中國社會科學(xué)院創(chuàng)新工程2021年度重大科研成果展示 本報記者 朱高磊/攝

　　中國社會科學(xué)報訊（記者高瑩）12月28日，中國社會科學(xué)院在京召開創(chuàng)新工程2021年度重大科研成果發(fā)布會，發(fā)布23項重大科研成果。中國社會科學(xué)院副院長、黨組成員高培勇出席會議并致辭。中國社會科學(xué)院科研局局長崔建民主持會議。

　　高培勇指出，一年來，中國社會科學(xué)院牢固樹立為人民做學(xué)問的理念，堅持以人民為中心的研究導(dǎo)向，聚焦新時代新階段重大理論和現(xiàn)實問題，充分發(fā)揮為黨和國家決策服務(wù)的思想庫作用。圍繞習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想以及黨的百年奮斗重大成就和歷史經(jīng)驗進行研究、闡釋、宣傳，推動“習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想研究”等重大科研項目，完成系列中央交辦任務(wù)；加快推進中國特色哲學(xué)社會科學(xué)學(xué)科體系、學(xué)術(shù)體系、話語體系建設(shè)，“三大體系”建設(shè)取得實質(zhì)性進展；著力推進中國社會科學(xué)院國家高端智庫建設(shè)，組建“全面依法治國智庫”“宗教研究智庫”，成立“中國社會科學(xué)院社會主義民主研究中心”。在新的一年，中國社會科學(xué)院將繼續(xù)統(tǒng)一思想、凝聚力量，堅定信心、砥礪奮進，以優(yōu)異成績迎接黨的二十大勝利召開。

　　據(jù)介紹，2021年，中國社會科學(xué)院學(xué)者共完成專著近400部，學(xué)術(shù)論文5000多篇，研究報告近2000份，學(xué)術(shù)資料、古籍整理、譯著、普及讀物、教材等百余種，對深化中國特色社會主義理論建設(shè)、推進國家經(jīng)濟文化發(fā)展起到了重要作用。此次發(fā)布的23項重大科研成果為其中的代表性作品，充分體現(xiàn)了中國社會科學(xué)院的學(xué)術(shù)水平和研究實力。

　　圍繞習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想以及黨的百年奮斗重大成就和歷史經(jīng)驗，中國社會科學(xué)院學(xué)者堅持把馬克思主義基本原理同中國具體實際相結(jié)合、同中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化相結(jié)合，深入研究闡釋習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想，總結(jié)黨的百年奮斗重大成就和歷史經(jīng)驗，推出了《中華人民共和國簡史》《改革開放簡史》《中國改革開放：實踐歷程與理論探索》《馬克思主義發(fā)展史》（第一至第三卷）和《馬克思思想年編》等成果，進一步發(fā)揮了中國社會科學(xué)院作為馬克思主義堅強陣地和黨的意識形態(tài)重鎮(zhèn)作用，以堅定之決心與不變之初心，致敬黨的百年華誕。

　　圍繞傳統(tǒng)文化與人文基礎(chǔ)學(xué)科研究，中國社會科學(xué)院學(xué)者堅持立足中國、放眼世界，積極同國外學(xué)術(shù)界開展交流合作，與丹麥哥本哈根大學(xué)“克爾凱郭爾研究中心”合作推出《克爾凱郭爾文集》（十卷本）；努力建設(shè)具有中國特色、中國風(fēng)格、中國氣派的考古學(xué)，推出《中國考古學(xué)百年史（1921—2021）》《青藏高原絲綢之路的考古學(xué)研究》（上、下編）和《澳門圣保祿學(xué)院遺址發(fā)掘報告（2010—2012）》等成果，為弘揚中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、增強文化自信提供堅強支撐；不懼艱難、不計得失，“一劍甘作十年磨”，推出《古本戲曲叢刊十集》《白居易資料新編》和《今注本二十四史》（第二批《史記》等六種）等具有重要學(xué)術(shù)價值和歷史傳承意義的學(xué)術(shù)經(jīng)典。

　　圍繞經(jīng)濟社會發(fā)展中的重大理論與實踐問題，中國社會科學(xué)院始終以服務(wù)黨和國家發(fā)展大局為己任，踐行國家高端智庫的使命擔(dān)當(dāng)，注重基礎(chǔ)理論研究與應(yīng)用對策研究融合發(fā)展，堅持問題導(dǎo)向，推出了《經(jīng)濟藍皮書：2022年中國經(jīng)濟形勢分析與預(yù)測》《成長的煩惱：中國邁向現(xiàn)代化進程中的挑戰(zhàn)及應(yīng)對》《面向制造強國的中國產(chǎn)業(yè)政策》《債法總則：歷史、體系與功能》等成果，為新階段我國經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展貢獻智慧；積極回應(yīng)當(dāng)代國際關(guān)系變動中的重大問題，推出China’s Major Country Diplomacy — Chinese Characteristics,Connotations, and Paths（《中國特色大國外交：內(nèi)涵與路徑》英文版）、《國際形勢黃皮書：全球政治與安全報告（2022）》和《拉美21世紀社會主義研究》等成果，為推動建設(shè)新型國際關(guān)系奠定理論基礎(chǔ)；深入總結(jié)國家治理經(jīng)驗，提煉我國改革開放、全面建成小康社會等一系列在人類社會發(fā)展歷史上具有重要里程碑意義的偉大實踐，產(chǎn)出了《推進國家治理現(xiàn)代化研究》《中國減貧成就、經(jīng)驗和國際合作》等成果，為世界其他國家可持續(xù)發(fā)展提供啟迪和借鑒，為構(gòu)建人類命運共同體貢獻中國方案。

　　在學(xué)術(shù)評價方面，中國社會科學(xué)院研究制定了《人文社會科學(xué)期刊評價（GB/T 40108-2021）》《人文社會科學(xué)智庫評價指標(biāo)體系（GB/T 40106-2021）》，為中國特色哲學(xué)社會科學(xué)發(fā)展及智庫建設(shè)提供了重要制度保障；在科研服務(wù)方面，建設(shè)國家哲學(xué)社會科學(xué)文獻中心數(shù)據(jù)庫，面向社會提供方便快捷、資源共享的公益性學(xué)術(shù)信息服務(wù)。

　　此次會議由中國社會科學(xué)院主辦，中國社會科學(xué)院科研局承辦。

來源：中國社會科學(xué)網(wǎng)-中國社會科學(xué)報　作者：高瑩

材料學(xué)院林元華團隊合作發(fā)文闡釋鐵酸鉍材料疇工程的研究進展

生命學(xué)院隋森芳課題組揭示酵母核孔復(fù)合物內(nèi)環(huán)的近原子分辨率結(jié)構(gòu)

