近日，中国科学技术大学瞿昆教授课题组成功开发了一种基于深度学习的空间转录组数据分析算法，命名为SPACEL。该算法能够快速高效地处理多个空间转录组切片数据，包括准确预测单个空间点内的细胞类型组成、精准识别跨切片的功能性空间域，以及有效重构复杂组织的三维结构。研究成果以《SPACEL:deep learning-based characterization of spatial transcriptome architectures》为题，发表于2023年11月22日的《自然-通讯》(Nature Communications)杂志。空间转录组技术具备同时获取基因表达水平和其空间位置信息的能力，目前被广泛应用于生物医学研究的各个领域。然而，有效分析由空间转录组技术产生的大量数据仍然面临着巨大挑战，例如如何准确识别在基因表达和空间位置上相互关联的细胞或点的集群，即所谓的空间域，以描绘组织切片内的全转录组空间结构。此外，如何精确鉴定类似于肿瘤微环境这样复杂系统中的功能性空间域，以及如何整合多个切片的数据进行上述分析也是挑战之一。瞿昆教授课题组开发的SPACEL算法包括三个核心模块：Spoint、Splane和Scube，分别对应空间转录组数据分析的三个关键任务。Spoint模块用于预测基于测序的空间转录组数据（如10X Visium）中空间点的细胞类型组成。Spoint采用了单细胞数据模拟的空间点、神经网络模型和统计模型的组合，为估算真实空间转录组数据中的细胞类型比例提供了更稳健和准确的框架。Splane模块则使用细胞类型组成和空间坐标信息，引入了对抗训练到图卷积神经模型中，显著减少了批次效应，从而实现更稳健和高效的空间域识别。对于包含连续切片的空间转录组数据集，Scube模块使用Splane识别的空间域坐标进行对齐，以构建组织的三维结构。Scube采用全局优化策略来实现三维对齐，同时保持整体结构的完整性，使其能够实现更精确的对齐。研究人员将SPACEL应用于11个包括10X Visium、STARmap、MERFISH、Stereo-seq和Spatial Transcriptomics技术的空间转录组数据集，总计156个切片。SPACEL在细胞类型组成预测、空间域识别以及组织三维结构重构等三个核心分析任务上表现出色，明显优于其他同类算法。生医部瞿昆教授、林俊副研究员和北京生命科学研究所黎斌研究员为本文的通讯作者，微尺度研究中心博士生许浩和大数据学院硕士生王姝妍为本文的共同第一作者。生医部薛天教授课题组为该工作提供了重要支持。这一研究工作得到了基金委杰出青年基金、国家重点研发计划、基金委自然科学基金、中国科学院基础研究青年团队以及安徽省科技重大专项等多个项目的资助。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-43220-3 查看详细>>

组蛋白去乙酰化酶(Histone deacetylases,HDACs)是一种进化上保守的酶，可以去除组蛋白的乙酰修饰，在表观遗传基因沉默中发挥核心作用。I类HDAC是癌症、炎症、感染和神经系统疾病的表观遗传治疗的重要靶点，H3K18Ac是癌症进展的重要标志，也是抗癌治疗的潜在靶点；但催化H3K18Ac去乙酰化的HDAC酶和机制尚不清楚。中国科大生命科学与医学部王雪娟、蔡刚教授团队合作近期在Cell Research期刊上在线发表了题为Structural basis for nucleosome binding and catalysis by the yeast Rpd3S/HDAC holoenzyme的研究论文。该研究解析了酵母Rpd3S/HDAC全酶复合体结合特定修饰核小体底物的复合物结构，首次发现完整的天然底物H3尾巴（1-24 aa）结合在Rpd3S底物结合口袋，且H3K18残基的侧链朝向催化中心待催化；阐明了Rpd3S底物特异性的结构基础以及通过构象变化实现多位点催化的机制，尤其是Rco1亚基在核小体结合和位点特异性催化中起着关键作用，有望为研制高特异性Rpd3S/Sin3B抑制剂用于癌症治疗提供新靶点。