• 低温原位制备可逆直写逻辑电路与器件：突破超导量子计算互联瓶颈的新策略

  在追求更高性能计算系统的道路上，超导量子计算正展现出巨大潜力，但一个棘手难题始终困扰着研究人员——如何实现低温超导器件与室温环境之间的高效信号传输？这个被称为"布线瓶颈"的问题不仅增加了系统复杂度，更严重制约了量子计算系统的规模化扩展。每当需要在极低温环境下增加新器件时，就必须引入更多的室温接口和连接线，这不仅会引入噪声和热干扰，还使得系统变得臃肿不堪。传统的解决方案往往需要在不同温度区域间建立复杂的连接网络，但这些方法在面临大规模集成时显得力不从心。正是在这样的背景下，中国科学技术大学的研究团队在《Nature Communications》上发表了一项突破性研究，他们开发出一种在低温环境下

  来源：Nature Communications

  时间：2025-09-30

• 碱性处理增强钙钛矿量子点导电覆盖层实现18.3%认证效率太阳能电池

  钙钛矿量子点（Perovskite Quantum Dots, PQDs）因其可调带隙、高光吸收系数和缺陷容忍度等优异特性，在下一代光伏技术中展现出巨大潜力。特别是铯/甲脒铅碘（Cs/FA PbI₃）PQDs，其带隙接近Shockley-Queisser理论极限值（约1.34 eV），被认为是实现高效太阳能电池的理想材料。然而，PQDs的实际应用仍面临一个关键挑战：在层间冲洗过程中，传统的酯类反溶剂（如甲基乙酸酯）在环境条件下水解效率低下，难以有效取代PQDs表面原始的长链绝缘配体（如油酸，OA），导致表面形成大量空位缺陷，电荷传输受阻，并引发颗粒团聚，最终降低器件效率和稳定性。为了解决这一问

  来源：Nature Communications

  时间：2025-09-30

• 晶格膨胀抑制卤素间隙缺陷生成并提升钙钛矿太阳能电池性能

  在追求清洁能源的时代，金属卤化物钙钛矿凭借其卓越的光电性能和缺陷容忍度，成为太阳能电池领域的明星材料。然而，其产业化道路仍被不稳定性问题所阻碍——特别是在湿度、光照和温度变化下性能的快速衰减。水分子作为环境中无处不在的因素，已被证实会引起钙钛矿晶格膨胀，且这种膨胀此前被认为有益于器件性能。但晶格膨胀如何影响材料本征稳定性，尤其是缺陷生成机制，仍是未解之谜。发表于《Nature Communications》的最新研究通过精巧的实验设计和多尺度表征，揭示了晶格膨胀在抑制卤素间隙缺陷生成中的关键作用。研究人员发现，真空环境诱导水分子脱附会导致晶格收缩，进而引发卤素三聚体的形成，显著增加非辐射复合中

  来源：Nature Communications

  时间：2025-09-30

• 可扩展薄膜纳米复合阳离子交换膜的理性设计实现从复杂盐湖卤水中精准高效提锂

  在全球碳中和目标的推动下，锂作为电动汽车和工业规模储能电池的关键矿物，其需求持续攀升。除了硬岩矿石，盐湖和地下卤水中的锂资源约占全球锂需求的50-75%。然而，传统的盐湖提锂方法依赖大规模蒸发池，存在水资源消耗大、锂回收率低、化学试剂使用强度高等问题。直接锂提取(DLE)技术虽能将锂回收率提高至80%以上，但面临吸附剂长期稳定性差、化学试剂使用量大、运营成本高等挑战。电渗析(ED)作为一种电势驱动的膜过程，可在环境条件下从卤水中提取和浓缩带电物种，无需化学试剂、耗水量极低且无需外加压力，因此对DLE极具吸引力。但现有的阳离子交换膜无法将Li+与卤水中浓度通常高出数个数量级的Ca2+、Mg2+和

  来源：Nature Communications

  时间：2025-09-30

• 二维铁磁体Fe3GeTe2中临界涨落的量子传感与噪声谱研究

  在凝聚态物理领域，相变和临界现象一直是核心研究课题。当系统接近临界温度时，关联长度和关联时间会发散，产生以幂律奇异性为特征的临界现象。尽管标度理论和临界指数的研究已持续半个多世纪，但实验上直接探测这些微观参数仍面临巨大挑战——尤其是同时具备空间和时间分辨率的技术手段匮乏。二维磁性材料Fe3GeTe2（FGT）作为典型的范德瓦尔斯磁体，其从顺磁到铁磁的相变过程为研究临界行为提供了理想平台。然而，如何通过实验手段直接观测临界涨落，并建立其与标度理论的联系，仍是未解的难题。以往研究虽已通过氮空位（NV）中心探测到临界涨落的存在，但未能揭示其物理机制，更未与标度理论建立定量关联。针对这一空白，中国科学