精儀系團隊提出基于多模光纖模式色散和深度學(xué)習(xí)的高速全光纖化成像技術(shù)

化工系張強團隊在單原子能源電催化領(lǐng)域取得系列突破

航院張一慧課題組提出一種高集成度柔性電子器件的層疊網(wǎng)格封裝技術(shù)

機械系熊卓、張婷團隊研發(fā)用于腫瘤藥物篩選的

結(jié)直腸癌干細胞高效誘導(dǎo)新模型

腫瘤干細胞（CSCs）是腫瘤的“種子”細胞，具有自我更新和多向分化的潛能，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和耐藥中發(fā)揮重要的作用，靶向CSCs對于治療腫瘤具有重要的意義。但CSCs在腫瘤組織中的占比非常小，且缺乏有效標(biāo)志物，導(dǎo)致難以有效分離和富集CSCs，進而限制了靶向CSCs的研究與藥物開發(fā)。近年來，為實現(xiàn)CSCs的分離與富集，國內(nèi)外的研究者提出了諸多方法，如懸滴法、克隆形成法、水凝膠微囊法和基于超低吸附培養(yǎng)的成球?qū)嶒灥?，但依舊面臨著耗時耗力、成本高、干細胞富集球體不均勻和難以高通量等問題。

近日，清華大學(xué)機械系熊卓和張婷課題組在學(xué)術(shù)期刊《Small》發(fā)表題為”3D打印的甲基丙烯酸酐化明膠-納米黏土水凝膠通過激活Wnt/β-catenin信號通路誘導(dǎo)結(jié)直腸癌腫瘤干細胞”（3D Bioprinted GelMA-Nanoclay Hydrogels induce Colorectal Cancer Stem Cells through Activating Wnt/β-catenin Signaling）的研究論文。該研究基于生物3D打印研發(fā)了一種結(jié)直腸癌CSCs高效誘導(dǎo)與富集的新方法，探究了生物材料誘導(dǎo)CSCs的新機制，為CSCs研究和靶向CSCs的高通量藥物篩選提供了一種高效模型。

3D打印GelMA-nanoclay水凝膠誘導(dǎo)富集腫瘤干細胞示意圖

作者研究發(fā)現(xiàn)甲基丙烯酸酐化明膠（GelMA）和納米粘土（nanoclay）制備成的雜化水凝膠具有良好的打印性能、孔隙率和接近體內(nèi)腫瘤的力學(xué)性能。結(jié)合生物3D打印，該雜化水凝膠能高效促進結(jié)直腸癌細胞的成球能力和細胞干性。機制研究表明，該雜化水凝膠主要通過重塑細胞外基質(zhì)并激活Wnt/β-catenin信號通路從而誘導(dǎo)和富集CSCs，可以作為CSCs誘導(dǎo)和富集的體外模型。與傳統(tǒng)的CSCs富集模型相比，通過GelMA-nanoclay水凝膠富集的CSCs微球形態(tài)均一，數(shù)量更多，具有更強的干性且對靶向CSCs藥物更加敏感，因此是腫瘤干細胞分離富集的更優(yōu)方法。

三維打印的雜化水凝膠具有誘導(dǎo)富集CSCs的特性，其誘導(dǎo)的CSCs球可作為靶向CSCs藥物篩選模型。（a-c）雜化水凝膠具有良好的孔隙率和生物相容性；（d-e）雜化水凝膠來源細胞微球的干性增強；（f-i）雜化水凝膠誘導(dǎo)富集的干細胞球更多、更均一且對靶向CSCs藥物更加敏感

清華大學(xué)機械系生物制造中心博士后張艷梅為論文第一作者，清華大學(xué)機械系熊卓副教授為論文通訊作者。清華大學(xué)機械系生物制造中心張婷副研究員、清華大學(xué)自動化系古槿副教授和解放軍總醫(yī)院喬治副教授團隊共同參與了本研究工作。論文作者還有機械系科研助理王子萱，自動化系2020級博士生胡啟帆，機械系2021級博士生駱浩、2018級博士生魯冰川，解放軍總醫(yī)院主治醫(yī)師高云鶴，以及機械系博士后周雍森、方永聰。該研究獲得清華大學(xué)人才引進啟動經(jīng)費基金項目的支持。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1002/smll.202200364

材料學(xué)院林元華團隊合作發(fā)文闡釋

鐵酸鉍材料疇工程的研究進展

鐵酸鉍（BiFeO3）同時具有鐵電性和反鐵磁性，是非常罕見的室溫多鐵性材料。自2003年這一特性被證實后，鐵酸鉍材料引起了學(xué)界的廣泛關(guān)注和深入研究，它的結(jié)構(gòu)—性能關(guān)聯(lián)和調(diào)控一直是鐵電和多鐵領(lǐng)域的焦點。近期，結(jié)合團隊在該領(lǐng)域的研究成果，材料學(xué)院教授林元華等人系統(tǒng)總結(jié)了多鐵材料鐵酸鉍中基于疇工程的調(diào)控手段，綜述了疇工程在調(diào)控電學(xué)性能、磁電耦合和光學(xué)特性方面的重要作用。

鐵酸鉍材料具有很多優(yōu)異的性能。它的鐵電性非常強，大的自發(fā)極化和高的居里溫度使得其在鐵電存儲、壓電換能、介電儲能等領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景；它在單相中擁有鐵電、鐵磁兩種序參量，在磁電耦合和低能耗的電控磁方面很有潛力；它的能帶較傳統(tǒng)鐵電體小，與可見光波段適配較好，因此其在鐵電光伏、光致伸縮等方面也頗具研究價值。

鐵酸鉍中基于疇工程的主要調(diào)控手段

在鐵性材料中，一個區(qū)域內(nèi)序參量（如鐵電材料的自發(fā)極化、鐵磁材料的自發(fā)磁化）大小、方向一致，稱為疇。鐵酸鉍的眾多優(yōu)異性能都直接或間接地與其疇結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此疇工程在鐵酸鉍材料的性能調(diào)控和優(yōu)化中具有極為重要的地位。同時，疇壁（相鄰疇之間的界面）處由于序參量處在非平衡位置，存在不同尋常的新奇物理現(xiàn)象，諸如異常高的電導(dǎo)、反常光伏效應(yīng)等，這方面的研究與疇結(jié)構(gòu)也緊密相關(guān)，近年來迎來了快速的發(fā)展。

