“双碳”目标下的潜在新型建筑保温材料——全生物质阻燃气凝胶

<正>随着社会的发展日新月异,我国的能源消耗情况日益严峻,导致严重的资源和环境问题.据统计,我国能源消费总量已由2000年的14.7亿吨标准煤增长至2020年的49.8亿吨标准煤^[1],年平均增长率达到6.3%.其中,建筑能耗在社会整体能耗中的占比不容忽视. 2018年全国建筑全过程能耗总量为21.47亿吨标准,占全国能源消费总量比重为46.5%^[2].     

21世纪全球冰川将加速消融

<正>尽管全球冰川的体积(158×10³km³,不包括格陵兰和南极冰盖)不足陆地总冰量的1%^[1,2],但其对海平面上升(sea level rise,SLR)的贡献高达0.74±0.04 mm/a^[3],这与冰盖对SLR的贡献相当^[4].随着气候持续变暖,冰川对SLR的贡献将继续增大^[3,5],进而破坏沿海湿地生态系统平衡并威胁城市安全.此外,冰川消融会改变区域水资源的可利用性以及地表径流在季节和年际之间的分配比例^[6],还会影响冰湖溃决、冰缘滑坡和泥石流等地质灾害爆发的频率和规模^[7].     

次季节尺度上的“暖北极-冷欧亚”模态

<正>1979年以来北极地区增暖的速率约为全球平均的4倍^[1].从20世纪80年代末到21世纪10年代初,欧亚大陆冬季呈现变冷的趋势^[2,3].这种暖-冷对比也存在于年际和年代际尺度^[3～6],即“暖北极-冷欧亚”模态.这一模态被认为和中低纬的极端天气气候事件有关^[2～9],探索其成因及其在不同时间尺度的变化,已成为当前的研究热点.     

技术创新推动古海洋磷循环理论新突破

<正>技术创新是科学进步的重要推动力.纵观整个科学史,许多重大的科学发现和理论突破均以技术创新为驱动^[1].例如,光学显微镜的发明揭示了细胞结构,从而催生了细胞生物学这一全新学科;粒子加速器的建设揭示了基本粒子的组成和运动规律,进而推动了高能物理学的发展.地球科学的发展同样受益于技术创新^[2].举例来说,氧同位素温度计的开发为古温度的重建提供了可能,奠定了古气候研究的基础^[3];近年来非传统稳定同位素指标的开发及运用,为研究地球各圈层演化提供了新的思路^[2].近期,中国地球科学领域学者通过技术手段的创新^[4],在古海洋磷循环这一前沿科学问题上取得了重要突破^[5].该研究作为技术创新推动科学进步的又一案例,可为中国未来科研路径提供有益启示.     

干细胞球聚体微针促进糖尿病创面愈合

<正>根据世界卫生组织统计,全球范围内有超过4亿人患有糖尿病^[1].由于其发病机制涉及神经病变、血管病变和免疫功能受损等多个因素,患者易出现皮肤感觉减退、血液供应不足及免疫功能下降等问题^[2].经统计,约15%～25%的糖尿病患者会并发难以愈合的皮肤溃疡,即糖尿病溃疡,好发于患者下肢、足部或其他容易受压的部位^[3].     

植物碳汇系统与中国碳中和之路

<正>1碳达峰与碳中和研究的紧迫性1975年,Broecker^[1]在Science上发表一篇文章“Climat change:Are we on the brink of a pronounced global warming?”使得大气中CO₂增加导致气候变暖的概念第一次走进人们的视野.大气CO₂增加主要是由于人类对化石能源的利用及人类活动导致的土地利用改变^[2].目前,大气CO₂浓度约为415 ppm(1 ppm=1μmol/mol,Global Carbon Budget 2020https://www.globalcarbonproject.org/carbonbudget/index.htm)     

机械工业应对“双碳”的机遇与挑战

<正>为应对全球气候变化,我国积极行动,逐步构建了碳达峰碳中和(简称“双碳”)的政策体系,对我国工业绿色低碳发展提出了更高要求^[1～6].机械工业是我国国民经济发展的基础性产业,为国民经济各行业提供技术装备,所提供技术装备的节能低碳化是各行业实现节能降碳目标的重要保障^[7,8].在“双碳”目标约束下,机械工业面临诸多机遇与挑战.     