  来源：Nature Communications

  时间：2025-09-30

• 循环金属-载体相互作用（LMSI）揭示氧化还原反应中NiFe-Fe3O4催化剂的动态界面机制

  在能源转化和化工生产领域，多相催化剂发挥着不可替代的作用，其中金属-氧化物载体体系因其优异的催化性能和可调控性备受关注。这类催化剂的核心奥秘在于金属与载体界面发生的复杂相互作用——金属-载体相互作用（MSI），它能够显著影响催化剂的活性、选择性和稳定性。传统的MSI研究主要关注强金属-载体相互作用（SMSI）和电子金属-载体相互作用（EMSI）等静态现象，然而在实际反应条件下，特别是在涉及氧化还原反应的催化体系中，界面结构往往处于动态变化中，这种动态过程的原子尺度机制至今仍未被完全揭示。近年来，环境透射电子显微镜（ETEM）技术的发展为实时观察催化剂在工作状态下的结构演变提供了可能。研究人员已

  来源：Nature Communications

  时间：2025-09-30

• 面向火星殖民的膜基萨巴捷系统：水回收与火箭推进剂生产的新策略

  随着SpaceX星舰以液态甲烷为推进剂成功实现软着陆，人类火星殖民的梦想正逐步走向现实。然而，长期太空旅行和地外定居面临一个巨大障碍：从地球发射补给物资的高昂成本。据估算，将1公斤物资送往国际空间站需耗费2.1万美元，而一名宇航员九个月火星任务所需的日常用水运输成本高达8,800万美元。更严峻的是，从火星返回地球需要约30吨液态甲烷，若从地球运输这些燃料，初始发射质量将高达500吨，成本约80亿美元。面对这一挑战，科学家将目光投向原位资源利用（ISRU）技术，其中萨巴捷反应（CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O）成为关键解决方案。该反应不仅能将宇航员代谢产生的CO2和电解水产生的H2转

  来源：Nature Communications

  时间：2025-09-30

• 石墨烯表面二维无定形冰的无核结晶原子分辨率成像揭示非经典结晶路径

  在材料科学和自然系统中，结晶过程是普遍存在的基础现象，从矿物形成到功能材料制备都发挥着关键作用。传统上，三维体相系统的结晶过程常用经典成核理论（Classical Nucleation Theory, CNT）来描述，该理论认为需要先形成临界晶核再进行生长。然而当结晶发生在二维或界面环境时，过程变得复杂且可能偏离经典理论——二维模型系统研究曾发现瞬态亚稳相和各向异性晶粒等复杂特征，暗示着非经典结晶路径的存在。对于接近二维极限的分子系统，由于实验上难以解析成核过程中的瞬态原子级结构，微观机制至今仍不明确。二维冰作为重要模型系统，其结晶机制研究面临重大技术挑战：传统衍射和散射技术只能提供宏观统计结

  来源：Nature Communications

  时间：2025-09-30

• 偶极-偶极相互作用诱导构建致密无机主导初始SEI实现高功率安时级无负极钠金属电池

  随着全球对低成本、资源丰富的新型储能系统需求日益增长，钠金属电池（SMBs）因其高理论比容量（1166 mAh g-1）和低电极电位（-2.71 V vs. SHE）被视为锂离子电池的有力替代者。特别是无负极钠金属电池（AFSBs），通过完全消除初始组装时的金属钠负极，可进一步提升全电池能量密度并简化制造工艺。然而，AFSBs在实际应用中面临严峻挑战：在高电流密度和高面容量下，钠枝晶的不可控生长和快速的容量衰减严重限制了电池的循环寿命。更棘手的是，在100%放电深度（DoD）和零钠过量（N/P=0）的条件下，钠库存的不可逆消耗会加速电池失效。这些问题的核心在于缺乏稳定的固态电解质界面（SEI）

  来源：Nature Communications

  时间：2025-09-30

• 调控ZrO2晶格氧反应性促进乙烷化学循环氧化脱氢高效制乙烯

  乙烯作为石油化工行业最重要的基础原料之一，广泛应用于聚乙烯、乙烯氧化物和醋酸乙烯等产品的生产。全球对乙烯的需求持续增长，尤其在美国和中国，年增长率约为3%。然而，传统的蒸汽裂解制乙烯方法不仅能耗高，还会产生大量二氧化碳，带来严峻的环境问题。这些挑战促使人们探索更节能的生产方法，其中乙烷脱氢（EDH）制乙烯因其潜在的高效性备受关注。与已成功商业化的丙烷脱氢（PDH）不同，乙烷的化学惰性和非氧化脱氢的热力学限制严重阻碍了其工业化应用。氧化脱氢（ODH）通过氧气将氢从乙烷中以水形式移除，可降低操作温度并减少能耗，但存在过度氧化导致乙烯选择性低的问题。化学循环氧化脱氢（CL-ODH）采用乙烷和空气交替