鑒于疇結(jié)構(gòu)在鐵酸鉍材料物性調(diào)控的中樞地位，本工作在疇—性能關(guān)聯(lián)的框架下系統(tǒng)總結(jié)了鐵酸鉍各類性質(zhì)的提升策略，并對進一步的研究做了展望，研究成果以“鐵酸鉍中基于疇工程的可控電學(xué)、磁電和光學(xué)性能”（Controllable electrical, magnetoelectric and optical properties of BiFeO3 via domainengineering）為題3月18日在線發(fā)表在材料領(lǐng)域著名學(xué)術(shù)期刊《材料科學(xué)進展》（Progress in Materials Science）。

材料學(xué)院林元華教授、南策文院士團隊在包含鐵酸鉍在內(nèi)的多鐵和鐵電功能材料領(lǐng)域深耕20余年，在介電、磁電、光電和功能性疇壁等方面進行了一系列基礎(chǔ)研究和應(yīng)用探索，相關(guān)論文發(fā)表在《科學(xué)》（Science）、《自然·納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）、《自然·通訊》（Nature Communications）、《先進·材料》（Advanced Materials）等期刊上，引起學(xué)界的廣泛關(guān)注。

材料學(xué)院2020級博士生劉亦謙為論文第一作者，其他重要貢獻者包括材料學(xué)院2020屆博士畢業(yè)生潘豪（現(xiàn)為加州大學(xué)伯克利分校博士后）、北京航空航天大學(xué)王瑤副教授、昆明理工大學(xué)馬吉副教授、江蘇大學(xué)李順教授。相關(guān)研究工作受國家自然科學(xué)基金委和科技部國家重點研發(fā)計劃支持。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2022.100943

生命學(xué)院隋森芳課題組揭示

酵母核孔復(fù)合物內(nèi)環(huán)的近原子分辨率結(jié)構(gòu)

真核生物和原核生物最主要的區(qū)別在于真核生物進化出了獨立的細胞核。細胞核由雙層膜（核膜）包裹，膜的存在使得細胞的核質(zhì)交流受到阻礙。核孔復(fù)合物（nuclear pore complex，NPC）是鑲嵌在雙層核膜上，控制核質(zhì)與胞質(zhì)間物質(zhì)運輸?shù)奈ㄒ煌ǖ?，其功能的紊亂引起多種嚴重的疾病，包括癌癥。

70余年來，科學(xué)家們一直致力于解析NPC的高分辨率結(jié)構(gòu)，然而由于其結(jié)構(gòu)內(nèi)在的柔性，組成的復(fù)雜以及體積的龐大，至今仍無法全面地闡釋其精確的構(gòu)成。3月18日，生命學(xué)院隋森芳教授團隊在《細胞研究》（Cell Research）發(fā)表了題為“近原子分辨率的酵母核孔復(fù)合物內(nèi)環(huán)的結(jié)構(gòu)”(Near atomic structure of the inner ring of the Saccharomyces cerevisiae nuclear pore complex)的最新研究成果。該成果報道了近原子分辨率的酵母核孔復(fù)合物內(nèi)環(huán)（Innerring，IR）的結(jié)構(gòu)，并闡述了NPC“伸展”和“收縮”的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，為進一步理解NPC適應(yīng)不同生理環(huán)境的機制提供了理論依據(jù)。

酵母NPC中IR的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)。完整IR的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)（a）及其原子模型（b）；c：IR dimer、IR monomer和IR protomer的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)

NPC是細胞內(nèi)體積最大，結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的蛋白質(zhì)機器，從酵母到人源細胞，NPC由來自30多種不同核孔蛋白的約550到1000個蛋白分子組成，相對分子質(zhì)量在60至120MDa左右。NPC具有三明治的結(jié)構(gòu)特征，包括四個同軸的環(huán)狀結(jié)構(gòu)：位于胞質(zhì)側(cè)的外環(huán)（Cytoplasmic ring，CR）和核質(zhì)側(cè)的外環(huán)（Nuclear ring，NR），位于兩層外環(huán)之間的內(nèi)環(huán)IR，和穿插于雙層核膜內(nèi)部的腔環(huán)（Lumen ring，LR）。IR同時與其他三個環(huán)相連，是NPC中最核心的結(jié)構(gòu)。IR具有C8的對稱性，每一個單元稱為內(nèi)環(huán)單體（IR monomer），且每個IR monomer又具有近似C2的對稱性，每個部分稱為內(nèi)環(huán)原體（IR protomer）。該研究以釀酒酵母為研究對象，綜合運用生物化學(xué)、細胞生物學(xué)和冷凍電子顯微學(xué)的手段成功獲得了IR monomer和IR protomer的高分辨率結(jié)構(gòu)，分辨率分別為3.73 ?和3.71 ?，同時還獲得幾個重要的IR亞基的結(jié)構(gòu)，最終成功搭建了完整IR的原子模型，這是目前為止酵母NPC的IR最詳盡、最精確的結(jié)構(gòu)模型。

IR的“收縮”和“伸展”機制?！笆湛s”狀態(tài)（a）和“伸展”狀態(tài)（b）下鄰近內(nèi)環(huán)單體間相互作用的變化

該模型中成功搭建了192個蛋白分子，分子量約為16MDa，約占酵母核孔復(fù)合體質(zhì)量的三分之一。每個IR monomer由三層結(jié)構(gòu)組成：外層、中間層和內(nèi)層。其中外層中的Nup157和Nup170的N端靠近核膜，介導(dǎo)了IR與LR之間的相互作用；中間層“Z”字形的Nup188和Nup192形成了一個近70°的弧形凹槽用于容納內(nèi)層菱形的CNT四聚體（CNT tetramer）。每個CNT tetramer內(nèi)部包含八個鉸鏈結(jié)構(gòu)，八個CNT tetramer形成了NPC最內(nèi)層感知物質(zhì)運輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)，這種特殊的結(jié)構(gòu)特征可能為適應(yīng)不同體積的物質(zhì)的運輸提供了結(jié)構(gòu)上的可變性。結(jié)構(gòu)分析顯示在IR monomer內(nèi)部存在大量的柔性的相互作用，相比之下，IR monomer之間的相互作用則較弱。通過與先前發(fā)表的原位的結(jié)構(gòu)比較發(fā)現(xiàn)該研究獲得的NPC處于“收縮狀態(tài)”，相鄰的IR monomer間依靠上述幾對較弱的相互作用維持；而原位的結(jié)構(gòu)則處于“伸展”狀態(tài)，相鄰的IR monomer被“拉開”，產(chǎn)生了一個近七納米的“溝”，IR monomer內(nèi)部由于大量相互作用的存在而整體保持相對不變。

