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中科大在笼目超导体的竞争电子序研究中取得重要发现

近日，中科大陈仙辉院士团队吴涛教授等人在前期研究基础上，利用核磁共振谱学技术对压力下笼目超导体CsV3Sb5中电荷密度波态和超导态的演化进行了系统的研究。

实验结果表明：当静水压下高于临界压力Pc1≈0.58GPa时，体系出现了一种新的电荷密度波态，与此同时超导电性被剧烈地压制。经过核磁共振谱学分析，研究团队发现该电荷密度波态具有单向的条纹状电荷调制，当进一步增加压力至临界压力Pc2≈2.0GPa时，新的电荷密度波态被完全压制，超导转变温度也同时提升至最高值，这些结果表明超导与新的电荷密度波态存在强烈的竞争。

进一步研究表明笼目超导体具有显著的电子关联效应，这可能是来源于笼目晶格中电子-电子之间非局域的相互作用。此外，在压力下的超导态与常压下的超导态具有显著不同的自旋-晶格弛豫率随温度的演化行为，压力下的核磁共振研究表明，笼目超导体CsV3Sb5在压力下的超导态可能是一种非常规的超导态。

上述实验发现揭示了笼目超导体中新奇的电子关联效应以及丰富的演生现象，将为理解超导态与竞争电子态之间复杂的相互机制提供一个新的契机。

我国科学家实现海水无淡化原位直接电解制氢技术

11月30日，中国工程院谢和平院士与他指导的深圳大学、四川大学博士团队在《Nature》上发表了最新研究成果，提出物理力学与电化学相结合的全新思路，破解海水直接电解制氢面临的难题与挑战，开创海水无淡化原位直接电解制氢新原理与技术。

该成果通过将分子扩散、界面相平衡等物理力学过程与电化学反应巧妙结合，建立了相变迁移驱动的海水直接电解制氢理论模型，揭示了微米级气隙通路下界面压力差对海水自发相变传质的影响机制，形成了电化学反应协同海水迁移的动态自调节稳定电解制氢方法，破解了有害腐蚀性这一困扰海水电解制氢领域的半世纪难题。

与此同时，谢和平院士团队研制了全球首套400L/h海水原位直接电解制氢技术与装备，在深圳湾海水中连续运行超3200小时，令人信服的从海水中实现了稳定和规模化制氢过程。此外，该研究团队还进一步开发了酸性和碱性固态凝胶电解质。

《Nature》审稿人对该研究给予高度评价：“这项工作提供了一种有吸引力的策略，可以将非饮用水用于社会和生态中可持续燃料的生产，我认为这是一个重大突破！”

超强抗性基因或可有效对抗“棉花癌症”

棉花黄萎病俗称“棉花癌症”，超强抗性基因的挖掘和获得是棉花抗黄萎病分子育种最为关键的一环。为此，中科院新疆生地所张道远研究团队从新疆本土极端抗逆苔藓齿肋赤藓中克隆到一个新的ScAPD1-like基因，研究团队利用多实验方法相结合、多植物体系共同验证系统揭示了该基因超强的抗黄萎病功能和抗病分子调控机制。

研究表明，ScAPD1-like基因能响应多种生物和非生物胁迫处理，作为转录因子，该基因定位在细胞核，能结合RAV1，AC-element等多种顺式作用元件。并在异源拟南芥和原位齿肋赤藓双体系中均证实转入该基因显著增强了转基因植物的黄萎病抗性，而这种抗性的增强主要是通过减轻植物体内ROS损伤，提高（类）木质素含量来实现的。进一步，研究团队在拟南芥和齿肋赤藓中均证实了ScAPD1-like基因主要是通过直接结合PAL和C4H两个下游靶基因，激活苯丙烷通路，增加（类）木质素含量从而提高转基因植物的黄萎病抗性。

目前，该基因已进一步在棉花体内进行抗黄萎病功能鉴定及应用。

金属锂电池安全改善获得新进展

近日，清华大学张强教授、东南大学程新兵教授、北京理工大学黄佳琦教授通过电解液溶剂的分子设计，在金属锂表面上高效地引入了富聚合物界面层，其较高的氟含量极大地提高了电解液与金属锂的热稳定性，成功地将金属锂软包电池热失控温度提升到了338℃。

研究组设计的二氟乙酸甲酯可以在金属锂负极表面发生Claison酯缩合反应，其特殊的–CHF2基团带来的亲核位点使其可以极快地形成富聚合物层，并且聚合物的高氟含量可以为界面层提供较好的热稳定性。