王雪娟和蔡刚的研究团队首先通过大规模培养酵母细胞和内源性蛋白纯化获得高度均一的Rpd3S复合体全酶，优化并组装了最佳单核小体底物（H3K36me3修饰；仅在核小体一端伸出70bp linker DNA）。在不引入任何化学交联剂干扰的情况下，成功体外组装了Rpd3S-核小体复合物，解析了3.7Å分辨率的复合物结构（图1）。该结构揭示了Rpd3S包含两个Rco1和两个Eaf3拷贝，它们通过Rco1 C-端卷曲区域（CC）进行二聚化，Eaf3 CHD结构域识别H3K36me3标记并与核小体DNA相互作用。Sin3作为支架蛋白和Rco1亚基一起协调了复合物的组装和催化亚基Rpd3的包裹；同时，Sin3-nucleosomeDNA、Rco1-nucleosomelinker DNA结合界面共同帮助引导Rpd3S精准锚定在核小体底物上。Rco1 N端的ABR结构域通过R61和K64残基直接锚定在组蛋白的酸性斑块的表面，并通过R50和R51残基在SHL-6.5处与nucleosomeDNA结合。此外，Rco1 PHD1结构域的D261侧链直接与H3K4me0相互作用、参与底物的识别；而Rco1 PHD2结构域与Rpd3相互作用参与复合物整体结构的组装和稳定。H3K18Ac是癌症进展的重要标志，也是抗癌治疗的潜在靶点。该结构首次发现完整的天然底物H3尾巴（1-24 aa）结合在Rpd3S底物结合口袋，并且H3K18残基的侧链朝向催化中心。这些结构上的重要发现，被体外的功能实验进一步地得到证实。该研究报道了Rpd3S全酶结合和催化核小体底物的结构基础，清晰揭示了Rpd3S全酶底物识别特异性和催化复杂性（图2），阐明了Rpd3S通过构象变化实现组蛋白多位点催化的机制，为研制高特异性Rpd3S/Sin3B抑制剂用于癌症治疗提供了新的靶点。文章发表后，表观遗传领域的顶尖科学家Michael J.Carrozza和Jerry L.Workman在Cell Research进行了研究亮点的评论，评价这项工作为Rpd3S/HDAC结合核小体DNA和组蛋白尾巴的结合特性提供了新的见解，为其识别特定乙酰化赖氨酸的独特特性提供了引人入胜的视角（https://www.nature.com/articles/s41422-023-00899-9）。这项工作是在中国科学院战略先导B专项和国家自然科学基金项目的资助下完成的；中国科大生医部王雪娟教授和蔡刚教授为该论文的共同通讯作者，博士生张跃跃和博士后徐梦雪为该论文的共同第一作者，研究生王坡、周佳慧、王光显和韩帅龙参与了部分工作。数据收集在中国科学技术大学冷冻电镜中心完成。此外，该研究还得到了清华大学李海涛、陈柱成教授，中国科大臧建业、施蕴渝教授的大力帮助。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41422-023-00884-2 查看详细>>

发达国家的工业软件已销售30多年，目前全球客户已趋于饱和，这些机构因拥有计算源代码，借助互联网技术，将现场数据采集、云端与各种工业计算融合为平台，从而淘汰单机版工业软件，因具备智能处理能力，便于领导实时决策，被称为未来工业界的“ChatGPT”。油气深埋地下数千米，油气开发的各种操作（如钻井及压裂等）对人类就是一个黑匣子，通过云化将各种算法及技术集成为平台，逐步实现智慧油田，为油气开发提供实时服务，这就如同将装有各类大型计算软件的超算“搬到”井场。因油气行业的迫切需求，国际大型油气服务公司率先研发，将各类材料性质数据、现场测试数据及算法等集成为平台，在线上服务油气开发，每口井服务费超过40万美元。中科大渗流团队40年坚持与石油部门合作，累积一万多次的实验数据，汇集爆炸、固体、流体、热力学及频谱分析等方面偏微分方程的解析解9万多个，以及复杂方程的数值解。仅大庆油田先后有30余位硕博士专家，历时20多年与国外相关计算软件对比1万多算例，实际应用23万多井次，验证了算法的可靠性。