這些結(jié)果為深入理解NPC的組裝、構(gòu)象變化及其強大的生理功能提供了堅實的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，對理解相關(guān)疾病的發(fā)病機制以及研發(fā)相應(yīng)的治療方案和特異性藥物也具有重要意義。

清華大學(xué)生命學(xué)院教授隋森芳為本文的通訊作者，清華大學(xué)生命學(xué)院2017級博士生、南方科技大學(xué)訪問學(xué)生李宗強，2018級博士生陳帥嘉彬，2017級博士生黃國強，以及清華大學(xué)生命學(xué)院博士后、南方科技大學(xué)訪問學(xué)者趙亮為本文的共同第一作者。清華大學(xué)生命學(xué)院副研究員孫珊、南方科技大學(xué)冷凍電鏡中心教授王培毅也參與了該研究。膜生物學(xué)國家重點實驗室、北京市結(jié)構(gòu)生物學(xué)高精尖創(chuàng)新中心及北京市生物結(jié)構(gòu)前沿研究中心、科技部、國家自然科學(xué)基金委等為本研究提供了經(jīng)費支持。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41422-022-00632-y

精儀系團隊提出基于多模光纖模式色散

和深度學(xué)習(xí)的高速全光纖化成像技術(shù)

多模光纖成像技術(shù)因其超細微型探頭和柔性結(jié)構(gòu)帶來的靈活性優(yōu)勢，在生物體內(nèi)成像、工業(yè)檢測等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，獲得了業(yè)界廣泛的關(guān)注。目前，多模光纖成像技術(shù)主要分為兩類，一類通過在光纖遠端產(chǎn)生聚焦點進行掃描成像，另一類通過探測光纖近端的散斑場來恢復(fù)光纖遠端被探測的全場圖像。這兩種技術(shù)途徑已有較完善的理論支撐，能得到較清晰的探測圖像，但同時也具有一些難以彌補的劣勢。例如，受限于空間光調(diào)制器、電荷耦合器件（CCD）、互補金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）器件的刷新速度，成像幀率較低，難以對高速的事件進行成像。主要原因是空間光調(diào)制器結(jié)構(gòu)中包含自由空間光學(xué)元件，因此需要精密的光學(xué)對準，無法與傳像主體集成實現(xiàn)全光纖化，限制了其應(yīng)用范圍；成像波長受限于CCD或CMOS器件的感光光譜范圍，限制了其在紅外波段的成像能力。

高速多模光纖成像系統(tǒng)示意圖。a：實驗原理圖；b：以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行圖像恢復(fù)的流程圖；c：光纖探頭示意圖；d：照明光（黃色箭頭）側(cè)面注入探測光纖的示意圖，信號光（紅色箭頭）在纖芯中傳播；e：探測光纖遠端照片，端面通過燒球來更好地聚焦照明光，比例尺500微米

為此，清華大學(xué)精儀系先進激光技術(shù)研究團隊基于十多年來在光纖激光器、光纖器件和光纖傳感的技術(shù)積累，提出了基于多模光纖模式色散和深度學(xué)習(xí)的高速全光纖化成像技術(shù)。該技術(shù)采用皮秒脈沖光纖激光照明被測物，利用多模光纖的模間色散特性將被探測圖像的空間信息在時域上展開，時域信息通過單像素探測器進行探測，并借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的方法，由一維時域信息恢復(fù)出二維圖像信息，整體結(jié)構(gòu)和原理如圖1所示。

被探測圖像與其對應(yīng)的波形和恢復(fù)結(jié)果

該技術(shù)通過一個光纖側(cè)面耦合器將皮秒脈沖光纖激光耦合到探測光纖中，然后從光纖的遠端出射照到物體上，反射光進入探測光纖后緊接著進入與之連接的一公里長的50/125微米直徑多模階躍光纖中傳播。由于模間色散的存在，進入多模光纖的脈沖光會產(chǎn)生分裂形成脈沖串。如圖2所示，不同的光纖橫模具有不同的群速度，因此在時域上會彼此分離，而這些橫模包含了被探測圖像的空間信息，通過模式色散便可將被探測物體的空域信息在時域上展開。

不同類型圖案的成像效果

通過超快光電探測器可以獲得脈沖串波形，經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行訓(xùn)練后，可以直接從不同的脈沖波形中恢復(fù)出被探測圖像。圖3展示了來自不同數(shù)據(jù)庫中圖案的成像效果。

該系統(tǒng)的成像幀率主要取決于脈沖光的重頻，目前實驗中已實現(xiàn)高達15.4Mfps幀率的成像，并實驗驗證了達到53.5Mfps幀率的可行性。系統(tǒng)在高幀率成像的同時具備連續(xù)采集一萬幀圖像（大幀深）的能力。如果采用重復(fù)頻率更高的激光照明源，并搭配更快的光電探測器和時域波形采集設(shè)備，其幀率可以持續(xù)提升。

團隊所提出的新技術(shù)的突出優(yōu)點是：幀率主要由脈沖光源的重頻決定，成像幀率高；全光纖化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，細如發(fā)絲的探頭大大增加了靈活性；單像素成像，探測波段不再受限于可見光，可擴展到近紅外、甚至中波紅外等其他波段；采集時域信號而非空間分布，抗干擾能力強。該系統(tǒng)在某些高速成像場景中比如體內(nèi)高速細胞成像，或工業(yè)場景下對難以開放系統(tǒng)的內(nèi)部高速成像檢測等領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛力。

該研究成果近日以“深度學(xué)習(xí)賦能全光纖高速圖像探測”（All-fiber high-speed image detection enabled by deep learning）為題，發(fā)表在《自然·通訊》（Nature Communications）上。該論文通訊作者為清華大學(xué)精密儀器系副教授肖起榕，第一作者為精密儀器系2018級博士生劉洲天。該研究得到了國家自然科學(xué)基金資助。

