比纸薄100000倍的半导体；1勺糖让锂离子电池更持久｜科研日报

2021

09/16

学术头条

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编辑：刘芳、金婴
编审：寇建超
排版：李雪薇

国际头条

比纸薄 10 万倍的半导体

澳大利亚国立大学（ANU）的研究人员开发出一种只有原子般薄的半导体，可用极其节能的方式传输数据。这种半导体大约比一张纸薄 10 万倍，且不释放任何热量，运行所需的电力更少，不会浪费任何能源。

原文链接：
https://techxplore.com/news/2021-09-ultra-efficient-tech-power-devices-tomorrow.html
https://www.nature.com/articles/s41467-021-25656-7

如何识别由计算机生成的虚假人脸？

纽约州立大学奥尔巴尼分校等计算机科学家发现，由 GANs 深度学习技术做出的伪造人脸都存在着瞳孔不规则的问题。因此，编写软件发现此类错误并让社交媒体删除内容并不困难。不过问题一旦被发现，就会有人从技术上加强瞳孔从而让人脸更加真假难辨。

原文链接：
https://techxplore.com/news/2021-09-computer-generated.html
https://arxiv.org/abs/2109.00162

科学家用蛇来追踪福岛核电站附近的放射性水平

日本福岛第一核电站的核泄露事故发生 9 年后，科学家们想知道周围地区仍然有多危险。为此，他们用强力胶带将 GPS 和辐射剂量计粘在了当地的蛇身上，在蛇四处走动的时候测量放射水平。

原文链接：
https://www.theguardian.com/world/2021/sep/09/radioactive-snakes-help-scientists-monitor-fallout-from-fukushima-nuclear-disaster

太空中的经济适用房：利用太空尘埃和宇航员血液开发宇宙混凝土

向火星运送一块砖的费用可能超过 200 万美元，这使得未来殖民火星过于昂贵。曼彻斯特大学的科学家们开发出由太空尘埃以及宇航员的血液、汗水和泪水组成的类似混凝土材料，其抗压强度和混凝土旗鼓相当。

原文链接：
https://www.sciencedaily.com/releases/2021/09/210913135713.htm
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590006421000442?via%3Dihub

一勺糖让锂离子电池更持久

澳大利亚莫纳什能源研究所（Monash Energy Institute）的研究人员通过给锂离子电池加点糖让其产生了更持久的性能。研究团队表示，在不到 10 年的时间里，这项技术可能会让电动巴士和卡车无需充电就能从墨尔本开到悉尼。该团队测试电池原型已被证明具有至少 1000 次循环的充放电寿命。

原文链接：
https://techxplore.com/news/2021-09-spoonful-sugar-path-longer-lithium.html
https://www.nature.com/articles/s41467-021-25612-5

机器人走起，到月球去挖矿

亚利桑那大学工程学院的研究人员正在开发和训练一种可解释全自主机器人系统，最终目标是在月球上完成采矿、挖掘和其他建筑任务。它们不需要接受来自地球的指令就可以在月球上为人类建设家园，并能随着时间的推移提高协作技能。

原文链接：
https://www.sciencedaily.com/releases/2021/09/210909124202.htm

将“下水道臭气”转化为清洁的氢气

俄亥俄大学的科学家们发明了一种方法，可以将硫化氢转化为氢燃料。硫化氢是从粪便和下水道中排放出来臭气，也是炼油和天然气、造纸和采矿等工业活动的副产品。该过程涉及在高压反应堆中添加金属氧化物颗粒，以在空气和燃料没有直接接触的情况下燃烧燃料。

原文链接：
https://phys.org/news/2021-09-sewer-gas-hydrogen-fuel.html
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.1c03410

梅赛德斯-奔驰展示融合脑机接口技术的概念车 Vision AVTR

奔驰将神经技术初创公司 NextMind 开发的脑机接口整合到了 Vision AVTR 概念车中。佩戴在乘客头上的脑电帽可以记录和识别乘客的神经信号并转化为指令，控制汽车停车或播放音乐等。

原文链接：
https://www.zdnet.com/article/this-mind-controlled-concept-car-lets-your-switch-radio-stations-just-by-thinking-about-it/

