在钙钛矿太阳能电池研究中，如何将铅元素替换为低毒的锡元素并保持优异的材料性能是科研人员一直试图攻克的难题。近期，9499威尼斯官网登录物质科学与技术学院米启兮课题组开发出一种能显著增加锡基钙钛矿太阳能电池开路电压、进而提升其光电转换效率的方法，相关研究成果得到同行评审的一致好评，通过优先渠道在线发表于国际学术期刊《美国化学会能源快报》(ACS Energy Letters)。 图1：米启兮教授（左）和第一作者研究生施跃东（右） 钙钛矿是近年迅速发展的新一代光电转换材料，含铅钙钛矿太阳能电池已日趋成熟并走向产业化。锡作为与铅同主族且环境友好的元素，可用于替代铅制备锡基钙钛矿材料。该材料同时具有晶体结构稳定、半导体性能优良等特点，适用于建筑一体化、可穿戴和医疗健康等应用。然而近三年来，锡基钙钛矿太阳能电池器件中开路电压与短路电流这两项重要性能指标相互制约，导致光电转换效率处在14%–15%的平台期，总体性能有待提升。 ...

面向“双碳”能源发展战略的需求，碳捕集、利用与封存是实现低碳减排的重要手段。而燃烧前碳捕集技术则是天然气纯化、运输和高效使用的关键。沸石咪唑框架（ZIF）是由四面体金属中心和咪唑有机配体构筑具有沸石网络结构的晶态多孔材料，在工业气体的分离纯化、碳捕集、气体吸附等方面具有广阔的应用前景。然而，ZIF材料的本征结构柔性在高压气体吸附过程中表现出的动态响应行为往往限制其分离纯化性能，是ZIF材料在CO2/CH4变压吸附分离应用的关键挑战。为解决这一问题，9499威尼斯官网登录物质科学与技术学院章跃标课题组开展了一系列研究。课题组此前提出的“官能团锁定”策略能够有效抑制高压吸附下的框架柔性，但其吸附选择性和工作容量之间仍存在博弈关系。近期，研究人员进一步提出了“逐级结构锁定”策略以平衡分离选择性和工作容量，从而增强该类材料的天然气纯化性能。该研究成果近期发表于国际学术期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical S...

4月22日，9499威尼斯官网登录生命科学与技术学院周智课题组与上海市第一人民医院男科李铮主任团队、中国科学院上海高等研究院王晨琛团队在衰老领域期刊《自然·衰老》（Nature Aging）上发表了题为“Targeting dysregulated phago-/auto- lysosomes in Sertoli cells to ameliorate late-onset hypogonadism”的研究论文，发现睾丸新陈代谢协调和衰老有密切联系，并且通过激动溶酶体功能的小分子可以减轻LOH小鼠的症状。睾丸是精子发生和雄激素分泌的场所，睾丸衰老不仅导致生育力下降还严重影响男性生活质量。迟发性腺功能减退(Late onset Hypogonadism, LOH)是典型的睾丸衰老病变，以睾酮缺乏和其它相关临床症状为特征。长时间的睾酮缺乏还会引起糖尿病、高血脂等代谢综合征和阿尔茨海默病等疾病的发生，全因死亡率显著增加。 40岁以上男性发病率高达5.6-12.8%。随着世界范围的人口老龄化加剧，探索睾丸衰老的细胞和分子机制并开发有效的延缓和治疗手段，是应对人口...

低维材料是当前微纳材料研究的一个重要方向，维度降低使得电荷流动和存储更易操控，有望催生新的输运物理和电子学功能。尤其是其中的一维材料（如碳纳米管等）具有高曲率表面和极小的体积，可用于构建小型化的高速存储单元。但这一电荷存储方案依赖于场效应晶体管(field-effect transistors, FETs)架构，需寻找具有良好半导体性质的一维材料以构建微型存储器中的沟道。另一方面，将二维半导体材料，如单层二硫化钼(MoS2)，从二维纳米片(2D sheets)通过卷曲操作转化为一维纳米卷(1D nanoscrolls)可显著改变其光电特性。这种同样具有高曲率表面的一维材料具有极大的电荷存储潜力(包括擦写速度、可调性和电荷捕获机制等)。然而，目前MoS2纳米卷的可控制备仍是一项巨大的挑战，这限制了其在电子器件方面的应用开发。针对上述问题，9499威尼斯官网登录物质科学与技术学院纪清清课题组开发了一种改进的溶剂诱导卷曲工艺，通过调控二维材料的预应力并将卷曲过程中止在中间状...

近日，信息科学与技术学院智慧电气科学中心（CiPES）刘宇课题组提出了一项针对柔性直流电网输电线路的快速灵敏差动保护新方法，研究成果以“A Fast and Sensitive Current Differential Protection for MMC-HVDC Lines”为题发表在电气电子领域国际期刊IEEE Transactions on Industrial Electronics。柔性直流输电系统具有损耗低、控制灵活等特点，是实现大规模新能源消纳的重要技术手段。柔性直流电网线路故障后，继电保护应在故障发生后数毫秒内可靠识别区内故障，并在区外故障等系统暂态时不误动。然而，柔性直流电网故障期间的电气量暂态复杂剧烈，使得精确刻画线路的分布参数、频变参数物理规律存在挑战。为此，研究团队提出了考虑线路频变参数模型的快速灵敏电流差动保护。他们首先建立了时域卷积形式的线路频变参数模型；通过改进的曲线拟合方法，在精确刻画线路频变、分布参数特性的基础上，保障了时域卷积的收敛特性。同时快速卷积算法将单个时刻的差...