  来源：Nature Communications

  时间：2025-09-30

• 电子调控金属离子螯合策略促进离子液体在近常温条件下的催化性能

  在精细化工、农业化学和制药工业领域，α,β-不饱和醛类化合物的高效合成一直是一项重要挑战。传统的仲胺催化过程需要在100-210℃的高温和4.5-6.0 MPa的高压下进行，能耗高且条件苛刻。离子液体(Ionic Liquids, ILs)作为一种绿色介质和催化剂，因其可调节的阴阳离子结构和温和的反应条件而受到广泛关注，特别是在甲醛和丙醛的醛醇缩合反应中，离子液体能够在25-50℃的近环境条件下实现甲基丙烯醛(Methacrolein, MAL)的合成，而MAL是生产甲基丙烯酸甲酯(Methyl Methacrylate, MMA)的关键中间体。然而，离子液体催化仍面临两大难题：一方面，质子化

  来源：Nature Communications

  时间：2025-09-30

• 纳米四足体通过限域诱导堆积受阻效应促进高分子流体输运

  在现代材料工业中，聚合物因其优异的可加工性和可调性能成为不可或缺的基础材料。然而当分子量攀升至超高水平时（如1250 kDa），聚合物熔体粘度会呈指数级增长，加工过程中需要施加极高的剪切速率，导致能耗急剧上升。传统添加纳米粒子（NPs）的方法往往进一步增加体系粘度，甚至引发团聚和相分离等问题。如何在不牺牲材料性能的前提下降低加工粘度，成为高分子材料领域长期存在的技术瓶颈。近期发表在《Nature Communications》的一项突破性研究，揭示了纳米粒子几何形态对聚合物熔体流变行为的颠覆性影响。由印度理工学院孟买分校和马德拉斯分校联合团队发现，具有特殊四足结构的纳米粒子（nanotetra

  来源：Nature Communications

  时间：2025-09-30

• 引导相变策略实现氟化铁正极低电压滞后：锂离子电池转化反应材料新突破

  在追求更高能量密度的锂离子电池征程中，转化反应型金属氟化物正极材料因其多电子存储能力而备受关注。特别是氟化铁(FeF3)材料，其理论比能量高达1922 Wh kg-1，远高于传统插层型材料，被誉为下一代高能量密度电池的潜力候选者。然而，这类材料在实际应用中面临两个致命弱点：巨大的电压滞后（充放电曲线间的电压差）和低结构可逆性，导致能量效率低下和循环寿命短促，严重制约了其商业化进程。电压滞后和结构不可逆性问题被普遍认为源于材料在充放电过程中产生的成分不均匀性，这种不均匀性由结构重构和相位移引起。尽管研究者们尝试了多种策略，如与导电材料复合、纳米化处理等来改善反应动力学，但这些问题仍未得到根本解决

  来源：Nature Communications

  时间：2025-09-30

• 熵辅助多晶型域工程增强无铅多层电容器储能性能

  在追求环境可持续性和设备小型化的今天，高性能无铅多层陶瓷电容器（MLCCs）已成为脉冲功率系统中不可或缺的核心元件。然而，传统MLCCs面临着固有的低能量密度和欠佳的能量效率两大瓶颈，严重制约了其在电动汽车、便携式电子设备和医疗设备等领域的实际应用。特别是在弛豫铁电体（RFEs）中，极性纳米区（PNRs）之间的耦合效应会导致过早极化饱和，而高最大极化（Pm）又往往伴随着击穿强度（Eb）的下降，这种此消彼长的关系使得同时获得高储能密度（Wrec）和高效率（η）变得异常困难。近日，《Nature Communications》发表了一项突破性研究，通过创新的逐步双位点熵增策略，成功实现了无铅MLC

  来源：Nature Communications

  时间：2025-09-30

• 人工病原细胞与巨噬细胞间力学对话的机制解析及其免疫调控意义

  在复杂的生物微环境中，细胞不仅通过化学信号相互交流，力学信号的传递同样扮演着关键角色。尤其对于免疫系统中的巨噬细胞而言，它们需要不断扫描周围环境，通过直接接触感知其他细胞的力学特性并作出响应。然而，当前研究多聚焦于细胞外基质（ECM）或材料表面力学性质的影响，对真实细胞间相互作用中力学信号的解码仍面临重大挑战——如何区分多种生物物理参数的耦合效应？细胞如何精确感知并响应邻近细胞呈现的力学特性？针对这一难题，上海交通大学窦红静团队与Stephen Mann合作在《Nature Communications》上发表研究，通过构建具有仿生结构和可调刚度的类病原体人工细胞（artificial pat