清華大學(xué)精儀系先進激光技術(shù)研究團隊學(xué)術(shù)帶頭人為系主任、教授柳強，團隊以現(xiàn)代化強國建設(shè)與國家重大需求為導(dǎo)向，著眼于光電子技術(shù)領(lǐng)域的科學(xué)與技術(shù)發(fā)展前沿，圍繞固體激光、光纖光學(xué)、自適應(yīng)光學(xué)、激光探測等方向，開展基礎(chǔ)科學(xué)探索、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)，全面覆蓋高功率激光光源、光束控制、光電探測等技術(shù)領(lǐng)域。團隊承擔(dān)國家科技重大專項、國家重點研發(fā)計劃、“973”計劃、“863”計劃、重點驗證、專項配套型號研究等一系列重大項目，形成了從高功率激光光源到微弱光電信號測控的整套技術(shù)鏈條，具備完整的激光光電和測控技術(shù)能力，在相應(yīng)研究方面取得了重要進展。2018年獲批建設(shè)光子測控技術(shù)教育部重點實驗室，2019年入選重點領(lǐng)域科技創(chuàng)新團隊。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-022-29178-8

化工系張強團隊

在單原子能源電催化領(lǐng)域取得系列突破

近日，清華大學(xué)化工系張強教授研究團隊在單原子能源電催化領(lǐng)域取得突破性成果。研究團隊提出了“點擊限域”策略，建立了原子尺度分散活性位點的全新合成方法學(xué)，為先進功能材料的設(shè)計與開發(fā)提供了新的思路。

高效的催化過程是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的基石，對于高活性催化劑的追求永無止境。以單原子催化劑為代表的系列異相催化劑，具有原子尺度分散的活性位點，保證了最大的原子利用效率，從而獲得了廣泛關(guān)注。然而，在高溫?zé)峤庵苽渖鲜龃呋瘎┑倪^程中，前驅(qū)體中的金屬原子（即活性位點）存在強烈的團聚趨勢，使得催化劑活性位點在原子尺度上的分散十分困難。研究發(fā)現(xiàn)，對于金屬原子的限域可克服金屬原子之間強烈的團聚趨勢。因此，有效的限域策略是保證在原子尺度分散活性位點的關(guān)鍵。目前，研究者已開發(fā)出“腔室限域”策略與“筑網(wǎng)限域”策略，但高效的限域策略依舊不足，限制了高性能電催化劑的設(shè)計與開發(fā)。針對這一問題，張強研究團隊基于“點擊化學(xué)（Click Chemistry）”開發(fā)了一種新型限域策略，即“點擊限域”策略。

點擊化學(xué)是有機化學(xué)領(lǐng)域一個新興、重要的合成理念。其主旨是通過點擊反應(yīng)，形成以碳-雜原子鍵為代表的化學(xué)鍵，實現(xiàn)小單元的拼接，從而高效、可靠、模塊化地完成復(fù)雜分子的化學(xué)合成。在點擊化學(xué)的指導(dǎo)下，研究團隊開發(fā)了“點擊限域”策略，作為一種全新的限域策略。具體地，研究者將含金屬的小分子（鈷卟啉）通過共價鍵錨定在基底材料上。共價鍵的方向性與飽和性確保了對其中金屬原子的有效限域，避免了前驅(qū)體合成與后續(xù)熱解過程中金屬原子之間的團聚，從而保障了活性位點的分散。由此合成的異相催化劑具有高度分散的鈷原子活性位點，并呈現(xiàn)出優(yōu)異的氧還原/氧析出雙功能電催化活性。

已報道的（A）“腔室限域”和（B）“筑網(wǎng)限域”策略；本工作提出的（C）“點擊限域”策略

“點擊限域”策略是一種在原子尺度分散活性位點的全新合成方法學(xué)。相比于“腔室限域”策略與“筑網(wǎng)限域”策略，“點擊限域”策略呈現(xiàn)出一系列本征優(yōu)勢。“點擊限域”策略打破了“腔室限域”策略與“筑網(wǎng)限域”策略分別對含金屬小分子的分子尺寸與分子對稱性的嚴格要求，極大拓展了催化劑的合成途徑；“點擊限域”策略僅僅涉及分子尺度的對基底材料的表面改性與表面錨定，可最大程度維持基底材料既有形貌，有助于對催化劑形貌的理性設(shè)計與構(gòu)筑；“點擊限域”過程涉及的點擊反應(yīng)具有高度特異性，使得對催化劑活性位點微觀結(jié)構(gòu)的精準構(gòu)筑提供了可能。該工作促進了單原子催化劑更高效的合成與更廣泛的應(yīng)用，展示了點擊化學(xué)等有機合成策略在新材料精準合成領(lǐng)域的巨大潛力。

相關(guān)工作近期以“點擊限域策略構(gòu)筑過渡金屬單原子位點用于雙功能氧電催化”（A clicking confinement strategy to fabricate transition metal single-atom sites for bifunctional oxygen electrocatalysis）為題發(fā)表于《科學(xué)·進展》（Science Advances）上。

以單原子催化劑為代表的活性位點原子尺度分散的異相催化劑是現(xiàn)代能源電催化過程的關(guān)鍵能源材料。近期，張強團隊面向能源催化關(guān)鍵問題開展技術(shù)攻關(guān)，針對上述催化劑的合成難題進行深入研究探索，產(chǎn)生系列原創(chuàng)性成果。該研究團隊以葫蘆脲超分子籠為腔室限域金屬原子，拓展了“腔室限域”策略的應(yīng)用圖景。超分子熱解過程中的自模板效應(yīng)保障了制備的催化劑中活性位點原子級分散與介孔結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑。該材料有效加速了多硫化物的轉(zhuǎn)化動力學(xué)，并由此構(gòu)筑了高性能鋰硫電池。此外，該研究團隊完善了“筑網(wǎng)限域”策略的方法學(xué)。具體地，該團隊制備了鈷配位卟啉有機骨架材料與石墨烯的雜合物作為前驅(qū)體，實現(xiàn)了鈷原子活性位點在原子尺度的有效限域，并通過進一步模型實驗指認了配位鍵鎖定、共價鍵筑網(wǎng)、分子間作用調(diào)控形貌三者協(xié)同的重要意義，為基于“筑網(wǎng)限域”策略以在原子尺度分散活性位點提供了完善的理論指導(dǎo)。

“筑網(wǎng)限域”：以鈷配位卟啉有機骨架材料與石墨烯的雜合物為前驅(qū)體制備單原子催化劑

基于該團隊在單原子能源催化劑結(jié)構(gòu)精準設(shè)計的進展，該團隊近期受邀撰寫綜述，系統(tǒng)總結(jié)了單原子能源催化劑的設(shè)計與合成原則，揭示了單原子位點的局域結(jié)構(gòu)-電催化性能的構(gòu)效關(guān)系，展望了單原子催化劑面向能源電催化與實際能源器件的廣闊空間。

