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  • 链霉菌属比较基因组学揭示耐多胁迫基因在生物修复中的应用潜力

    在当今工业化快速发展的背景下,重金属污染已成为威胁生态系统和人类健康的全球性环境问题。锌、钴、铜、镉等重金属通过废水排放、矿业活动等途径进入环境,不仅导致土壤和水体功能退化,还可通过食物链富集,引发慢性中毒、癌症等严重健康问题。传统的物理化学修复方法存在成本高、易产生二次污染等局限,因此开发高效、环境友好的生物修复技术迫在眉睫。放线菌,尤其是链霉菌属(Streptomyces),因其非凡的代谢多样性而备受关注。它们不仅是抗生素、酶类等重要生物活性物质的主要生产者,还展现出对多种环境胁迫(包括重金属毒性)的强大适应能力。然而,相较于其他细菌,放线菌次级代谢产物与其胁迫响应之间的关联尚未得到充分探

    来源:World Journal of Microbiology and Biotechnology

    时间:2025-12-03

  • 自掺杂生物分泌物再生废催化剂:一种用于废水高级氧化的铜基纳米单原子位点催化剂

    在石油化工、能源和环境修复等领域,多相催化剂的广泛应用伴随着大量废催化剂的产生。以废水处理中常用的臭氧化催化剂为例,中国每年更换的催化剂超过120万吨,处理这些危险固体废物的成本超过4亿美元。废催化剂若直接填埋,不仅占用土地资源,还可能浸出重金属等污染物,造成二次环境风险。传统的再生方法(如原位气水反冲洗)虽能部分恢复活性,但往往伴随稳定性差、二次污染等问题。因此,开发一种既能高效恢复催化剂活性,又具备良好稳定性的绿色再生策略,已成为环境催化领域亟待突破的难题。有意思的是,研究人员在分析废臭氧催化剂时发现,其表面和孔隙中沉积了大量的生物分泌物——主要是微生物胞外聚合物(EPS)。这些EPS来源

    来源:Nature Communications

    时间:2025-12-03

  • 打破高熵合金表面对称性:压缩应变调控提升氧还原反应性能

    随着全球能源与环境危机的加剧,阴离子交换膜燃料电池(AEMFCs)因其高能量效率和零污染排放的特性,被视为一项极具前景的可持续能源技术。然而,其广泛应用受到阴极氧还原反应(ORR)缓慢动力学的严重制约。ORR过程中,含氧中间体在铂(Pt)基催化剂表面的强吸附会占据大量活性位点,阻碍质子和电子转移,导致反应过电位高,不得不使用大量昂贵的Pt来加速反应。究其根源,氧物种的吸附强度与Pt的d带中心位置密切相关,因此,通过应变和/或配体效应来调控Pt的d电子分布以优化吸附强度,是提升ORR性能的理想途径。传统上,构建Pt-M(M为过渡金属)合金是利用配体效应增强ORR活性的有效策略。然而,这类合金中M

    来源:Nature Communications

    时间:2025-12-03

  • 氧介导高均匀塑性:破解α-β钛合金强度-均匀伸长率权衡新策略

    在航空航天、国防军工和生物医疗等高端装备领域,钛合金因其优异的比强度和耐腐蚀性成为不可替代的关键材料。然而,其发展长期受限于一个比传统强度-塑性矛盾更为棘手的根本性难题:随着屈服强度的提升,均匀伸长率会急剧下降至仅有个位数百分比。这意味着高强度钛合金构件在服役过程中一旦发生塑性变形,会迅速出现应变局部化而导致早期失效,严重制约结构可靠性。更令人担忧的是,高氧含量通常被视为钛合金的"毒药",会加剧脆化倾向。西北工业大学沈江华团队与合作者在《Nature Communications》发表的最新研究,颠覆了这一传统认知。他们巧妙地将高氧含量转化为性能优势,开发出兼具超高强度和高均匀塑性的α-β钛合

    来源:Nature Communications

    时间:2025-12-03

  • 高压下La3Ni2O7-δ的超导能隙结构揭示:安德烈夫反射光谱研究证实强耦合双能隙特性

    在探索高温超导机制的征程中,镍酸盐家族近年来崭露头角。2023年,科学家们在双层结构的La3Ni2O7-δ材料中发现了接近80开尔文的超导转变温度,这一发现立即将镍酸盐推向了高温超导研究的前沿。然而,由于高压环境下直接探测超导配对机制的极端困难,关于该材料超导能隙对称性和结构的争论一直悬而未决——它究竟是像铜基超导体那样的d波配对,还是类似铁基超导体的s波配对?抑或具有更复杂的混合对称性?这个问题的答案对于理解镍酸盐的超导机理至关重要。为了解决这一难题,吉林大学、中山大学等机构的研究团队在《Nature Communications》上发表了创新性研究。他们成功在超过20吉帕的高压下对La3N