可以帮助农民做出更好决定的物联网传感器

ARPA-E 峰会上展示了多种智能农业传感器。首先是科罗拉多大学博尔德分校研发的 3D 打印可生物降解传感器，它可以检查土壤里的水分和氮素水平。另一个值得注意的是美国东北大学开发的探测植物口渴的红外传感器。它通过将红外线照射到植物的叶子上判断植物是否脱水。

原文链接：
https://spectrum.ieee.org/precision-agriculture

国内头条

中科院：关联电子系统中的太赫兹光回波与元激发时空干涉研究获进展

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心理论与计算实验室副研究员万源团队与合作者开展了对关联电子系统中二维相干光谱与相关超快动力学过程的理论探索并取得新成果。科研人员研究了一种典型的强关联电子系统的非线性光学响应——广泛存在于一维量子自旋链中的朝永-拉廷格液体，并发现独特的超快动力学现象。

该发现从概念上拓展了光子回波的物理机制，为非线性谱学在强关联体系的应用提供了新的理论基础，并揭示出非线性谱学的潜力。

原文链接：
http://www.cas.cn/syky/202109/t20210913_4805560.shtml

中科院：一维格点系统中的多粒子量子行走研究获进展

近日，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院研究员管习文团队与中山大学教授李朝红、武汉科技大学副教授杨洪庭、美国罗格斯大学教授 Natan Andrei 合作，在一维格点系统中的多粒子量子行走及其在重力精密测量中的潜在应用研究取得了重要进展。

研究运用量子多体微扰理论，进一步提出了三粒子共同量子行走的等效单粒子模型，对共同量子行走的统计依赖特性给出了严格的理论解释，从而揭示了从散射态到束缚态量子行走的微观机制。

原文链接：
http://www.cas.cn/syky/202109/t20210910_4805412.shtml

中科院：合肥研究院采用溶胶凝胶法制备多种高效红外减反膜

近期，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所科研人员基于红外基底，采用溶胶凝胶法实现多种高效红外减反膜的制备。

该研究以红外材料 CdSe 为基底，通过合理设计溶胶成分并加入添加剂，成功制备出两波段双层红外减反膜。镀膜后可以实现在 2 μm 和 2.5 μm 两个波段的同时减反，反射率分别为 2.1% 和 2.8%；在 1.8 μm-2.6 μm 宽波段平均反射率为 2.6%，比未镀膜样品降低了 27%。该减反膜在高温400摄氏度以及低温零下 16 摄氏度冷热冲击 10 次，仍保持完好不开裂，表现出良好的耐高低温性能。

原文链接：
http://www.cas.cn/syky/202109/t20210910_4805313.shtml

中科院：非一致水的空间状态分布及其相变机制研究获进展

中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室冻土物理力学团队对该问题开展跟踪研究。科研人员在以往研究的基础上，考虑弛豫效应，基于动静态分析，从局部孔隙水压力角度探究了微观界面土水的非一致性，并进行力源分析，发展了非一致水的基质势概念。

进一步明晰了非一致水的微观相变机制，对克拉伯龙方程和广义克拉伯龙方程进行统一。在此基础上，研究剖析了土水的空间密度变化、冻土强度变化、冻结点下降、气穴现象、孔压测试技术改进、水合物成核促进效应、未冻水的初始含水量差异、水分迁移驱动力等问题。

土颗粒-水微观界面是分析土水状态及其相变的最小基本单元，界面土水的非一致性及其微观相变理论立足于水的梯度效应，区别于传统一致水的研究角度，为后期研究提供了新角度；该理论框架广泛适用于其他含水多孔介质材料。

原文链接：
http://www.cas.cn/syky/202109/t20210906_4804701.shtml

中科院：脑智卓越中心遗传变异导致孤独症研究研究获进展

中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、神经科学国家重点实验室、中科院灵长类神经生物学重点实验室、上海脑科学与类脑研究中心仇子龙研究组与陈跃军研究组，以及上海交通大学附属上海市精神卫生中心杜亚松研究组合作，对中国孤独症核心家系开展全外显子组测序，发现了一个东亚人群特有的、在中国孤独症家系中富集的、位于 CHD7 基因内含子的遗传点突变，并发现该点突变通过影响 CHD7 转录本的可变剪接及调控 TBR1 基因的表达，导致神经元发育受损。

该研究通过一个 CHD7 遗传性内含子点突变的功能，为常见变异作为孤独症遗传学原因提供了证据支持，揭示了之前未发现的突变机制，为进一步了解孤独症的致病机理及预测孤独症提供了更广阔的思路。