以郝有志、李清宇、杜鑫及部分归国人员为代表的年轻一代博士，攻克智能高频采集设备等多项关键技术，在中科大赋权的算法基础上迅速完成260多万行代码的集成；研发高端智能采集设备；搭建现场数据采集-边缘计算-云端处理及高性能计算一体化平台。2021年为浙江油田提供线上服务并不断完善。2023年6月线上服务油气井数量急剧增加，涵盖大庆、青海以及长庆等14个大油田，为72口井提供线上服务。开创了油气类工业云计算平台规模化应用先河，对工业计算类平台的应用有风向标意义，显示出基础研究与自主研发的强大动力。2023年10月10日中国石油油气和新能源公司发文，要求加快发展云端实时监测技术，推进实现精细化压裂。11月4日，中国石油油气和新能源公司郑新权副总经理带队，中国石油勘探院副院长付永强及大庆油田首席专家黄有泉等陪同，一行7人赴中国科学技术大学工程科学学院调研座谈。在听取相关科研人员汇报后，郑新权表示，中国石油每年有近2万多口井要压裂，中科大创建的云端高性能计算平台已成为页岩革命的工程技术利器。中国石油将全力推动该技术规模应用，中科大也需要在设备、人员及平台容量方面扩容，逐步满足各油田的需求，研究成果是石油精神与科大校风的完美结合。 查看详细>>

为庆祝中国科学技术大学（以下简称“中国科大”）建校65周年与推动细胞动力学科教融合的系统深入，无膜细胞器与细胞动力学教育部实验室与合肥微尺度物质科学国家中心联合中国细胞生物学会及亚太细胞生物学组织主办的第七届细胞动力学和化学生物学国际研讨会（The 7th International Conference on Cellular Dynamics and Chemical Biology；CDCB2023）于2023年10月27日至30日在中国科大胜利召开。来自美国哈佛大学、普林斯顿大学、加州大学圣迭戈分校、加州大学伯克利分校、宾夕法尼亚大学、欧洲肿瘤研究所、新加坡国立大学、香港大学、香港科学技术大学、中国科学院分子细胞科学卓越创新中心、中国科学院上海有机化学研究所、北京大学、清华大学、复旦大学、浙江大学、武汉大学、上海科技大学、南昌大学、中南大学、中国科学院深圳先进技术研究院、中国科学院合肥物质科学研究院、中国科学院广州生物医药与健康研究院、中国科学技术大学与合肥微尺度物质科学国家中心的29名报告人分别介绍了各自的最新研究成果。无膜细胞器与细胞动力学教育部重点实验室主任姚雪彪教授主持开幕式，中国科大校长助理薛天教授代表学校致欢迎词，对长久以来一直关注、支持科大发展，支持本研讨会举办的领导与专家们表示衷心的感谢,并对CDCB2023的胜利召开表示热烈的祝贺！他指出，15年前，“第一届细胞动力学和化学生物学国际研讨会”作为科大五十周年校庆的主要学术活动之一在中国科大顺利召开，此后15年间，本研讨会系列对国内外相关领域的交流合作起到了推动作用。他希望通过此次研讨与交流，促进我校细胞动力学及化学生物学的更好发展。姚雪彪教授代表中国细胞生物学会与亚太细胞生物学组织对CDCB2023的胜利召开表示祝贺，希望CDCB会议成为中国细胞生物学会对外交流的窗口、亚太细胞生物学组织区域联合与协同的纽带。美国科学院院士、2018年Breakthrough Prize获得者、加州大学圣迭戈分校细胞与分子医学系主任Don Cleveland教授作大会首场题为“Evolution of Genome Instability in Cancer”的Keynote Lecture，他的科研团队发现了EB病毒与DNA损伤异常介导染色体碎片化与微小细胞核形成的新机制，这些发现对我们理解肿瘤形成的早期机制与肿瘤的防治提供了靶向策略。美国科学院院士、哈佛大学教授Tim Mitchison教授作大会首场题为“How Do Microtubule Drugs Act as Medicines？”的Keynote Lecture，他的科研团队发现了秋水乙酰碱与紫杉醇靶向炎症反应的新机制。