    来源:Nature Communications

    时间:2025-12-03

  • 利用结构无序打造全角域高Q准束缚平带:开启宽角光子器件新范式

    论文解读“把光牢牢锁进芯片”是纳米光子学的终极梦想之一。传统高Q共振依赖高品质因子束缚态在 continuum(BIC),却像挑剔的舞伴——只在特定入射角起舞,稍有偏离便泄光失谐;工艺粗糙更让它“碎一地”。能否让芯片上的光场既长寿又“佛系”,对任意角度都来者不拒?北京理工大学张向东团队与复旦大学石磊组合作,在《Nature Communications》给出惊喜答案:请“无序”出山,反而能让全角域同时享受准BIC级超高Q值。研究缘起2013 年 Hsu 等首次实验演示二维光子晶体板 BIC,掀起高Q器件热潮。然而准BIC 的 Q 值随动量偏移急剧下滑,且受限于工艺缺陷,实用场景“见光死”。后续

    来源:Nature Communications

    时间:2025-12-03

  • 基于光纤布拉格光栅的千米级光力学传感器网络实现高灵敏度磁场探测

    在物联网、智能城市和资源勘探等领域,传感器网络发挥着越来越重要的作用。然而,传统传感器网络在灵敏度、抗干扰能力和传输距离等方面面临诸多挑战。近年来,腔光力学(cavity optomechanics)技术的发展为超高灵敏度传感带来了新机遇,通过光学和机械共振的增强效应,可以实现对微小扰动的高度敏感检测。但现有光力学传感器存在光纤集成困难、偏振依赖性等问题,制约了其在实际传感网络中的应用。近日发表于《Nature Communications》的研究突破性地构建了千米级光力学传感器网络,成功将多个光纤光力学传感器集成到标准单模光纤中。该网络利用商用光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grat

    来源:Nature Communications

    时间:2025-12-03

  • 室温下β-砷化镓氧化物中单光子发射的发现与缺陷起源研究

    在量子信息技术飞速发展的今天,单光子源作为量子通信、量子计算和量子传感的核心元件,其性能提升已成为领域关注焦点。传统单光子发射器往往需要极低温度环境才能稳定工作,这严重限制了其实际应用范围。宽禁带半导体材料因其能容纳稳定的点缺陷而成为实现室温单光子发射的理想平台,近年来在金刚石、碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)等材料中相继发现单光子发射现象,然而在具有更宽禁带宽度(∼4.9 eV)的β相三氧化二镓(β-Ga2O3)中,室温单光子发射的实现仍属空白。这种新型超宽禁带半导体材料因其优异的电学特性和热稳定性,在功率电子器件领域展现出巨大潜力,但其在量子光子学应用方面的潜力尚未被充分挖掘。β-Ga2

    来源:Nature Communications

    时间:2025-12-03

  • 晶界缓冲调控拉伸应变提升柔性钙钛矿太阳能电池性能

    柔性电子设备因其在建筑一体化光伏、无人机、智能汽车和可穿戴电子设备等非平面领域的应用潜力而受到越来越多的关注。其中,柔性钙钛矿太阳能电池(flexible perovskite solar cells, f-PSCs)因其高能量质量比、高效率和适用于低温加工等优点已成为研究热点。目前,通过对钙钛矿薄膜和器件的各种调控,报道的f-PSCs的最高光电转换效率(power conversion efficiency, PCE)已达到25%。然而,由于钙钛矿薄膜中残余宏观或微观应力的热机械行为、其多晶特性以及较差的界面接触,大多数f-PSCs仍然难以在光伏性能和机械柔韧性之间取得平衡。钙钛矿材料(AB

    来源:Nature Communications

    时间:2025-12-03

  • 通过调控析出相设计增强铝合金抗氢脆性能的新策略

    氢被誉为未来能源的希望之星,但在金属材料中却扮演着"隐形杀手"的角色。氢脆(Hydrogen Embrittlement, HE)现象长期困扰着航空航天、交通运输等关键领域的高强度材料应用。特别是在铝合金中,即使几个ppm的氢含量就足以引发灾难性断裂。传统上,人们尝试通过引入高密度析出相来捕获氢原子,但遗憾的是,许多析出相并不能牢固地束缚氢,导致氢仍然在晶界等关键区域聚集,最终引发材料失效。更棘手的是,铝合金中往往同时存在多种稳定和亚稳析出相,例如2xxx系列中的GP区-θ″-θ′-θ-Al2Cu序列,以及7xxx系列中至少15种η相。实验上要快速识别并生成既能强化材料又能强力捕获氢的析出相极