二氧化碳还原技术助力构筑碳中和循环社会

<正>温室效应与能源危机是21世纪人类社会面临的两大根本难题^[1].随着全球人口的持续增长以及经济高速发展,煤、石油、天然气等不可再生的化石能源燃烧产生大量CO₂,加剧了温室效应,导致全球变暖与极端天气等问题频发. 2023年发布的《世界能源统计年鉴》数据显示, 2022年全球对一次能源的需求相较2021年同比增长1.1%,因能源消耗产生的CO₂排放量超过393亿吨,达到历史新高点.     

基于双光束写和双光束读的超分辨三维纳米光子存储器

<正>光存储技术(optical data storage, ODS)是一种很有前景的长寿命大数据存储解决方案^[1].但是传统的光盘有着比闪存设备和硬盘低得多的容量,如何在有限体积内有效增加存储密度成为光存储亟待解决的问题^[2].研究人员通过开发多维物理量复用的光存储^[3,4],写入多层的三维空间光存储^[5]等来提高光学存储介质的存储密度.但以上方法都没有突破光学衍射极限的限制.仅有极少研究讨论了光和材料相互作用之后,信息点被超分辨地写入随后被超分辨地读出,即超分辨率纳米光子存储技术.     

聚焦室内新污染物,关注下一代健康

<正>新污染物主要包括持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素和微塑料等4大类,对生态环境和人体健康构成重要威胁,已成为全球关注的重大公共卫生问题^[1].新污染物通常被称为蓝天、白云、绿水、净土背后的污染,因此室外环境新污染物成为关注与研究的焦点.实际上,新污染物在室内分布非常广泛^[2]:     

“双碳”目标下我国能源电力系统发展前景

<正>习近平主席于2020年9月代表中国宣布应对气候变化的“双碳”目标, 2021年3月部署了“构建清洁低碳安全高效的能源体系”“构建新型电力系统”的“十四五”重点工作任务^[1],并相继出台了多项相关政策要求^[2～4],明确了我国能源电力转型的实施路径. 2022年10月,中国共产党第二十次全国代表大会报告进一步提出“积极稳妥推进碳达峰碳中和.     

新型抗噬菌体防御系统RADAR的组装、催化和调控机制研究

<正>宿主细胞依赖多种免疫应答机制来对抗病毒感染.其中,针对核酸分子的免疫识别和操作,是极为核心的抗病毒免疫策略,广泛存在于从细菌到哺乳动物等几乎所有宿主系统中^[1～7].相较于哺乳动物细胞稍显复杂的信号转导和调控^[1],细菌往往更为简单高效,其编码的多种抗病毒免疫系统可直接对核酸分子进行切割或修饰^[2,8～14].     

Gabija细菌免疫系统的抗病毒机制

<正>为抵抗病毒的频繁入侵,原核生物进化出了许多精巧的防御策略,被统称为“原核免疫系统”^[1～3].原核生物与病毒之间的生存竞争是自然界最大规模的斗争,也是生物技术的重要来源.其中,限制-修饰系统^[4]和CRISPR-Cas系统^[5]是分布最为广泛的原核免疫系统,它们的机制解析分别带来了基因工程和基因编辑的技术革命,均被授予诺贝尔奖.微生物宏基因组分析表明,     

线粒体RNA m3C修饰酶METTL8的修饰机制和底物特异性

<正>tRNA是遗传信息传递的关键生物大分子之一.在核糖体中,tRNA的反密码子通过与mRNA的三联体密码子互补配对,从而将其携带的氨基酸掺入到新合成的肽链中,对遗传信息的精准传递具有重要作用^[1].tRNA上存在着大量的转录后核苷酸修饰^[2].目前已有120多种tRNA修饰被鉴定出来,它们存在于12%～20%的tRNA核苷酸碱基上^[3,4].tRNA上存在的这些修饰参与并调控一系列生命过程^[5].众多的修饰能够维持tRNA结构、提高tRNA稳定性、促进反密码子与密码子的精确配对等,在多种生命活动中发挥作用^[6,7].     