  来源：Nature Communications

  时间：2025-09-30

• 晶格工程驱动激子自发解离实现聚合物光催化剂全分解水

  在迈向氢能源社会的进程中，低成本、环境友好的聚合物半导体光催化剂展现出巨大潜力。其中聚三嗪酰亚胺（Poly(Triazine Imide), PTI）作为高结晶性聚合物的代表，因其在光催化全水分解（Overall Water Splitting, OWS）中的应用前景而备受关注。然而尽管研究者通过结构和组成调控不断尝试提升其性能，PTI的OWS活性仍显著落后于SrTiO3等无机半导体。究其根源，聚合物半导体存在两大固有短板：一是体相内光生载流子的传输效率低且缺乏各向异性分离能力；二是材料表面还原位点与氧化位点空间重叠。这些问题本质上源于其极高的激子结合能（Exciton Binding Ene

  来源：Nature Communications

  时间：2025-09-30

• 氨/十二烷湍流非预混冷焰的大涡模拟研究：掺氨比对火焰特性及氮氧化物形成的影响机制

  Large-eddy simulation（大涡模拟）在LES中，流场中的大尺度涡旋直接解析，而亚网格尺度湍流效应通过建模处理[51]。通过流体域变量的低通滤波实现尺度分离，燃烧建模中实际采用质量加权的Favre滤波方案：ψ̃(t,x) = 1/ρ̄ ∫ ρ(t,y)ψ(t,y)G(t,x,y;Δ)dy其中上划线“⁻”表示滤波算子，波浪线“〜”代表Favre滤波，t表示时间，x表示空间坐标，ρ为密度，G代表滤波核函数。Experiment description（实验配置说明）计算设置对应普林斯顿大学CARAT燃烧器的湍流非预混冷焰配置[48]。如图1所示，燃烧器采用三同心流道设计：中心燃料喷

  来源：F&S Science

  时间：2025-09-30

• 异质结构Fe7S8/NiFeCuMoMn高熵合金复合催化剂的多组分协同机制及其在海水制氢中的应用研究

  Highlight异质结构Fe7S8/NiFeCuMoMn高熵合金通过多元素协同与界面电子重构，实现海水电解中析氧反应（OER）与氯析出反应（CER）的智能择形催化，为海洋氢经济提供关键材料解决方案。表征Fe7S8/NiFeCuMoMn HEA复合电催化剂扫描电子显微镜（SEM）分析清晰揭示了Fe7S8/NiFeCuMoMn高熵合金催化剂的微观形貌。扫描电镜表征显示（图1d），Fe7S8/NiFeCuMoMn高熵合金催化剂在低倍镜下与HEOs/NFCMM-HEA催化剂（图1a）形貌相似，均呈现典型的菜花状多层微观纳米结构。这种开放的三维分级多孔结构极大增加了电化学活性面积，为质量传输和气泡释放

  来源：F&S Science

  时间：2025-09-30

• A位阳离子（Sm、Y、Gd）对AMn2O5莫来石催化剂甲醇氧化性能的调控机制研究

  Flowing coking experiment为尽可能模拟RP-3在CCA应用中的结焦过程，本章采用流动实验方法。图1展示了实验装置示意图。测试装置分为五个子系统：燃料供应、加热、测试段、冷却回收和数据采集。实验设备的型号和操作范围见表1和表2。系统详情可参考相关文献。Additives工程中通常联合多种添加剂抑制结焦。通过与天津大学合作，开发了多种添加剂，包括抗氧化剂（丁基羟基甲苯，BHT）、金属钝化剂（N,N'-二亚水杨基-1,2-丙二胺）和分散剂（聚异丁烯取代丁二酸酯分散剂，PIBSAE #1–3）。测试了十种不同添加剂，结焦抑制率最高达80%，详见表4。所有实验均在5 MPa、12

  来源：F&S Science

  时间：2025-09-30

• 天然裂缝连通性对多分支井增强型地热系统（EGS）增产与热能采收的调控机制

  Highlight我们的研究结果强调，天然裂缝的几何连通性（χ）在决定压裂形态及后续生产效率中起主导作用。值得注意的是，当天然裂缝簇从下方超过渗流阈值（χc）时，压裂形态会从孤立的非平面裂缝转变为相互连接的裂缝网络，生产性能也随之从沟道化流动组织和低热提取功率转向均匀流动分布和高效的全球热回收。Conclusions本研究探讨了如何通过多分支井在EGS中创建理想路径以增强热提取，重点揭示了在不同密度、尺寸和连通性的胶结天然裂缝地质介质中，水力压裂形态（孤立裂缝或裂缝网络）的表现及其对热生产性能（更好或更差）的影响。因此，我们深入研究了天然裂缝组织在 multilateral-well EGS

  来源：F&S Science

  时间：2025-09-30

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