相關(guān)成果近期以“M–N–C單原子催化劑面向氧還原反應(yīng)的本征催化活性調(diào)控”（Intrinsic Electrocatalytic Activity Regulation of M–N–CSingle-Atom Catalysts for the Oxygen ReductionReaction）為題發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition）上。

《德國應(yīng)用化學(xué)》首頁關(guān)于單原子催化劑結(jié)構(gòu)精準設(shè)計綜述的介紹，寓意活性位點結(jié)構(gòu)的精準構(gòu)筑，以面向多樣的能源電催化需求

上述研究論文的通訊作者為清華大學(xué)化工系長聘教授張強，第一作者為化工系2019級博士生趙長欣。

以上研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金杰出青年基金、北京市科委重大項目、清華大學(xué)國強研究院、清華大學(xué)自主科研項目的支持。

論文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn5091

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202003917

清華航院張一慧課題組提出一種

高集成度柔性電子器件的層疊網(wǎng)格封裝技術(shù)

隨著5G、大數(shù)據(jù)及萬物互聯(lián)技術(shù)的普及，柔性電子技術(shù)被賦予了更加廣闊的應(yīng)用空間。該領(lǐng)域一直以來的一個研究焦點是如何解決器件延展率和功能密度相互制約的難題。尤其是當(dāng)柔性電子器件經(jīng)過封裝后，如何使其保持較高的延展率，是一個亟需克服的挑戰(zhàn)。

為提升無機柔性電子器件的延展率，前人提出了“島-橋”導(dǎo)線、蛇形導(dǎo)線、分型導(dǎo)線及三維螺旋導(dǎo)線等設(shè)計策略，但是這些策略在增加器件延展性的同時，是以降低器件的功能密度為代價（覆蓋率一般<80%）。前人也提出了將單層電路進行折疊和層疊，提高柔性電子器件功能密度。但是，在經(jīng)過封裝后，由于封裝材料對導(dǎo)線變形的約束作用，為保持一定的延展率，其系統(tǒng)覆蓋率在此前研究中最高達到~76%，很難進一步提高。

清華大學(xué)張一慧課題組提出了一種小型化、高集成度柔性電子器件的層疊網(wǎng)格封裝技術(shù)，實現(xiàn)了兼具高延展率、高覆蓋率和類皮膚力學(xué)性能的無機柔性電子器件，解決了經(jīng)封裝的柔性電子器件的高延展率與高覆蓋率之間的矛盾。該課題組將前期研制的仿生網(wǎng)狀軟材料作為封裝材料，在降低對導(dǎo)線約束的同時，利用網(wǎng)格的孔隙容納蛇形導(dǎo)線受拉伸之后的面外變形，以此提高延展性；同時，將多個網(wǎng)格基底層疊，在不影響延展性的同時又提高了柔性電子器件的功能密度，實現(xiàn)了柔性電子器件的小型化集成與封裝。

網(wǎng)格封裝策略及其與傳統(tǒng)固體封裝在延展率方面的對比

A.雙層網(wǎng)格封裝蛇形導(dǎo)線；B，C：網(wǎng)格封裝與固體封裝后最大彈性延展率對比及循環(huán)拉伸實驗結(jié)果；D，E：一個基于疊層網(wǎng)格集成策略的五層柔性電子器件示例

基于理論研究與實驗測量，該課題組分析了蛇形導(dǎo)線-網(wǎng)格封裝體系中關(guān)鍵幾何參數(shù)對延展率的影響規(guī)律。揭示了網(wǎng)格封裝下蛇形導(dǎo)線的變形模式，提出了“約束因子”概念以定量刻畫器件的封裝材料與蛇形導(dǎo)線的相互競爭關(guān)系對其延展率的影響。在此理論指導(dǎo)下，研制了在一個指甲大小（11×10mm2）面積上，集成包括微控制器等在內(nèi)的42個電子元件、80多條的蛇形導(dǎo)線的小型化多功能無線柔性電子器件，覆蓋率達到110%，且具有20%的雙向延展率。在此基礎(chǔ)上，展示了該器件作為無線鼠標(biāo)等在人機交互方面的應(yīng)用前景。

基于網(wǎng)格封裝的柔性電子器件參數(shù)分析及應(yīng)用實驗

A，B：網(wǎng)格封裝蛇形導(dǎo)線參數(shù)分析及變形機理；C：實現(xiàn)的小型化多功能無線柔性電子器件實物圖；D：本研究與之前報道工作覆蓋率和延展率對比；E：無線鼠標(biāo)推箱子應(yīng)用演示

文章于3月16日在《科學(xué)·進展》（Science Advances）期刊以“基于層疊網(wǎng)格的高集成度小型化可拉伸電子器件”（Highly-integrated, miniaturized, stretchable electronic systems based on stacked multilayer network materials）為題發(fā)表，并被選為當(dāng)期封面。

該研究被選為《科學(xué)進展》當(dāng)期封面及實現(xiàn)的高集成度小型化柔性電子器件三維圖

清華大學(xué)張一慧教授是該文章的通訊作者。清華大學(xué)航院博士后宋洪烈、訪問博士生羅國全（來自哈工大2017級）為文章的共同第一作者。清華大學(xué)航院2019級博士生籍梓垚、2016級博士生白柯、2016級博士生劉建星、2017級博士生程旭、2017級博士生龐文博、2019級博士生沈張明，以及航院博士后柏韌恒、薛兆國等參與了此項研究。該研究成果得到了國家自然科學(xué)基金委原創(chuàng)探索計劃、基金委創(chuàng)新研究群體和青年科學(xué)基金等項目的資助。

論文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm3785

本期目錄

2.中國科大在一/二價離子選擇性分離膜精密構(gòu)筑方面取得新進展

3.中國科大光壽紅課題組揭示核仁RNA干擾通路調(diào)控核糖體RNA水平的分子機制

4.中國科大完成基于顏色擦除強度干涉的高空間分辨成像

5.中國科大解析了分枝桿菌的管狀運輸通道蛋白

6.中國科大在機器學(xué)習(xí)提高超導(dǎo)量子比特讀取效率上取得重要進展

01

NEWS

中國科大在高噪聲環(huán)境下

實現(xiàn)高效的高維量子通信

近日，中國科大郭光燦院士團隊在高維量子通信研究中取得重要進展，該團隊李傳鋒、柳必恒研究組與奧地利Marcus Huber教授等人合作，在高噪聲環(huán)境下實現(xiàn)了高效的高維量子通信。該成果9月10日發(fā)表在國際知名期刊《物理評論快報》上。