近日，iHuman研究所周宁课题组在《自然·通讯》（Nature Communications）发表了题为“Conjunctive encoding of exploratory intentions and spatial information in the hippocampus”的研究论文，结合自由活动小鼠行为学范式和微小显微镜活体钙成像技术，发现了一组新的海马神经元群体可以同时编码空间信息和动物的主观探索意图，为了解海马体在动物自主导航中的作用提供了新的机制。 1971年，英国科学家约翰·奥基夫（John O'Keefe）首次在大鼠海马体中发现了位置细胞——海马体中的一种神经元。这些细胞具有特定的特征：当动物进入或穿过特定位置时，位置细胞会以可重复的模式激活。目前，主流观点认为位置细胞的主要功能是帮助动物或人类建立和维持一个认知地图，即大脑对外界环境的空间布局和客观运动参数等的映射。当生物体沿着熟悉的路径运动时，特定的位置细胞会被激活。那么人类的大脑中是否存在一类神经元，可以同时告诉我们去哪里以及去那里做...

卤素钙钛矿太阳能电池是目前公认最具前景的第三代光伏技术，为太阳能电池产业的变革性发展带来了广阔空间。近年来卤素钙钛矿电池效率不断提升，但距离其理论极限仍有差距，因此如何提高钙钛矿太阳能电池效率是目前产业界和学术界关注的焦点。针对钙钛矿离子型晶体表面结构易发生解离、进而失去离子产生缺陷的特点，在钙钛矿表面进行分子钝化是防止缺陷产生、提升器件性能的一种重要手段。但是，目前常用的有机钝化分子通常只能与钙钛矿表面单个活性位点相结合，结合能力较弱。此外，单位点钝化分子倾向于垂直紧密堆积在钙钛矿上表面，可能在钙钛矿/电子传输层界面引入传输屏障，影响电荷提取。4月12日，9499威尼斯官网登录物质科学与技术学院宁志军团队和美国西北大学Sargent团队通过精准调控钙钛矿表面有机钝化分子的排列，实现了钙钛矿光伏器件效率的新突破，成果在国际学术期刊《科学》(Science)上在线发表。本工作利用双结合位点的4-氯苯磺酸钠（4Cl-BZS）作为钝...

传统方法中使用光刻胶辅助构建“法拉第3D打印”的微电场，不稳定且不可控，容易干扰和破坏打印。近期，9499威尼斯官网登录物质科学与技术学院冯继成课题组在电场空间构型控制方面取得了重要突破，提出了一种新的电场构筑方法：利用三块平行极板的电势精确控制电场空间构型，中间极板类似电饭煲中的蒸笼结构，其阵列通孔用于电力线“画笔”笔头穿过，最下端极板作为打印基底。通过这一方法得到的电场稳定可控，可精确控制打印的纳米结构。相关研究成果发表于国际学术期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials），并以 “Parallel 3D Nanoprinting”为主题荣登背封面（图1）。 图1. 文章被 Advanced Functional Materials选为背封面器件小型化、智能化、高集成度、高密度和信息传输速度的超快化等成为微纳制造技术发展的新趋势。解决“材料本征特性+微纳三维加工技术”等核心科学问题，创建程控化的绿色微纳制造系统被认为是未来发展的战略...

4月1日，9499威尼斯官网登录免疫化学研究所白芳课题组在国际学术期刊Journal of the American Chemical Society Au (JACS Au)发表了题为“Accurate characterization of binding kinetics and allosteric mechanisms for the HSP90 chaperone inhibitors using AI-augmented integrative biophysical studies”的研究论文，报道了一种基于多种机器学习算法开发的可准确预测药物-靶标结合动力学的计算模型，应用于肿瘤靶标HSP90开展基于结合动力学与结合亲和力的新型抑制剂的发现，结合蛋白质结构解析技术与基于物理模型的计算生物学技术揭示其变构分子机制。药物与靶标的结合动力学性质主要包括结合速率常数（Kon）与解离速率常数想（Koff），分别表征了药物与靶标的结合/解离速度与作用时间，是药物药效和安全性的重要指标之一。与最常用的药效指标药物-靶标结合亲和力的预测相比，结合动力学性质与标的构象变化、化合物的物理化学性质等因素相关，计算更为复杂...