鉴于炎癌转化是胃肠道肿瘤发生的早期与关键事件，这些发现为我们提前干预肿瘤的发生与发展提供了有效工具。中国科学院院士、中国科学技术大学教授施蕴渝教授作题为“Epigenetic Regulation of Mitochondria in Degenerative Diseases”的Keynote Lecture，她的科研团队发现了线粒体核酸修饰异常介导细胞代谢紊乱的化学基础，这些发现对我们系统理解与早期干预细胞的衰老进程、为器官的功能可塑性调控提供了契机。美国普林斯顿大学康毅滨教授作题为“Targeting Cancer Fitness Gene MTDH in Metastatic Cancers”的报告，他的团队聚焦乳腺癌，探索驱动癌症转移和治疗抗性的肿瘤内在途径，以及靶向癌症转移的免疫激活策略。本次细胞动力学和化学生物学国际研讨会就“Cellular Machinery&Architecture”“Protein Machinery&Mechnosensation”“Cell Plasticity&4D Signaling Dynamics”“Molecular Dynamics&Cell Fate Control”“Organelle Dynamics&Chemical Biology”“RNA Code&Cell Fate Decision”以及“Modeling Development&Disease Mechanisms”等前沿研究方向展开讨论与交流。 查看详细>>

近日，中国科学技术大学化学与材料科学学院陈维课题组在国际期刊Journal of the American Chemical Society发表了题为“Rechargeable Hydrogen-Chlorine Battery Operates in aWide Temperature Range”的研究型论文，并被编辑选为封面文章。论文成功受到了氢氯燃料电池优点的启发，进而将其设计为可充电氢氯电池。通过分级多孔碳正极的构建和磷酸基抗冻电解液的使用，电池可在宽温区范围（40℃至-70℃）内成功限制氯气的挥发，并激发其高的充放电平台和高比容量。在室温下电池最大可达到4.19 mAh cm-2的高放电面容量，并在充电容量3mAh cm-2下稳定循环500圈。在超低温条件下，电池仍然能够维持与室温相同的放电平台，在-40℃条件下电池能够提供273 mAh g-1的高可逆比容量，展现出良好的电化学性能。得益于氢气无污染和来源丰富的特点，氢燃料电池是一种很有前途的能源技术，其中氢-氯（H2-Cl2）燃料电池由于Cl2/Cl-氧化还原电对快速的电化学动力学而具有明显的优点。因此，若将其设计为二次电池，氢氯电池可更大程度地发挥Cl2/Cl-电对的快速动力学、高氧化还原电位（1.36Vvs.SHE）和高比容量（755 mAh g-1）的优势。鉴于以上优点，氯基电池对于新型水系电池的发展有着很大的应用前景。然而，挥发性的氯气在充电过程中不能被保留，导致电池的库仑效率低和可逆性差。目前还缺乏构建在不同温度下均具有高性能和适用性的水系氯基电池的研究。本工作在前期探究发现，由于缺乏氯气强亲和性位点，传统的吸附型正极难以将氯气固定，进而导致正极低的可逆性。通过设计具有丰富微/介孔多孔碳（HPC）和具有三维大孔结构的碳毡所组成的分级多孔碳结构（HPC CF），电池可以有效地将充电产生的氯气限制在正极，进而实现可逆的氢氯电池（图1）。电池在低倍率下仍能维持较高的库伦效率，证明了其对氯气良好的限制作用。在3mAhcm-2的充电面容量下，氢氯电池可以稳定循环500圈，展现出良好的电化学性能。除此之外，电池在超低温下仍能良好运行，在-70℃下仍可以保持1.1 V的放电电压和282mAhg-1的高比容量，体现出氢氯电池在超低温下应用的前景。通过X射线光电子能谱等表征手段结合第一性原理计算，揭示了Cl2/Cl-反应发生的同时伴随着C-Cl键的可逆形成/断裂，增强了氯气正极的可逆性。