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考古研究

4亿年前“鸭嘴兽古鱼”的脑腔和内耳新知提出有颌脊椎动物早期演化新框架

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所朱幼安、卢静、朱敏带领国际联合研究团队，开展了对4亿年前的澳大利亚盾皮鱼类（布林达贝拉鱼，俗称“鸭嘴兽古鱼”）脑腔、内耳和内淋巴系统精细解剖结构的研究。相关成果发表于Current Biology。根据新数据，论文详细厘定了有颌类特征矩阵，对其进行的分析结果发现，基于最简约假设的系统演化树与之前假说有较大区别。在新提出的假说中，盾皮鱼类确实不能构成一个单系或自然类群，不过，有颌类可能很早就分开形成两个大的支系，其中一个单系类群包括了我们所知的大部分盾皮鱼类，另一个支系包括了现代有颌类和与它们关系较近但仍为盾皮鱼类形态的属种。

“鸭嘴兽古鱼”（前景中央）和其他史前鱼类复原图（杨洪宇、郑秋绘）。画面右上方的大白鲨和人类潜水员为现代有颌脊椎动物的代表（图片来源于中国科学院古脊椎动物与古人类研究所网站）

早期脊椎动物内耳及内淋巴系统的演化（图片来源于中国科学院古脊椎动物与古人类研究所网站）

人类活动改变南海北部珊瑚礁数千年的发育模式

中国科学院南海海洋研究所陈天然研究员与澳大利亚昆士兰大学赵建新教授等合作，在南海北部珊瑚礁发育模式研究上取得新进展。相关成果发表于Science of The Total Environment。研究发现南海北部珊瑚大量死亡、珊瑚礁的退化其实早在20世纪50年代左右就已经发生，与“人类世大加速期”吻合。研究发现陆地上（被抬升）的古珊瑚礁沉积主要由鹿角珊瑚构成，并且其年代分布于晚全新世（3000 yr BP）以来，说明数千年以来南海北部岸礁区很可能是以鹿角珊瑚为优势种的顶级生态模式，而“人类世大加速”后的短短50年，人类活动已经彻底改变了珊瑚礁保持了数千年的发育模式，而逐渐“边缘化”。

新化石澄清玉门鞘蠊的分类地位

中国科学院南京地质古生物研究所“现代陆地生态系统起源与早期演化研究团队”王博研究员和张海春研究员等，基于玉门鞘蠊模式种（弯脉玉门鞘蠊Umenocoleussinuatus）的模式标本产地、层位及新采集标本，通过细致的形态学研究和系统发育分析，提出玉门鞘蠊是网翅总目的一个特化的类群，与奇翅目近缘。相关成果发表于Palaeoworld。玉门鞘蠊科（Umenocoleidae）最早发现于甘肃酒泉盆地下白垩统，是当今争议最大的昆虫化石类群之一。该研究不仅解决了古昆虫学由来已久（近50年）的一个争议，也揭示了玉门鞘蠊与原始甲虫的相似性是趋同演化的结果。

云南思茅盆地含钾盐地层年代学研究及其地质意义

中国科学院青藏高原研究所新生代环境团队颜茂都研究员及其合作者，揭示特提斯构造域东南端思茅盆地勐野井组地层年代学研究进展及其地质意义。系列成果发表于Science China: Earth Science和《中国科学: 地球科学》（中英文版）。虽然思茅盆地含钾地层勐野井组普遍被认为是古新统地层，但其年代范围从侏罗纪至古新世不等，制约了在钾盐矿床关系、成钾模式和机制等方面的认识。该研究研究基于区域地质构造背景和研究区位置，进行思茅和呵叻盆地含钾盐地层的磁性地层年代学结果对比，开展了白垩世全球板块构造与气候格局及区域古地理重建工作。

华南瓮安地区埃迪卡拉纪陡山沱组发现最早的陆生真菌状化石

中国科学院地球化学研究所罗泰义研究员、南京地质古生物研究所庞科副研究员、周传明研究员和万斌副研究员等国内外联合研究团队，从我国华南瓮安地区埃迪卡拉纪陡山沱组距今~6.35亿年前地层中，首次报道了黄铁矿化的真菌状微体化石，代表了当时已经占据由地表水溶蚀形成的喀斯特孔洞环境的最早的真菌类生物。相关成果发表于Nature Communications。研究表明，真菌状生物至少在距今约6.35亿～6.32亿年之间就已经登上了隐秘的喀斯特溶蚀孔洞环境。它们比显生宙莱尼燧石等环境中保存的陆生真菌化石提前了2亿多年，也比最早的陆生高等植物化石记录（隐孢子）提前了至少1亿年。