近年來，李傳鋒、柳必恒研究組致力于高維量子通信網(wǎng)絡(luò)的實驗研究，在高維糾纏的制備與傳輸?shù)确矫嫒〉靡幌盗羞M展，包括制備出了世界上保真度最高的32維量子糾纏態(tài)，實現(xiàn)了高維糾纏態(tài)在11公里光纖中的有效傳輸?shù)取?/p>

實驗裝置圖

在本實驗中，研究結(jié)果表明：在噪聲較小時，高維全空間編碼能取得最佳的編碼效率。具體而言，利用4維糾纏態(tài)和8維糾纏態(tài)，經(jīng)過糾錯和保密放大等后處理后，每對糾纏光子依然可以得到大于1比特的密鑰，超越了兩維比特系統(tǒng)所能達到的極限。而隨著噪聲增大，采用高維部分子空間編碼的方式則更能對抗噪聲的影響，實驗結(jié)果顯著優(yōu)于兩維比特系統(tǒng)，從而保證在高噪聲環(huán)境中依然能實現(xiàn)高效的高維量子通信。

該成果實驗驗證了高維量子通信的優(yōu)勢，并為不同大小噪聲環(huán)境下實現(xiàn)高效的高維量子通信過程提供了可行的途徑。

論文鏈接：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.110505

詳細閱讀：

http://news.ustc.edu.cn/info/1048/76687.htm

02

NEWS

中國科大在一/二價離子選擇性

分離膜精密構(gòu)筑方面取得新進展

近日，中國科大徐銅文教授團隊在一/二價離子選擇性分離膜精密構(gòu)筑方面取得突破進展，報道了一種亞2-nm共價有機框架（COFs）膜，并表現(xiàn)出較高的一價陽離子滲透速率和極低的二價陽離子透過率，實現(xiàn)了高效的離子傳輸與分離。該研究成果發(fā)表在國際著名期刊Advanced Materials雜志上。

徐銅文教授團隊提出了利用分子自組裝特性，通過調(diào)控側(cè)鏈次級相互作用，構(gòu)筑和調(diào)控離子選擇性傳輸通道的新策略。利用表面原位聚合反應(yīng)，實現(xiàn)超薄分離層中納米錐形孔的構(gòu)筑，縮短了離子傳質(zhì)路徑，強化離子在膜內(nèi)的傳質(zhì)行為。為了深入研究離子在限域孔道內(nèi)的傳質(zhì)行為及分離機理，團隊提出以具有規(guī)則孔道結(jié)構(gòu)、骨架結(jié)構(gòu)參數(shù)明確的多孔框架材料為模型，在埃米精度下實現(xiàn)離子傳輸通道的精確定制和孔道性質(zhì)精密調(diào)控，達到了離子高效、精準分離的效果，定量化通道關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)，初步揭示了離子限域傳質(zhì)機制。

亞2-nm COFs膜利用氫鍵作用實現(xiàn)高效離子篩分

研究表明，構(gòu)建具有豐富氫鍵位點的COFs多孔膜，在保持離子滲透速率的同時，能顯著提高離子選擇性。本工作不但為離子在亞2-nm受限空間中的傳輸機制提供了理論基礎(chǔ)，同時也為聚合物基離子選擇性分離膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計與調(diào)控提供了理論指導(dǎo)。

詳細閱讀：

http://news.ustc.edu.cn/info/1048/76608.htm

論文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202104404

03

NEWS

中國科大光壽紅課題組

揭示核仁RNA干擾通路

調(diào)控核糖體RNA水平的分子機制

近日，中國科大生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部和第一附屬醫(yī)院馮雪竹研究員和光壽紅教授課題組以模式生物秀麗隱桿線蟲為模型，發(fā)現(xiàn)了核仁RNA干擾現(xiàn)象：即反義核糖體小干擾RNA(risiRNA)可以誘導(dǎo)NRDE復(fù)合物進入細胞核仁中，并結(jié)合核糖體RNA前體；通過抑制RNA聚合酶I的轉(zhuǎn)錄活性，進而調(diào)控核糖體RNA的合成水平，抑制錯誤核糖體RNA代謝的積累。研究成果發(fā)表在Nucleic Acids Research上。

siRNA是一類長度約為22個核苷酸長的非編碼小RNA，廣泛存在動植物中，在機體的生長發(fā)育、生殖遺傳和免疫防御等方面行使重要功能，也是優(yōu)秀的藥物分子。光壽紅課題組多年來以秀麗隱桿線蟲為研究對象，通過正向和反向遺傳學(xué)篩選，鑒定了一系列抑制內(nèi)源siRNA產(chǎn)生的SUSI因子，該類因子廣泛參與了細胞中核糖體RNA加工和降解的過程。當(dāng)SUSI因子功能缺陷時，細胞內(nèi)會積累錯誤加工的核糖體RNA片段，這些片段與RNA依賴的RNA聚合酶相互作用后，會進一步誘導(dǎo)risiRNA的生成。risiRNAs與核糖體RNA序列互補配對，通過激活細胞核RNA干擾通路，進而調(diào)控核糖體RNA水平。

在本研究中，課題組確認了RNA外切酶體任何亞基的功能缺陷都能引起risiRNA的積累。risiRNA誘導(dǎo)細胞核RNA干擾關(guān)鍵因子NRDE-2和NRDE-3進入核仁中，結(jié)合核糖體RNA前體，進而抑制RNA聚合酶I的轉(zhuǎn)錄活性。研究中還發(fā)現(xiàn)RNA外切酶體通過亞細胞定位的變化可以響應(yīng)細胞核內(nèi)核糖體RNA的穩(wěn)態(tài)。RNA外切酶體在多種RNA的加工代謝過程中行使重要功能，主要定位于細胞核仁中。細胞內(nèi)核糖體RNA穩(wěn)態(tài)失衡會導(dǎo)致RNA外切酶體從核仁中移位于核質(zhì)中。RNA外切酶體的正確亞細胞定位對于抑制risiRNA產(chǎn)生具有重要作用。

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http://news.ustc.edu.cn/info/1048/76572.htm