这项工作为宽温区水性氯基电池和高能量密度氢气电池的设计提供了新的方向。近年来，陈维教授课题组致力于大规模储能电池的研究和应用开发，已在可充电氢气电池储能体系（Chemical Reviews122(2022)16610-16751;Nat.Commun.13(2022)2805;J.Am.Chem.Soc.143(2021)20302-20308;Adv.Mater.35(2023)2300502;ACS Nano17(2023)7821-7829），金属离子电池储能体系（Nat.Commun.14(2023)76;Angew.Chem.Int.Ed.62(2023),e202308454;Angew.Chem.Int.Ed.62(2023)e202214966;Adv.Mater.(2023)2305368;Adv.Mater.34(2022)2203249;Energy&Environmental Sci.(2023)）等研究方向取得了一系列重要的阶段性成果。中国科学技术大学化学与材料科学学院的硕士研究生谢泽辉和博士后朱正新、刘再春为论文的共同第一作者，中国科学技术大学化学与材料科学学院、合肥微尺度物质科学国家研究中心的陈维老师为该论文的通讯作者。水系氢氯电池的研究工作得到中国科大人才团队项目、中央高校基本科研业务费专项和中科大-延长石油项目资金的资助，以及中国科学技术大学理化实验中心和微纳中心在测试表征方面提供的帮助。论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.3c09819 查看详细>>

我校郭光灿院士团队孙方稳课题组和国家同步辐射实验室/核科学技术学院邹崇文课题组合作，制备了基于二氧化钒(VO2)相变薄膜的类脑神经元器件，并利用金刚石中氮-空位（NV）色心作为固态自旋量子传感器探测了神经元突触在外部刺激下的动态连接，展示了类脑神经系统中多通道信号传递和处理过程。这项研究成果近日以“Quantum imaging of the reconfigurable VO2synaptic electronics for neuromorphic computing”为题发表于国际权威期刊《Science Advances》(Science Advances 9,eadg9376(2023))。类脑神经元器件，即通常所说的类脑芯片，是指利用神经形态器件去模拟人脑中的神经元、突触等基本功能，再进一步将这些神经形态器件联结成人工神经网络，以模拟“大脑”的信息处理和存储等复杂功能。二氧化钒(VO2)作为典型的氧化物量子材料，在近室温附近具有可逆的绝缘-金属相变，是制备高开关比突触器件的理想材料。本研究中课题组研究人员基于近十年VO2的研究基础，利用氧化物分子束外延设备克服了高纯相结构的单晶二氧化钒薄膜的制备瓶颈，生长了高质量二氧化钒外延薄膜，并通过微纳加工制备了生物神经元和突触阵列，实现了电场调制和激光诱导下多通道VO2双端器件的选择性电路导通，从而直接模拟了神经元之间的突触动态连接过程。这种突触之间的连接体现在VO2导电丝的形成和空间位置的选择性，并直接受到外加电场和作为外加刺激的激光信号的调制。此外对于神经元突触单元之间的动态连接过程，实验人员创新性利用金刚石NV色心作为固态自旋量子传感器探测了导电丝的形成和实时成像。由于VO2相变体系的光热敏感性，相对于传统的显微成像技术，比如偏振红外、拉曼或者近场光学(s-SNOM)等成像技术，采用基于金刚石NV色心的量子传感方法避免了成像过程中测量系统激光信号的干扰，从而在研究外加刺激激光信号调制下突触单元的动态连接和实时成像方面显示出了独特优势。这种量子传感成像技术清晰的揭示了基于VO2类脑神经系统中多通道信号处理和传导途径与外在刺激之间的关联，为构筑大规模人工突触分层组织和神经形态结构提供了直接的实验依据。本工作发表后被Science Advances期刊网站首页以“Quantum imaging of artificial synapses”作为Featured image加以推介。