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.     

硅酸盐、碳酸盐和硫化物共同风化促使CO2排放

<正>物理侵蚀和化学风化与地质时期地球气候的演化关系一直是热点科学问题^[1～3].硅酸盐矿物的化学风化作用是地球历史上碳循环的重要组成部分^[1,3～6].尽管地壳和地幔通过岩浆/变质作用向大气中排放了大量CO₂,但硅酸盐风化作用由于吸收/封存大气CO₂(产生碱度或HCO₃^–)而被认为是中和CO₂排放的一个关键机制,     

MC-ICP-MS铀同位素的高精度法拉第杯静态分析

铀同位素是地球和环境等科学领域的重要研究工具,然而铀同位素极大的丰度差异一直是高精度测试分析的难题.近年来质谱分析仪器公司推出的10¹³Ω高阻信号放大器显著提高了信噪比,适用于测试低丰度的²³⁴U.组合使用10¹¹、10¹²和10¹³Ω的高阻信号放大器可实现多接收器电感耦合等离子体质谱（Multiple Collector Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, MC-ICP-MS）的铀同位素静态分析,即用10¹³Ω高阻放大器的法拉第杯接收²³⁴U,10¹²Ω的法拉第杯接收²³³U和²³⁶U,以及10¹¹Ω的法拉第杯接收²³⁵U和²³⁸U. MC-ICP-MS静态测试²³⁴U/²³8U和²³⁸     

地貌学领域自然科学基金项目申请资助、研究范式与启示

<正>地理科学研究关注地球表层系统的人-地关系及其相互作用机理,地理要素的配置规律、成因是重要基础^[1,2].地貌作为一种关键地理要素,是地表过程的基础承载,其形成过程和演化历史体现了地球表面与深部过程的相互作用^[3,4],而其时空变化特征又影响着地表过程发生的频率与幅度^[5,6].因此,     

岩浆岩的地球化学成分记录了全球性氧化事件

<正>众所周知,现在的大气中氧气含量占21%.但是在地球早期,大气中几乎没有氧气^[1].大气中的氧含量在地质历史时期经历了两次大规模的升高事件,分别是24～21亿年前的"大氧化事件(GreatOxidationEvent)"^[2,3]和7.5～6亿年前的"新元古代氧化事件"^[4,5].人们对这两次全球性氧     

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].     

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.     

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].     

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].     

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]}.     

时空解析免疫特征的蜕膜基质细胞介导妊娠早期子宫内膜微环境的建立和稳态维持

<正>哺乳动物中,完整的妊娠过程包括雌雄配子融合形成受精卵、经历多次卵裂、胚胎着床、子宫内膜蜕膜化、胎儿和胎盘发育最后成功生产^[1].妊娠初期,胚胎发育至成熟囊胚后发生着床的过程,是胚胎和母体的第一次接触.在着床的同时,母体子宫内膜细胞发生蜕膜化产生子宫内膜蜕膜细胞,与子宫内的免疫细胞、血管内皮细胞等一起组成子宫内膜蜕膜组织.该蜕膜组织为早期胚胎生长的物质交换、能量传递提供场所,同时也为胎盘发育建立基础^[2～5].研究表明,异常的子宫内膜蜕膜化与子宫内膜异位症、子痫、反复胚胎种植失败、复发性流产和早产等疾病密切相关^[6,7].因此,全面了解妊娠过程中子宫内膜中细胞的组成、分子动态变化和稳态建立对理解此类疾病发生发展至关重要.     

国家自然科学基金委员会交叉科学部成立、发展与展望

<正>人类面临的重大前沿科学问题、社会问题以及全球性挑战日趋多样化与复杂化,所涉及知识已远超出单一学科知识范畴,这使得多学科间协同攻关重要性日益凸显.学科间交叉融合可以推动不同领域知识相互渗透,催生新学科生长点,乃至形成新研究范式、新理论体系以及新兴交叉学科^[1].交叉科学研究作为重大科学突破重要途径已成为全球科学资助机构共识.然而,如何有效推进交叉科学研究是各国科学资助机构面临的共性难题.     

基于转角系统的可重构相干纳米激光阵列

<正>自1960年7月梅曼发明第一台激光器以来,追求高性能和微型化的激光从未停止,特别是半导体激光,已成为信息技术的核心器件之一^[1,2].微型化激光的相关研究始于20世纪90年代,研究人员发现,激光尺寸越小,其自发辐射速率越快且耦合因子越大,故调制速率更快且阈值更低^[3].因此,追求体积小、速度快、功耗低的微型激光一直是激光领域的研究热点之一. 21世纪初,研究人员陆续发明了纳米线激光、微盘激光和光子晶体缺陷态激光,这些微型化激光的特征尺寸约为一个真空波长^[4～6]; 2009年创造的等离激元纳米激光则又将其特征尺寸下降了一个数量级,仅为真空波长的1/10^[7].     

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].     

地球深部异常或为45亿年前月球形成大碰撞的遗迹

<正>月球是地球唯一的天然卫星,也是人类走向深空的第一站.月球的起源一直是地球和行星科学的重大科学问题.目前广为接受的月球起源理论为40多年前提出的“大碰撞”假说.该理论认为在太阳系形成早期,曾有一颗火星大小的行星胚胎(被称为“忒伊亚”)高速(约10 km/s)撞击了原始地球,溅射出了大量碎片,而月球便从碎片盘中聚合生长而成^[1,2].     

晚期肾癌靶免联合治疗的中国新声

<正>近几年来,晚期转移性肾细胞癌的药物治疗进入了一个新的时代,靶向药物联合免疫治疗和免疫联合治疗已经成为晚期肾癌治疗的优选方案^[1].国外Ⅲ期临床研究证实,免疫联合方案在客观反应率(objective response rate, ORR)、无进展生存时间(progression-free survival, PFS)和总生存(overall survival, OS)上要远远优于单纯靶向治疗^[2～6].然而,     

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,     

预防性抗菌治疗新策略:基于蛋白间相互作用抑制EPEC感染

<正>细菌感染对人类生命构成了严重的威胁, 1929年青霉素的发现为人类的抗菌战役提供了强有力的武器^{[1, 2]}.随后,科研工作者发现了一系列的抗菌药物.然而,长期大量使用抗生素引发的耐药性问题日益严重,亟需探索基于新型抗菌机制的治疗策略^[3～6].因此,本研究团队与香港中文大学夏江团队和山东大学李永强团队合作提出了通过蛋白之间相互作用而达到抑制相关信号通路传导,     

互补配对的Alu RNA介导增强子-启动子互作

<正>真核细胞中的时空特异性基因表达依赖于空间邻近的增强子与靶标基因启动子之间的相互作用.然而,增强子通常远离目标基因数万乃至数十万碱基对,长距离调控的机制一直困扰着研究者^[1].近年来, Hi-C等邻近染色质互作捕获与测序技术的发展揭示了染色质的层次结构组织方式,提示远距离的基因组调控区域可以通过折叠成环的方式拉近增强子与基因启动子的空间距离^[2～4].     

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].