xué)習(xí)矢量量化方式，實(shí)現(xiàn)了高效快速的腦聯(lián)通號(hào)解碼。據(jù)悉，通過引入對(duì)數(shù)歐氏測(cè)度學(xué)習(xí)技巧，學(xué)習(xí)一個(gè)將原流形映射到更具有可分性的黎曼子流形的函數(shù)，在保持估算速率的同時(shí)，取得了更好的結(jié)果。
這一方式在保證精度的同時(shí)提高了腦訊號(hào)解碼的效率，對(duì)推動(dòng)腦機(jī)插口在截癱患者運(yùn)動(dòng)復(fù)健上的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。
5.《》｜科學(xué)家為電子元件的繼續(xù)大型化開辟新途徑
二維鐵氧體單晶硅結(jié)構(gòu)及磁性質(zhì)表征
CrI3等本征二維磁極的出現(xiàn)，為載流子電子元件研究開辟了新的方向，但是，當(dāng)前報(bào)導(dǎo)的二維鐵磁半導(dǎo)體的種類有限，且大多具有遠(yuǎn)高于溫度的居里氣溫和較差的環(huán)境穩(wěn)定性，限制了它們?cè)谳d流子電子元件中的實(shí)際應(yīng)用。
上海學(xué)院何軍課題組基于限域范德華外延技術(shù)，通過引入動(dòng)力中學(xué)生長來實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量二維鐵氧體單晶硅的制備，其長度最薄可至單個(gè)晶胞，除了具有遠(yuǎn)低于溫度的居里氣溫和優(yōu)異的環(huán)境穩(wěn)定性，還表現(xiàn)出長度依賴的半導(dǎo)體特點(diǎn)和磁特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了矯頑力的大幅度連續(xù)調(diào)節(jié)。當(dāng)樣品長度小于15nm時(shí)，磁疇訊號(hào)表現(xiàn)出與晶體結(jié)構(gòu)對(duì)稱性密切相關(guān)的多疇結(jié)構(gòu)，隨著長度的增加人類首次實(shí)現(xiàn)量子通訊，樣品磁結(jié)構(gòu)開始向單疇狀態(tài)轉(zhuǎn)變，圓形磁滯回線清楚地表明了二維鐵氧體單晶硅的垂直磁各向異性，且在3nm以下仍然保持溫度下的長程磁有序。
該工作首次否認(rèn)了原子級(jí)纖薄半導(dǎo)體在溫度硬磁和儲(chǔ)存領(lǐng)域的潛力，也為電子元件的繼續(xù)大型化開辟了一條新途徑。
6.《》｜科學(xué)家闡明牦牛適應(yīng)青藏高原極端環(huán)境的新機(jī)制
建立了家牦牛和野牦牛高質(zhì)量參考基因組，并闡明了基因組結(jié)構(gòu)變異在基因抒發(fā)調(diào)控和胰臟細(xì)胞分化中的潛在功能
全世界95%的家牦牛和青藏高原特有的野牦牛分布在青海、青海、新疆等省區(qū)的高寒藏區(qū)及無人區(qū)。因?yàn)閰⒖蓟蚪M不完整等誘因阻礙，目前科學(xué)家對(duì)牦牛適應(yīng)性相關(guān)分子遺傳機(jī)制的了解仍然非常有限。
中科院聯(lián)合研究組建立了野牦牛和家牦牛高質(zhì)量染色體水平參考基因組，借此為基礎(chǔ)，結(jié)合普通牛數(shù)據(jù)系統(tǒng)剖析了大片斷結(jié)構(gòu)變異（SV）在牦?；蚪M的分布特點(diǎn)。研究發(fā)覺牦牛基因組存在大量缺位、插入、倒置、重復(fù)等序列，與心、肝、腎臟等組織相比，肝臟中攜帶SV的差別抒發(fā)基因最多，這種變異會(huì)影響部份關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子的靶點(diǎn)結(jié)合。其次，通過建立牦牛和黃牛肝臟組織單細(xì)胞圖譜，研究發(fā)覺牦牛腸道中內(nèi)皮細(xì)胞存在分化，形成了一類特異的內(nèi)皮細(xì)胞亞型，表明胰腺內(nèi)皮細(xì)胞的發(fā)育和對(duì)低氧適應(yīng)的功能可能受SV影響。最后，通過組織學(xué)染色觀察到牦牛的肺組織中存在較多的彈性纖維，可以提高肺的收縮能力，有利于牦牛適應(yīng)高原環(huán)境。
牦牛高質(zhì)量基因組的成功組裝，為解析牦牛與普通牛生殖隔離的分子機(jī)制奠定了基礎(chǔ)，并有助于了解人類缺氧相關(guān)疾患的發(fā)生機(jī)制。
7.《》｜西南學(xué)院在二維材料超快光子學(xué)領(lǐng)域取得進(jìn)展
a缺陷調(diào)控后的的差分反射率變化趨勢(shì)；b不同等離子體輻照時(shí)間下的非線性吸收變化；c缺陷調(diào)控后可飽和吸收體的連續(xù)鎖模輸出的最大平均功率以及閥值泵浦功率趨勢(shì)；d1.0μm鎖模全固態(tài)激光器性能對(duì)比
以石墨烯為代表的二維材料因具有優(yōu)異的電子以及光學(xué)性能而成為新的研究熱點(diǎn)。通過表面和缺陷工程可以有效調(diào)控二維材料的能帶結(jié)構(gòu)人類首次實(shí)現(xiàn)量子通訊，從而對(duì)其熱學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、機(jī)械等性能形成重要影響。
新型二維光電材料具有大的非線性吸收系數(shù)以及良好的空氣穩(wěn)定性。西南學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)通過借助氬等離子體輻照不同時(shí)間來精準(zhǔn)調(diào)控二維中O空位以及Se空位缺陷態(tài)密度，有效提升了二維中光自旋的捕獲速度和缺陷輔助的俄歇復(fù)合速度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其可飽和吸收熱阻的調(diào)控。將二維作為可飽和吸收體應(yīng)用到全固態(tài)鎖模激光器中，實(shí)現(xiàn)了皮秒鎖模激光輸出，通過缺陷工程對(duì)二維可飽和吸收體進(jìn)行調(diào)控后，鎖模激光性能得到了顯著提升，實(shí)現(xiàn)了665mW、266fs的超短脈沖激光輸出。
這項(xiàng)工作為二維材料超快自旋動(dòng)力學(xué)過程以及非線性吸收特點(diǎn)調(diào)控提供了新途徑，并為二維材料超快光子學(xué)元件的設(shè)計(jì)和開發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)。