国际知名学术媒体Physics.Org也对本工作做了亮点报道(https://phys.org/news/2023-10-elevating-neuromorphic-laser-controlled-filaments-vanadium.html)。本文第一作者为中科院量子信息重点实验室博士后冯策和国家同步辐射实验室博士生李博文，通讯作者为孙方稳教授和邹崇文研究员。该工作得到了科技创新2030重大项目、中国科学与稳定支持基础研究领域青年团队项目、国家自然科学基金、前沿科学重点研究计划、合肥大科学中心项目、中央高校基本科研业务费等项目的支持。文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg9376 查看详细>>

65周年校庆之际，中国科学技术大学智慧校园联合创新中心在高新园区数据中心大楼建成并投入运行，标志着学校数字化转型工作迈上新的台阶。9月22日下午，中国科学技术大学校长包信和带队实地调研智慧校园联合创新中心和智慧校园项目建设情况。校党委常委、副校长吴枫，信息与智能学部执行部长、计算机科学与技术学院执行院长李向阳，网络信息中心主任薛开平，高新园区管理委员会办公室副主任朱洪超、何昊华等陪同调研。包信和一行参观了《计艺-超算中心用户科研成果可视化展》和《中国科大数字化发展之路》主题展，随后在智慧运营中心听取关于智慧校园项目建设进展的汇报,并重点观看了各业务部门的数据看板。包信和对智慧校园工作进展表示高度肯定。他指出，智慧校园建设要实现学校各类信息系统的集中建设和运行管理，智慧校园联合创新中心的建成和运行将为各项业务系统的建设提供良好的开发和展示平台。他强调，数据是信息化建设的核心，在后续工作中要加强与学校各业务单位的沟通协调，确保数据能跑起来、业务能流转起来，更好的为师生服务，更好的为学校建设服务，支撑学校建设中国特色、科大风格的世界一流大学。9月21日上午，智慧校园联合创新中心举行了揭牌仪式。吴枫与中国银行安徽省分行党委委员、副行长陈梓为中心揭牌并致辞。中国银行安徽省分行机构业务部总经理陈尧，中国银行合肥分行党委委员、副行长许正兆，中国银行有关部门负责人和我校审计处处长尹红，财务处处长姚子龙，档案文博院执行院长方黑虎，资产与后勤保障处副处长徐建烽，对外联络与基金事务处副处长赵林，网络信息中心总工程师张焕杰、副主任夏玉良等参加仪式。仪式由薛开平主持。吴枫代表学校感谢中国银行长期以来给予的支持。他表示，智慧校园联合创新中心是银行、学校和企业合作的重要平台，也是高校数字化成果的孵化平台，还能为广大学生提供实践和创新基地。他希望，双方在智慧校园、金融研究等领域的合作进一步扩大和深化，共同推进科技与金融融合发展，携手为国家培养更多优秀的人才。陈梓表示，中国银行始终践行“视人才培养为百年不易之准则”，高度重视教育工作，支持高校创新人才培养。自2022年9月签署战略合作协议以来，双方开展了全面的建设合作，取得诸多进展。智慧校园联合创新中心的成立，更是标志双方合作驶入新航道，朝着共建国内高校智慧校园“样板工程”的目标全速前行。最后，陈梓代表中国银行安徽省分行对中国科大建校65年来取得的巨大成就表示热烈的祝贺并祝愿学校各项事业蓬勃发展，蒸蒸日上。仪式前，陈梓一行参观了《计艺-超算中心用户科研成果可视化展》及《中国科大数字化发展之路》主题展。 查看详细>>

2023年9月22日，我校人文与社会科学学院、科技传播系和中国科学院科学传播研究中心共同邀请国际科学传播领域顶级学术期刊Public Understanding of Science主编，德国柏林自由大学科学新闻学客座教授Hans Peter Peters做客科大，在东校区5101教室为我院师生举办了一场题为《公共科学传播中的“知识”——问题与挑战》（”Knowledge"in Public Science Communication—Issues and Challenges）的学术报告。