类型A化石的丝体与相关的大、小球体（图片来源于中国科学院南京地质古生物研究所网站）

研究区域地质图及柱状图（图片来源于中国科学院南京地质古生物研究所网站）

历史气候变化对于喜马拉雅山鸟类群落的影响

中国科学院昆明动物研究所鸟类学科组董锋、杨晓君与合作者，通过重建在喜马拉雅山地分布的288种雀形目鸟类的历史分布动态，检验末次间冰期（~12万年前，LIG）和末次冰盛期（~2万年前，LGM）的气候变化对山地群落演化的影响。相关成果发表于Climatic Change。这些鸟类可以通过海拔梯度上的垂直迁移来应对LGM的气候变化，但却有1/3～1/2的现生物种在LIG期间缺少适宜分布区。这一群落周转可能源于LIG期间气候变异度的显著增强导致的局域种群绝灭。研究结果表明，剧烈的气候变化可能会突破山地垂直梯度的缓冲作用，对于理解热点区域的生物多样性起源和预测未来气候变化的影响具有重要作用。

旧石器形态研究的新方法与新进展

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所李浩、贵州大学雷蕾、广西民族大学李大伟等合作，对广西百色盆地发现的手斧等大型工具进行了详细的三维几何形态特征分析，探讨了百色盆地手斧和手镐工具（阿舍利大型工具中的两种主要类型）的类型划分、工具形态与加工技术之间的关联，以及早-中更新世之交中国古人类的技术与认知能力发展等问题。相关成果发表于Journal of Archaeological Science: Reports。手斧等阿舍利大型工具是旧石器文化发展过程中出现的重要和关键器型，蕴含着丰富的古人类技术、行为与认知能力演化等信息。三维几何形态测量方法的引入和应用，极大提高了对于石制品复杂几何形态特征的获取能力。

原禾基因组研究揭示禾本科植物早期演化历史

中国科学院昆明植物研究所李德铢研究组在竹亚科异源多倍化历史的基础上，依托中国野生生物种质资源库，开展了禾本科基部类群原禾属（Pharus）的基因组测序和进化基因组学研究。相关成果发表于The Plant Cell。揭示了P. latifolius在进化历史中发生了全基因组加倍事件，并且证实该加倍事件与核心类群所共享，即禾本科的ρ-WGD事件，并推断出其发生在白垩纪（约98.2个百万年前）。之后大约800万年，原禾属所代表的支系与其他核心类群发生分化。然而，ρ-WGD之后的二倍化过程在基部和核心禾草两大支系中表现出巨大差异，核心禾草支系经历了更快的重复基因丢失和更多染色体水平的变异。

新型材料

导电无机正极材料助力高能量密度有机电池

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心清洁能源实验室E01组索鎏敏研究团队，利用具有优异电子电导的无机正极材料来代替非活性的导电碳。相关成果发表于Advanced Materials。该导电无机正极材料的加入，不仅可以为整个电极的反应传导电子，而且提高了电极中活性材料的占比，降低了孔隙率和吸液量，从而提升了有机电池的能量密度。作者组装的30mAh容量的软包电池，取得了优异的能量密度和循环稳定性。该复合策略可适用于多种有机电极材料和导电无机正极材料，并且可以推广至钠离子、镁离子和铝离子电池体系，为提升有机电极材料的能量密度提供了一个实用化的途径。

复合电极的构建（图片来源于中国科学院物理研究所网站）

PTCDA和O-ECIC电极的电化学性能（图片来源于中国科学院物理研究所网站）

高压新材料研究进展

北京理工大学物理学院李翔教授与国内外合作者在高压合成PbMnO3钙钛矿及其电荷歧化和复杂磁性研究方面取得新进展。相关成果发表于Chemistry of Materials。Pb-3d过渡金属钙钛矿体系表现出丰富的物理特性，包括铁电性、反铁磁性和电荷歧化等。文章利用自行研制的具有国际领先水平的大腔体高压高温装置，在15GPa极端高压条件下成功合成出PbMnO3钙钛矿，并系统研究了其独特的晶格结构和奇异物性。同步辐射X射线衍射谱、X射线吸收谱和二次谐波光谱结果表明，PbMnO3钙钛矿具有非极性四方结构，同时表现出新奇的电荷歧化组态。

一种新型生物肌型聚氨酯

中国科学院宁波材料技术与工程研究所朱锦、应邬彬、张若愚与合作者开展了聚氨酯基可拉伸电子基体研究。相关成果发表于Advanced Functional Materials。可拉伸电子器件已经成为电子设备研发前沿，它们可以适应柔软和弯曲的形状。受肌肉生理功能的启发，研究团队设计并合成了D和A基团沿主链交替分布的聚氨酯（DA-PU），通过D-A自组装，不仅增强了材料的韧性，而且实现了抗疲劳、抗应力松弛、热修复及自愈合性能。该DA-PU非常适合用做可拉伸电子产品的弹性基体，可以确保电子器件在复杂环境下甚至在严重损坏后仍然能够稳定工作，为今后柔性电子器件的基体开发和应用提供了研究思路和新视角。