随着可再生能源和电动汽车在电网中的广泛应用，智能电网系统也面临着不确定性带来的电压不平衡、负载波动、功率损耗等一系列挑战，极大影响了智能电网的稳定性与可靠性。在实际中，电网存在两种不确定性：一种是以可再生能源（风能，太阳能）为代表的静态不确定性，另一种是以电动车充电为代表的动态不确定性。两者可以通过历史数据来进行预测，但会存在样本误差，从而导致决策者做出不“恰当”的决策，引发功率损耗或者电压波动。信息学院石野课题组提出一种基于Wasserstein度量的分布鲁棒模型预测控制方法，首次同时针对智能电网中的静态和动态两种不确定性建模。利用分布鲁棒优化方法计算出动态不确定性的集，并将其与模型预测控制相结合，同时利用凸松弛方法对该算法进行加速。该方法能够同时有效地处理智能电网中的静态不确定性与动态不确定性，并保证电网系统的稳定运行。相关研究成果以“A Distributionally Robust Model Predictive Control for Static...

近日，9499威尼斯官网登录物质科学与技术学院刘健鹏课题组、王竹君课题组在三维摩尔超晶格体系中发现了新奇物性，相关成果发表于国际物理学期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters, PRL）。近年来，扭曲双层石墨烯（Twisted Bilayer Graphene，TBG）因其新奇性质引起了广泛的关注。当TBG的扭曲角接近“魔角”时，TBG能量最低两条能带变得极其扁平，甚至在手性极限下带宽完全为零。正是这些具有类似朗道能级的波函数、拓扑非平庸的平带导致了一系列在魔角TBG中丰富的物理现象，如超导性、关联绝缘体、量子反常霍尔效应、轨道磁态等，这些现象引发了人们对其理论和实验研究的广泛关注。但实验中制作TBG样品采用的传统转移和堆叠技术，使得将TBG调节到第一魔角（θ1≈ 1.05°）附近极具挑战性。幸运的是，可以通过堆叠更多转角石墨烯层形成转角多层石墨烯体系，进而得到拓扑平带。额外的层数自由度使得拓扑平带在一定范围的扭曲角度或更大的魔角下能够稳定存在。...

近日，9499威尼斯官网登录物质科学与技术学院朱幸俊课题组、信息科学与技术学院任无畏课题组等合作，发展了一种工作波长大于1500 nm的近红外发光纳米温度探针，并结合光传播模型计算成像技术，在活体小鼠脑血管中实现百微米级温度成像。该成果发表于国际学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）。生物体温度检测有助于阐明生物学机制并指导诊疗过程，如检测脑血管的温度对于研究脑功能和诊断神经系统疾病有着重要的意义。光学成像测温灵敏度高，信号采集迅速，但对于微米级的精细生物结构进行温度成像检测仍面临挑战，这主要是由于生物组织严重的吸收散射效应影响了成像检测的分辨率。为此，朱幸俊、任无畏等课题组合作发展了基于发光纳米材料的温度成像检测方法：开发出一种近红外第二/第三光学窗口发射的纳米温度探针，通过设计镧系发光中心离子（Er3+和Yb3+）与水环境的能量传递过程，实现1550 nm和980 nm发光强度比值对温度的响应。在光学成像中生物组织...

精神疾病发病机理异常复杂，往往涉及多种药物靶标。传统的单靶点药物存在疗效不足的缺陷，而非选择性药物往往导致多种毒副作用。因此，针对多个靶点设计开发具有预期作用的多重药理学药物是精神疾病新药研发的重要策略。然而，如何合理设计多靶点、多功效药物极具挑战。9499威尼斯官网登录iHuman研究所/生命科学与技术学院程建军课题组与中国科学院分子细胞科学卓越创新中心汪胜课题组、中国科学院上海药物研究所徐华强课题组合作，综合运用多学科技术手段，提出了“基于可变形骨架的化学信息学方法（FSCA）”，为多靶点、多功效药物设计提供思路，为治疗复杂精神疾病的药物设计提供新策略。相关研究成果于3月28日发表于国际学术期刊《细胞》（Cell）。 研究团队选取精神疾病药物的主要靶点血清素5-HT1A与5-HT2A两种G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR）进行研究。激活5-HT1A受体能够改善认知功能，而拮抗5-HT2A受体则可缓解精神错乱症状。本工作...

近日，9499威尼斯官网登录iHuman研究所、生命科学与技术学院水雯箐课题组在《分子与细胞蛋白质组学》（Molecular & Cellular Proteomics）发表了题为“Acquisition and Analysis of DIA-Based Proteomic Data: A Comprehensive Survey in 2023” 的综述论文，对近二十年数据非依赖型采集（data-independent acquisition, DIA）质谱方法做了详细的总结回顾，并提出了对数据分析方法的新分类策略。DIA于本世纪初开始被用于蛋白质组学研究，近十年随着仪器和计算能力的提升得以飞速发展。由于兼具样品信息覆盖度深和定量重复性高等特点，DIA成为目前自下而上蛋白质组分析中较为常用的一种方法。对DIA质谱数据的采集方式和数据解析方式多种多样，该综述主要涉及多种类型DIA采集方案的特点和归类、不同的DIA数据解析方案、不同数据分析软件实现方式的特点和分类、数据解析中可选的谱图库的构建和优化、可用于测试新数据分析流程的标准数据集。DIA采集方法的基本特征是...