    来源:Nature Communications

    时间:2025-12-03

  • 卤化物同步插入调控实现高效稳定宽带隙钙钛矿光伏器件

    在追求更高效率太阳能电池的道路上,科学家们将目光投向了串联太阳能电池(Tandem Solar Cells)。这种电池通过叠加不同带隙的材料,可以更充分地利用太阳光谱。其中,宽带隙(Wide-Bandgap, WBG)钙钛矿材料因其理想的光学特性,被视为串联电池顶部电池的明星材料。然而,理想很丰满,现实却很骨感。与常见的甲脒铅碘(FAPbI3)钙钛矿体系相比,宽带隙钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells, PSCs)存在着严重的效率损失,其能量转换效率(Power Conversion Efficiency, PCE)损失超过20%,这严重制约了其实际应用。问题的根源在

    来源:Nature Communications

    时间:2025-12-03

  • 纳米尺度还原位点选择性氧调控促进过氧化氢光合作用

    利用太阳能驱动过氧化氢(H2O2)光合作用是一种极具前景的绿色合成技术,但长期以来其效率受到一个固有矛盾的制约:氧气还原反应(ORR)需要高浓度氧气,而高氧环境又会抑制水氧化反应(WOR)。这种此消彼长的关系在传统光催化剂中难以调和,因为氧化还原位点通常共存于同一纳米颗粒表面。如何在纳米尺度实现氧气浓度的精准调控,成为突破该技术瓶颈的关键挑战。针对这一科学难题,浙江大学褚驰恒团队与潘振华团队合作在《Nature Communications》发表了最新研究成果。研究人员创新性地提出了一种纳米组装策略,通过晶面选择性氧调控成功解决了光催化H2O2合成中的矛盾问题。研究团队主要采用了以下关键技术方

    来源:Nature Communications

    时间:2025-12-03

  • 基于不可交换离子插层的蛭石膜实现可调离子选择性新机制

    在废水处理和贵重金属回收等领域,能够精确区分相同电荷离子的分离膜技术一直被视为“圣杯”。传统认知中,实现同电荷离子选择性分离的关键在于构建亚纳米尺度的精确孔道。二维材料层状膜(如氧化石墨烯GO、MXene等)因其可调控的层间距而备受关注,然而这些材料在水环境中普遍存在溶胀现象,导致层间距扩大而丧失离子选择性。虽然通过机械限域或阳离子预插层策略可在一定程度上控制溶胀,但如何构建兼具结构稳定性和可调选择性的膜材料仍面临巨大挑战。在这一背景下,天然粘土材料蛭石展现出独特优势。蛭石由带负电的铝硅酸盐层片构成,层间存在可交换的天然阳离子(如Mg2+)。通过离子交换可灵活调控层间距,但这种易交换性也导致膜

    来源:Nature Communications

    时间:2025-12-03

  • 原子力谱揭示表面限域环状氢键中质子排列的异常旋转对称性破缺

    在自然界的神奇舞台上,氢键如同微观世界的"魔术手",主导着从DNA双螺旋的稳定到水分子奇特性质的众多现象。然而,这颗看似简单的质子(氢原子核)却隐藏着深刻的量子秘密——由于其极轻的质量,核量子效应会显著影响质子在氢键中的行为。传统认知中,质子在氢键中通常位于供体原子附近,但量子力学原理预示,在特定条件下质子可能"分身"于供体与受体之间,形成量子离域态。这种非经典行为对理解酶催化、质子传输等生命过程至关重要,但直接观测原子尺度的质子排列及其量子特性一直是科学界的重大挑战。近日,发表于《Nature Communications》的一项研究突破了这一瓶颈。中国科学院物理研究所吴克辉、张依琪团队与合

    来源:Nature Communications

    时间:2025-12-03

  • 氨诱导合成策略实现高性能锰基层状氧化物钠离子电池正极材料

    随着全球对可持续能源存储需求的日益增长,钠离子电池(Sodium-Ion Batteries, SIBs)因其钠资源丰富、成本低廉等优势,被视为锂离子电池的有力替代者。然而,钠离子电池的商业化进程在很大程度上受制于其正极材料的性能。在众多候选材料中,P2型锰基层状过渡金属氧化物(Layered Transition-Metal Oxides, LTMOs)因其高理论容量、组成灵活性和结构适应性而备受关注。这类材料的结构与锂离子电池中常用的层状氧化物相似,这意味着现有的锂电生产线有望较容易地改造用于钠电材料生产,从而降低产业化门槛。但遗憾的是,大多数锰基LTMOs正极材料仍面临循环稳定性差和可逆