手性热延迟荧光材料和圆偏振器件研究

南京大学化学化工学院郑佑轩教授课题组，在手性热延迟荧光材料和圆偏振器件研究中取得新进展。相关成果发表于Angew. Chem. Int. Ed。新开发的手性热活化延迟荧光螺芴分子OSFSO，其主要特点如下：1.分子的手性源于螺芴的季碳中心，结构热稳定性佳，高温不消旋；2.刚性的分子结构有效地抑制了非辐射跃迁，提升了量子产率；3.扭曲的分子构象有效地缩短了Donor-Acceptor距离，从而增加了它们之间的相互作用；4.三氟甲基的引入使得LUMO电子云轨道分布不对称，其分布更加靠近HOMO轨道，从而增加了HOMO-LUMO的空间交互，提升了发光效率。

基于智能薄膜材料构建高斯曲率保护瞬变微结构和瞬态电子器件

复旦大学材料科学系梅永丰课题组题，开展了三维微型结构在高斯保护下的非易失性变形及其在双功能电子领域的应用研究。相关成果发表于Nature Communications。受到自然界植物感性运动的启发，研究者将高斯保护机制运用到微纳结构操控领域，实现了重构可逆的微纳结构变形，模仿了自然界中3种典型的感性运动。在微纳尺度下，基于高斯保护机制，对双层智能材料VO2刺激响应功能薄膜引入Cr“折痕”，诱导薄膜按照特定方向运动，并储存能量，形成非易失结构。通过机械或热刺激，储存的能量被快速释放，在4.5微秒内实现不同结构之间的转换。通过对“折痕”结构的设计，可以实现纯弯曲、反对称弯曲和交叉弯曲。

（a）三种植物形态变形的概念概述；（b）相应的人造微纳结构的形态变形；（c）隐蔽天线。左图分别为Ⅰ型和Ⅱ型天线的SEM图像。右图分别显示了形状Ⅰ和形状Ⅱ相对于频率的回波损耗（S11）；（d）双功能开关。左图分别为I型和Ⅱ型开关的SEM图像。右图显示了以激光照射作为开关的通断电流变化。红色线和蓝色线分别代表形状Ⅰ和形状Ⅱ（图片来源于复旦大学网站）

促细胞黏附功能的β-氨基酸聚合物材料

华东理工大学材料科学与工程学院刘润辉课题组，实现β-氨基酸聚合物通过双重机理促细胞黏附。相关成果发表于Nature Communication。医用生物材料是我国高速发展的重要产业和国家的重大需求之一。研究者通过结合RGD和KRSR两类细胞黏附多肽的结构特征，设计合成了一系列体内稳定性好、结构可调、容易制备的β-氨基酸聚合物，并利用前期构建的低背景噪声和高效功能分子筛选技术实现高通量筛选，发现了具有优异骨细胞黏附功能的聚合物，并在动物实验中展示了的优于商品化骨修复材料的效果。研究成果为设计新的细胞黏附功能材料提供了思路，发现的优选材料有望应用于骨修复领域。

人工肌肉研究进展

哈尔滨工业大学冷劲松等与国内外合作者研发了单极冲程、电渗泵碳纳米管纱线肌肉。相关成果发表于Science。新材料正由轻质、多功能化向智能化方向发展。针对传统电化学碳纳米管纱线人工肌肉（以下称：人工肌肉）的局限性，该研究通过聚电解质功能化的策略，实现人工肌肉智能材料的“双极”（Bipolar）驱动转变为“单极”（Unipolar）驱动，同时发现了人工肌肉随电容降低，驱动性能增强的反常现象（Scan Rate Enhanced Stroke, SRES），这一重要突破解决了人工肌肉驱动性能的电容依赖性问题，为后续设计具有无毒、低驱动电压的高性能驱动器提供新的理论基础。

高分子胶体可控合成研究

中国科学院化学研究所高分子物理与化学实验室刘冰研究员课题组，为聚合物胶体圆盘合成提供了有效的普适性方法。相关成果发表于Journal of the American Chemical Society。首先设计路线在环形框架的表面引入聚合物溶液，形成环形的液体壳，通过控制条件抑制Plateau-Rayleigh不稳定性，使这些液体环不会断裂成小液滴，仅能自发收缩，这样的收缩通常会导致球形液滴的出现，然而在环形框架的导向下，液体环能收缩成可控的非球形，最终诱导聚合物圆盘的形成。利用该策略，所制备的聚合物圆盘形状参数可调，该方法不依赖于特定的聚合物、溶剂或者框架，具有很好的扩展性。