人文与社会科学学院党委书记褚建勋教授出席并主持了学术报告。Hans Peter Peters教授在科学与公共关系领域深耕40余年，退休前一直担任德国于利希研究中心社会科学家，并被国际科技传播学会（PCST）授予终身荣誉会员资格。Peters教授的研究主要涉及公众对科学的理解、科学的媒体化、科学的公共传播以及科学家的公共传播形象等，研究成果发表于Science、PNAS、Science Communication、Public Understanding of Science等知名期刊。Hans Peter Peters教授的报告围绕“知识”在公共科学传播情景中的角色与作用展开。首先，Peters教授提供了关于科学传播作为一种科学新闻实践的理解，阐明了“公众理解科学”的方法及其相关批评。他指出，在“缺失模型”下，科学传播依赖于单向信息传播，科学家可能不会主动与受众接触，科学家和公众的割裂会无意中让某些受众群体感到排斥。因此，“对话模型”被提出，科学传播逐渐从“公众理解科学”（PUS）转变到“公众参与科学”（PEST）的新范式，强传播双方的对话性和参与性。在此基础上，他讨论了当今科学传播领域的发展趋势，以及不断变化的社会背景对传播策略产生的影响。此外，Peters教授还对科学传播中的专业性和信任问题进行了讨论。作为目前本领域全球排名第二的一流学术期刊Public Understanding of Science的主编，Peters教授详细介绍了杂志的审稿要求和学术论文的投稿规范等。在最后总结中，Peters教授谈及需要拓展科学素养概念，并倡导非家长式的知识传播，以及公众批判性参与科学信息的能力的重要性。 查看详细>>

9月17日，中国科学技术大学—紫金山天文台大视场巡天望远镜（即墨子巡天望远镜）正式启用，成功发布仙女座星系图片，标志着经过一个月左右的设备运行测试，望远镜设备基本达到设计标准，已经可以开展天文观测研究。仙女座星系(又称M31)是距离银河系最近和最大的旋涡星系，它的结构特点和金属丰度与银河系相近，是探索银河系及同类星系形成与演化的理想研究对象。由于仙女座星系在天空中跨度大，已有的天文望远镜观测仙女座星系费时费力，难以同时拍摄它的精准全貌及周围环境。墨子巡天望远镜兼具大视场和高分辨成像能力，首光获取了仙女座星系和其外围区域多色图像，揭示了仙女座星系及其周围天体的明亮至暗弱星光分布特征，可以用于细致刻画星系内部及星系间相互作用的动力学过程。首光图像利用了不同夜晚观测的150幅图像叠加而成，可以测定仙女座星系和其周围环境中的天体的亮度变化，开展时域天文学研究。此外，结合FAST射电观测数据，首光科学图像数据能够进一步揭示星系中恒星形成和气体之间的演化。墨子巡天望远镜是中国科学技术大学“双一流”学科平台建设项目，是中国科学技术大学和中国科学院紫金山天文台于2018年3月1日启动联合研制的大视场光学成像望远镜，2019年7月正式开展望远镜建设，2022年10月深空探测实验室开始参与望远镜建设，2023年8月望远镜建成并开展调试观测。墨子巡天望远镜是冷湖天文观测基地第一个投入运行并开展天文观测研究的大型设备。墨子巡天望远镜口径2.5米，采用国际先进的主焦光学系统设计和主镜主动光学矫正技术，可实现3度视场范围内均匀高像质和极低像场畸变成像，配备7.65亿像素大靶面主焦相机，具备大视场、高像质、宽波段的特点。墨子巡天望远镜通光面积大、杂散光少，系统探测灵敏度高，具备强大的巡天能力，能够每三个晚上巡测整个北天球一次，为北半球光学时域巡天能力最强设备。墨子巡天望远镜的建成，显著提升我国时域天文研究能力，使得我国时域天文观测能力达到国际先进水平。墨子巡天望远镜通过获取高精度位置和多波段亮度观测数据，可监测移动天体和光变天体，用于高效搜寻和监测天文动态事件，可以在高能时域天文（如引力波事件电磁对应体等）、太阳系天体普查（如寻找第九大行星）、银河系结构和近场宇宙学（如暗物质本质）等领域取得突破性原始创新成果。