論文鏈接：

https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkab662/6345473

04

NEWS

中國科大完成基于顏色擦除

強度干涉的高空間分辨成像

近日，中國科大潘建偉、張強等與合作者利用濟南量子技術(shù)研究院研制的周期極化鈮酸鋰波導(dǎo)，搭建顏色擦除強度干涉儀，成功分辨出1.43km距離外相距4.2mm的兩個不同波長（1063.6nm和1064.4 nm）光源，以超過單望遠鏡衍射極限40倍的結(jié)果驗證了顏色擦除強度干涉技術(shù)具備高空間分辨成像能力，拓展了強度干涉技術(shù)的應(yīng)用范圍，有望被應(yīng)用于天文觀測、空間遙感和空間碎片探測等領(lǐng)域，相關(guān)成果發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上。

干涉儀被廣泛用于各種高空間分辨成像技術(shù)中，以突破單鏡片有限孔徑下的分辨率極限（衍射極限）。2016年，美國物理學(xué)家，諾貝爾獎獲得者Frank Wilczek和其同事在理論上提出，將基于頻率轉(zhuǎn)換原理的顏色擦除探測器引入強度干涉儀，可以使得進入探測器的不同波長光子也發(fā)生干涉并提取出相位信息。他們將這種新技術(shù)命名為顏色擦除強度干涉技術(shù)。隨后，潘建偉小組利用濟南量子院自主研制的周期極化鈮酸鋰波導(dǎo)首次搭建了顏色擦除單光子探測，并基于此在實驗室內(nèi)原理演示了強度干涉技術(shù)。

為了驗證該技術(shù)具備高空間分辨成像能力，該小組在上海開展了外場實驗。如圖所示，他們利用兩種不同波長的泵浦光分別泵浦并聯(lián)的兩個PPLN波導(dǎo)，實現(xiàn)了無法分辨1063.6nm和1064.4 nm光子差異的顏色擦除探測器，并用兩個這樣的探測器搭建了80cm基線長度的強度干涉儀對1.43km外的相距4.2mm的兩個不同波長光源目標(biāo)進行測量。獲得實驗數(shù)據(jù)后，他們在理論上提出了一種相位擬合的算法得到了兩個光源的角距離，結(jié)果超過了實驗所使用的單臺10.9mm望遠鏡衍射極限的40倍，成功驗證了該系統(tǒng)的高空間分辨成像能力?！段锢碓u論快報》雜志審稿人評價“這項工作為超越由孔徑大小決定的傳統(tǒng)衍射極限提供了一種新的有趣成像方法。

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http://news.ustc.edu.cn/info/1048/76551.htm

論文鏈接：

https://doi.org/10.1111/poms.13366https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.127.103601

05

NEWS

中國科大解析了分枝桿菌的

管狀運輸通道蛋白

分枝桿菌具有非常復(fù)雜的包膜結(jié)構(gòu)，是分枝桿菌抵御外界壓力的天然屏障。由于這種特有的復(fù)雜包膜結(jié)構(gòu)，分枝桿菌與外界環(huán)境或宿主之間的物質(zhì)運輸具有獨特的性質(zhì)。并且分枝桿菌包膜上的通道可以分泌毒力因子和促進抗生素外排，從而幫助分枝桿菌致病，因此是很好的治療靶標(biāo)。但分枝桿菌細胞壁和莢膜上的物質(zhì)運輸通路目前還知之甚少。

近日，以我校微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心龔為民教授和加州大學(xué)洛杉磯分校的周正洪教授為主的課題組合作，分別通過X射線晶體學(xué)和冷凍電鏡方法測定了結(jié)核分枝桿菌中的未知功能蛋白Rv3705c及其在恥垢分枝桿菌中的同源蛋白MSMEG_6251的三維結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)這兩個蛋白均能在體外自組裝為管狀結(jié)構(gòu)。通過一系列分子生物學(xué)和生物化學(xué)實驗顯示該蛋白在分枝桿菌外膜上發(fā)揮通道作用。因此將該蛋白命名為TiME。該成果在線發(fā)表在國際著名學(xué)術(shù)期刊Science Advances上。

該研究首次在分枝桿菌莢膜中發(fā)現(xiàn)物質(zhì)運輸通道，為研究致病性分枝桿菌的物質(zhì)運輸機制和開發(fā)新的藥物靶點提供了新的線索和思路。

詳細閱讀：

http://news.ustc.edu.cn/info/1048/76552.htm

論文鏈接：

https://advances.sciencemag.org/content/7/34/eabg5656

06

NEWS

中國科大在機器學(xué)習(xí)提高超導(dǎo)

量子比特讀取效率上取得重要進展

近期，中國科大郭光燦院士團隊在機器學(xué)習(xí)提高超導(dǎo)量子比特讀取效率上取得重要進展。該團隊郭國平教授研究組與本源量子計算公司合作，在本源“夸父”6比特超導(dǎo)量子芯片上研究了串?dāng)_對量子比特狀態(tài)讀取的影響，并創(chuàng)新性地提出使用淺層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來識別和讀取量子比特的狀態(tài)信息，從而大幅度抑制了串?dāng)_的影響，進一步提高了多比特讀取保真度。該成果以研究長文的形式發(fā)表在國際應(yīng)用物理知名期刊《Physical Review Applied》上。

對量子比特狀態(tài)的高保真度測量是量子計算中的關(guān)鍵一環(huán)。由于各種形式的雜散耦合的存在，鄰近比特的狀態(tài)可能會對目標(biāo)比特的測量結(jié)果產(chǎn)生影響，從而降低測量保真度，進而降低量子算法的成功率。隨著量子芯片的進一步擴展，為了進一步提高讀取保真度，如何解決上述串?dāng)_問題將成為研究者們面臨的主要挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)量子比特讀取方案以及串?dāng)_的影響

郭國平教授研究組通過對量子比特信息提取過程的抽象和模擬，提出一種新的量子比特讀取方案：通過訓(xùn)練基于數(shù)字信號處理流程構(gòu)建的淺層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對量子比特狀態(tài)的精確識別與分類。研究人員將這一方案應(yīng)用到本源“夸父”6比特超導(dǎo)量子芯片上，實驗發(fā)現(xiàn)，新的讀取方案不僅有效提升了6比特的讀取保真度，而且大幅度抑制了讀取串?dāng)_效應(yīng)。同時，由于新方案中的數(shù)據(jù)處理可以進一步簡化為單步矩陣運算，未來可以直接轉(zhuǎn)移到FPGA上，從而實現(xiàn)對量子比特狀態(tài)的0延時判斷以及對量子比特的實時反饋控制。該方案不僅適用于超導(dǎo)量子計算，也同時適用于其他量子計算物理實現(xiàn)方案。

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http://news.ustc.edu.cn/info/1048/76553.htm

論文鏈接：

https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.16.024063

來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)