此外，原位形成的富聚合物的界面层因其高氟含量和柔韧性也赋予了金属锂软包电池优异的电化学性能，内刚外柔的界面层有效地抑制了锂枝晶的生成，将其循环寿命提升了四倍以上。

该研究显著地提高了电池热安全的临界温度，为安全操作和及时预警提供了更大的空间。此外，极高的电池“燃烧”温度可成功降低锂金属负极的安全风险。

新型可编程二维铁电存储器研发成功

近日，中科院金属研究所研究人员与国内多家单位合作，通过设计二维半导体与二维铁电材料的特殊能带对齐方式，将金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）与非隧穿型的铁电忆阻器垂直组装，首次构筑了基于垂直架构的门电压可编程的二维铁电存储器。

研究团队使用二维层状材料CuInP2S6作为铁电绝缘体层，利用二维层状半导体材料MoS2和多层石墨烯分别作为铁电忆阻器的上、下电极层，形成金属/铁电体/半导体（M-FE-S）架构的忆阻器；同时，在顶部半导体层上方通过堆叠多层h-BN作为栅极介电层引入了MOSFET架构。底部M-FE-S忆阻器件开关比超过105并且具有长期数据存储能力，且阻变行为与CuInP2S6层的铁电性存在较强耦合。此外，研究人员通过制备3×4的阵列结构，展示了该型铁电忆阻器件应用于存储交叉阵列的可行性。

进一步，研究人员通过在上方MOSFET施加栅极电压，有效调控了二维半导体层MoS2的载流子浓度，从而对下方M-FE-S忆阻器的存储性能进行操控。基于以上结果，研究人员展示了该型器件的门电压可调多阻态的存储特性。

中科院海洋所揭示文蛤分泌内源性红霉素助力构筑免疫屏障

生活在充斥丰富微生物的浅海滩涂等栖息地的无脊椎动物，在没有特异性免疫系统的状况下，如何应对一个病原体密集的环境并正常生存？

为此，中科院海洋所刘保忠课题组以埋栖贝类文蛤为对象，通过系统研究发现，化学防御（如红霉素合成）结合粘液屏障，与贝类细胞和体液免疫组成的先天免疫系统一起，构成了其应对特定环境的免疫“盔甲”。

课题组在文蛤外套膜转录组分析中，惊奇地发现了红霉素合成过程的关键基因—红霉内酯合酶基因（MpES）。红霉素是一种高效的抗菌化合物，此前一直认为只能由细菌产生。科研人员首先通过色谱-质谱联用的方法确定红霉素存在于文蛤外套膜组织中，然后利用透射电镜、免疫组化等手段进一步定位并表征了外套膜中产生和储存红霉素的具体结构为一种粘液样细胞，且红霉素可以随粘液分泌到体外，抑菌试验结果证实了粘液具抗菌活性，而敲降MpES基因则影响体内红霉素合成。

遗传分析表明MpES在文蛤家系亲本和子代的基因型分离比符合孟德尔分离定律，支持了红霉素合成基因的动物源性；另外，在文蛤属近缘物种的相同细胞中也检测到了红霉素合成，提示产生抗生素的能力可能更广泛地存在于海洋无脊椎动物中。

植物相分离蛋白鉴定取得新进展

近日，清华大学生命学院方晓峰、邓海腾研究组利用大规模、高通量的蛋白质组学技术，同时建立高通量的检验蛋白相分能力的体系，筛选和鉴定了8种植物的相分离蛋白组，为研究植物中生物大分子相分离的功能奠定基础。

研究组首先从拟南芥的幼苗和花组织中的细胞裂解液中鉴定到985个具有相分离潜力的蛋白，命名为ProX。研究团队利用酵母系统异源表达ProX中70个RBPs蛋白，其中67%都可以形成明显的凝聚体，其余的RBPs在热激胁迫下也能形成凝聚体。说明该研究建立的方法能够高效地鉴定和验证候选的相分离蛋白。

该研究进一步鉴定了拟南芥在不同胁迫处理条件下的相分离蛋白，包括渗透胁迫、盐胁迫、热胁迫和氧化胁迫的ProX。结果显示，大约25%的蛋白为各种胁迫条件所特异富集的。

除了拟南芥，该研究还鉴定了其他具有代表性的7个物种中的相分离蛋白。这些物种的ProXs多种序列比对分析结果表明，尽管IDR的序列差异大，但是在各物种中的存在是保守的，表明相分离的能力在进化上可能是被正向选择的。