    来源:Nature Communications

    时间:2025-12-03

  • 教育测评中基于贝叶斯联合建模的动态潜在能力与反应时间分析

    在教育测评领域,如何准确评估学生的能力一直是研究者关注的核心问题。传统的测评方法主要依赖于学生对测试题目的回答是否正确,而学生答题所花费的时间这一重要信息往往被忽视。这就像我们只关注考试分数,却忽略了学生为了解出每道题目付出的思考时间。随着计算机化测试的普及,教育工作者能够轻松记录每个学生的答题时间,这为更全面地理解学生的学习过程提供了新的机遇。在真实的教育场景中,比如EdSphere这样的个性化读写学习平台,数据收集过程比传统纸笔测试复杂得多。学生可以在不同时间参加测试,测试间隔不规则,甚至同一天可能参加多个测试。更特别的是,EdSphere采用"自动生成完形填空"项目,即使两个学生选择阅读

    来源:Psychometrika

    时间:2025-12-03

  • 近着丝粒至端粒单倍型基因组:湄公河重要经济鱼类Hypsebarbus vernayi的高质量参考基因组解析

    在鱼类基因组学研究飞速发展的今天,高质量参考基因组的缺乏仍是制约许多经济鱼类遗传育种研究的关键瓶颈。湄公河流域的重要食用鱼类Hypsibarbus vernayi(2n=50)作为当地潜在的水产养殖新品种,其基因组资源的缺失严重阻碍了分子育种进程。随着长读长测序技术的突破,着丝粒至端粒(Telomere-to-Telomere, T2T)和单倍型解析(haplotype-resolved)基因组已成为基因组学研究的新标准,为解析基因组复杂区域(如着丝粒、串联重复序列等)提供了全新视角。然而,非灵长类脊椎动物中此类高质量基因组仍较为稀缺。为解决这一科学问题,由王治邦、高瑜等研究人员组成的团队在《

    来源:Scientific Data

    时间:2025-12-03

  • 四指马鲅(Eleutheronema tetradactylum)近端粒到端粒基因组完成图:为进化研究与育种保护提供新范式

    在广阔的印度-西太平洋海域,一种名为四指马鲅(Eleutheronema tetradactylum)的广盐性鱼类因其独特的四丝状胸鳍和高速生长特性,成为 aquaculture(水产养殖)的重要经济物种。然而,过度捕捞与栖息地退化使其被世界自然保护联盟(IUCN)列为近危物种。尽管已有研究关注其种群结构、疾病防控及繁殖生物学,但基因组资源的匮乏严重限制了从分子层面揭示其适应机制与遗传潜力的探索。为突破这一局限,广东海洋大学研究团队在《Scientific Data》发表了四指马鲅的首个近端粒到端粒(Telomere-to-Telomere, T2T)基因组完成图。研究通过PacBio Hig

    来源:Scientific Data

    时间:2025-12-03

  • 雌性卵形鲳鲹(Trachinotus anak)端粒到端粒单倍型分相基因组的完整组装与分析

    卵形鲳鲹(Trachinotus anak)是我国海水养殖产量最高的鱼类之一,因其肉质鲜美、生长迅速、适应性强而备受青睐。然而,尽管其养殖规模不断扩大,基因组学研究却长期受限于现有基因组组装的高度碎片化和不完整性。此前发布的多个版本仅达到染色体水平,存在大量间隙,且缺乏完整的端粒结构,严重制约了分子育种、功能基因挖掘和进化生物学研究的深入。为此,广东海洋大学等单位的研究团队在《Scientific Data》上发表了最新研究成果,成功构建了雌性卵形鲳鲹的首个端粒到端粒(Telomere-to-Telomere, T2T)、单倍型分相(haplotype-resolved)基因组,为这一重要经济

    来源:Scientific Data

    时间:2025-12-03

  • 两种高致病性原藻的高质量基因组破译:Prototheca bovis SH08 与 Prototheca ciferrii SH13 基因组图谱及其生物学意义

    在微生物世界中,有一类特殊的无叶绿素微藻——原藻(Prototheca),它们虽然失去了光合作用能力,却演化成为能够感染人类和动物的机会性病原体。近年来,随着免疫抑制人群的增加和诊断技术的进步,原藻感染的报道呈上升趋势,已成为一个不容忽视的公共卫生问题。原藻属微生物属于绿藻门(Chlorophyta)、共球藻纲(Trebouxiophyceae)、小球藻科(Chlorellaceae),广泛分布于全球各种环境中。目前已有18个原藻物种被报道,其中Prototheca wickerhamii是引起人类感染的主要病原体,而Prototheca bovis和Prototheca ciferrii则主

    来源:Scientific Data

    时间:2025-12-03


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