墨子巡天望远镜巡天数据叠加，将提供北天球最深的高精度、大天区、多色测光和位置星表，作为传世巡天数据，在未来数十年内可用于宇宙中各类天体的证认和系统研究。同时，墨子巡天望远镜将面向国家航天强国战略，开展太阳系近地天体等搜寻与监测研究，服务航天安全和深空探测战略需求。墨子巡天望远镜安置于青海省海西州茫崖市冷湖镇海拔4200米的赛什腾山天文台址，距离茫崖市冷湖镇区约70公里。冷湖赛什腾山天文台址年均晴夜数多、夜天光背景低、视宁度优良、空气中尘埃含量少，是国内近期发现的优秀光学天文观测台址。墨子巡天望远镜正式投入使用后，中国科学技术大学将进一步推动冷湖作为学校最重要的科研基地之一，联合中国科学院紫金山天文台等单位，加强科教深度融合，推动天文及相关学科的高水平科学研究和国际交流合作，培养天文及相关领域拔尖创新人才，带动青海吸引、汇聚和培养高端科技人才，提升科技创新能力，支持地方经济多元化发展。 查看详细>>

近日，中国科学技术大学闫立峰教授课题组通过利用两亲性甲基脲分子，设计了一种新型结构的水基纳米胶束电解质。这一工作打破了以往对于电解质连续溶剂相的认识，通过纳米胶束结构包裹了自由移动的离子，建立了局部/界面相互作用网络，通过金属离子的控制释放，有效地维持了离子的三维扩散形式和有利的界面成核反应，实现了金属枝晶和电极副反应的有效抑制。相关研究成果率先在锌-锰电池体系中得到了证实，并发表于化学专业知名期刊《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)。锌离子电池由于锌阳极的高理论比容量(820 mA hg-1)、高储量、成本低、氧化还原电位低(-0.762 Vvs.SHE)等优势，被认为是下一代清洁能源存储的有前途的候选者。然而，锌离子电池的寿命受到锌阳极不可逆电化学反应的严重限制，如析氢反应(HER)、“死锌”的持续积累以及不受控制的枝晶生长等。同时，以二氧化锰为正极材料代表的一系列锌离子电池普遍具有低的工作电压(该文提出了一种独特的纳米胶束电解质设计思路，由ZnSO4、MnSO4和高浓度甲基脲(Mu)分子通过自组装策略构建，水溶剂环境被划分为亲水区和疏水区，阳离子和阴离子则被封装到纳米域中(图1)。纳米胶束阻断了连续的水基体相，打破了水分子之间氢键网络并在胶束内部和胶束/水界面上重构了局部氢键。此外，Mu分子参与了Zn2+/Mn2+离子的溶剂鞘结构，排斥了溶剂化水分子，降低了脱溶剂化能垒，抑制了水分解反应。更重要的是，Zn2+/Mn2+离子可以可控地从胶束团簇中释放出来，以三维扩散方式扩散并在电极表面均匀沉积。此外，在锌阳极表面一种新的固体电解质界面(SEI)保护层Znx(Mu)ySO4?nH2O得以原位生成，以避免水分子持续渗入造成的锌腐蚀。动态光散射结果表明电解质A3Mu中存在约14nm左右的纳米胶束，核磁结果证实了胶束内部的多重氢键相互作用，DFT计算结果也表明Zn2+/Mn2+和Mu分子上的羰基和具有更强的结合能力，进而有利于进入到胶束内核中，减少溶剂鞘结构中的水分子数（图2）。此外，红外，拉曼光谱结果也识别到了SO42-阴离子扭曲的正四面体结构，可能是由于胶束内部拥挤的空间和电荷-偶极相互作用造成的，这些结果表明了胶束电解质的成功构建。得益于胶束电解质内部氢键的重构，电解质和碳布正极界面接触角降低，MnO2/Mn2+成核电位降低，同时由于Mn2+的控制释放特性，生成了反应可逆性更高，结构更加疏松的二氧化锰颗粒。在不同SOC状态下，非原位SEM，XPS，Raman,XRD等测试方法核实了高度可逆的二电子转化反应。利用二电子反应的锌锰电池显示出前所未有的高能量密度800.4 Wh kg-1（基于正极活性材料）以及高达1.87 V的放电电压。中国科学技术大学化学与材料科学学院博士生邓永琦为该文章的第一作者，闫立峰教授为通讯作者。该研究得到了科技部、国家自然科学基金和中国科学技术大学的经费资助。原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c07764 查看详细>>