原文链接：
http://www.cas.cn/syky/202109/t20210910_4805367.shtml

清华大学：统计学研究中心博士生斩获国际统计学会 2021 年简·丁伯根奖一等奖

近日，统计学研究中心 2017 级博士研究生李杰、2020 级博士研究生胡祺睿斩获国际统计学会（International Statistical Institute，ISI）颁发的国际统计学会 2021 年度简·丁伯根奖一等奖。

李杰和胡祺睿的获奖论文“非参数回归分析空气污染物浓度的预测区间”（Prediction Interval of Air Pollutants Concentration by Nonparametric Regression Analysis）将非参数回归模型应用于局部平稳时间序列的趋势，分析了由中国环境监测总站高级工程师张凤英博士提供的西安市 2013-2020 年间 6 种主要空气污染物的每日浓度数据，并构造出了未来 5 日各空气污染物浓度的预测区间。

相比于季节性差分整合移动平均自回归（Seasonal ARIMA）等传统方法产生的预测区间，论文中方法得到的预测区间不仅长度更窄，还具有更好的预测精度和覆盖率。该方法有效解释了空气污染物浓度数据潜在的动态变化规律，并可以精确预测未来五到七日空气污染物的浓度，在污染物管理和早期预防方面有着广泛的应用价值。

原文链接：
https://www.tsinghua.edu.cn/info/1175/86893.htm

清华大学：交叉信息研究院曾坚阳研究组提出深度学习建模基因调控网络新算法

近日，清华大学交叉信息研究院的曾坚阳研究组与北京大学马剑竹课题组、索尔克生物研究所、加利福尼亚大学、上海交通大学合作，首次将基因调控网络显式的引入单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）数据建模中，其效果在调控网络预测、scRNA-seq 数据低维嵌入、scRNA-seq 数据模拟生成等任务中优于现有方法。

此项研究工作巧妙地将基因调控网络预测和 scRNA-seq 数据建模进行结合，实现了一个模型、多个用途，为将来 scRNA-seq 数据分析和计算方法研究提供了新的思路和切入点。

原文链接：
https://www.tsinghua.edu.cn/info/1175/86916.htm

北京大学：北大医院任汉云、李渊团队发现间充质干细胞改善特发性肺炎综合征的新机制

北大医院血液内科任汉云教授、李渊副教授团队研究发现骨髓来源间充质干细胞可通过调节趋化因子 CCR2-CCL2 轴抑制T细胞活化，诱导具有免疫调节作用的 CCR2+CD4+T 细胞生成，进而达到预防小鼠异基因造血干细胞移植后特发性肺炎综合征（IPS）的效果。

此项研究发现了骨髓间充质干细胞改善特发性肺炎综合征的新机制，为利用 MSCs 进行 IPS 预防和治疗提供了新的思路。

原文链接：
http://pkunews.pku.edu.cn/jxky/25241ab6be3143c2b60f47c646a5f702.htm

复旦大学：生命科学学院李继喜、附属华山医院陈向军合作发现促炎性细胞死亡的全新调控机制

复旦大学生命科学学院李继喜、附属华山医院陈向军团队在炎性细胞死亡的调控机制方面取得重要进展，发现和鉴定到细胞焦亡的新型调控因子 TRIM21。

在本研究中，李继喜/陈向军团队通过高灵敏质谱分析，筛选并鉴定到 GSDMD 的结合蛋白 TRIM21，并证明 TRIM21 与 GSDMD 在体内外均直接相互作用。这项研究揭示了 TRIM21 在 GSDMD 介导的焦亡中发挥重要作用，为控制和治疗炎症相关疾病提供了全新作用靶标。

原文链接：
https://news.fudan.edu.cn/2021/0913/c31a110007/page.htm

华中科技大学：李培宁教授团队在《自然》合作发表界面纳米光学重要综述

光学与电子信息学院/武汉国家光电研究中心李培宁教授受新加坡国立大学仇成伟教授、纽约州立大学 Andrea Alù 教授邀请，合作在国际顶级期刊《自然》发表了题为“Interface nano-optics with van der Waals polaritons”的重要研究综述，系统论述了利用界面纳米光学的概念和手段来调控范德瓦尔斯层状材料极化激元实现新现象、新功能和新应用的研究现状和未来发展前景。

原文链接：
http://news.hust.edu.cn/info/1002/42721.htm