揭示锂硫电池中16电子硫还原反应网络

<正>锂硫电池因其高理论比容量(1672 mAh g^-1)和能量密度(2600 Wh kg^-1)、低成本且环保等特性,被认为是最具有应用潜力的电化学能源存储装置之一^[1,2].基于锂多硫化物的硫还原反应(sulfur reduction reaction, SRR)网络涉及复杂的从S₈分子到Li₂S的16电子多步转化过程,并伴随着可溶性锂多硫化物中间体(lithium polysulfide intermediates, LiPS)的生成和溶解.其中高阶多硫化物向不可溶Li₂S₂/Li₂S的转化最为困难,产生的LiPS在电解液中大量累积并在正/负极之间穿梭,导致硫活性材料的不可逆损失和容量迅速衰减^[3].     

二氧化碳助催化环氧化合物水合反应

<正>乙二醇(CH₂OH)₂是一种重要的有机化工原料,可用于生产聚酯纤维、防冻剂、不饱和聚酯树脂、润滑油、增塑剂和非离子表面活性剂等^[1].据统计,近年来乙二醇全球产量已超过3000万吨.目前乙二醇最主要的生产路线是环氧乙烷直接水合法,在这一反应体系中,乙二醇不可避免地与未反应的环氧乙烷反应生成一缩二乙二醇、二缩三乙二醇等低聚物^[2].为提高乙二醇的选择性、抑制副产物缩乙二醇的生成,     

重复快速射电暴的偏振频率演化规律

<正>快速射电暴（fast radio burst, FRB）是一种来自宇宙深处的射电爆发现象,持续时间仅为几毫秒,释放的能量超过10³⁹erg. 2007年, Lorimer等人^[1]在分析澳大利亚Parkes望远镜巡天数据时首次发现了这种天文现象.该现象成为当前天体物理研究的前沿课题.观测发现一部分快速射电暴可以重复爆发,称为重复快速射电暴^[2].科学家已经发现了几百个快速射电暴,但它们的物理起源还是未解之谜^[3].     

“锰疗法”重塑血脂健康

<正>动脉粥样硬化性心血管疾病(arteriosclerotic cardiovascular disease, ASCVD)是当今全球范围内的头号健康威胁,包括冠心病、心肌梗死和中风等多种疾病,其危害极为严重^[1].ASCVD的发病机制涉及动脉内脂质物质的异常沉积和炎症反应,导致斑块形成,最终引发血管狭窄、血栓形成乃至栓塞等并发症.在ASCVD的发展过程中,血脂异常起着举足轻重的作用^[2,3].胆固醇、甘油三酯等脂质在血液中的异常增高会导致其过度沉积于动脉内,形成斑块,     

深古菌的分类与碳代谢演化

<正>深古菌(Bathyarchaeia)是地球生物圈含量最丰富的微生物之一,广泛分布于海洋沉积物及陆地湖泊土壤等自然环境^[1～6].因其具有分布广、数量高的特征和复杂多样的碳代谢潜能,深古菌被认为是全球碳循环中的重要推手之一^[2,7～12].然而,由于缺乏纯培养菌株,目前常用的深古菌物种分类是基于其16S r RNA基因系统发育关系提出的亚群系统,而与其代谢的相关研究大多数基于宏基因组学分析,所以其分类信息在不同研究中存在较大分歧^{[2,4,8,12,13]}.     

临床“有毒”中药数智融合研究新模式:中药循证毒理学的提出

<正>中医药在新型冠状病毒疫情防控中的贡献彰显了其在维护人民生命健康中不可或缺的地位."有毒"中药占常用中药材和饮片的13.47%,市场规模超过168亿元,临床一定范围内具有确切疗效及重要价值^[1,2].然而,随着中医药疗效在世界范围内被逐渐认可,中药不良反应事件的数量及关注度近年均有所上升,例如, 2017年Nature发表的"China rolls back regulations for traditional medicine despite safety concerns"指出,中药的安全隐患是其临床应用时需要解决的一个至关重要的问题^[1].同年, Science Translational Medicine发表的封面论文^[2]指出,马兜铃酸与肝癌的发生发展显著相关,