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内容来源：合毅科技所属栏目：热点更新日期：2024-12-03

论文传送

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【研究讨论纤维素导电水凝胶的性能和传感相关性】近日，陕西科技大学轻工科学与工程学院（柔性电子学院）张素风教授团队在多功能传感器设计及应用方面取得进展，系统综述了纤维素导电水凝胶的结构特征、材料构成和制备方法，相关研究成果发表在Advanced Fiber Materials上。论文传送门☞网页链接导电水凝胶因其可调的机械性能和稳定的导电性，成为柔性传感器开发的重要基础材料。在制备“绿色”、高性能柔性传感器的过程中，源自天然纤维素的柔性水凝胶因其独特的可再生、低成本、易改性和机械性能，其结构和功能设计正引起越来越多的关注。本团队系统综述了纤维素导电水凝胶的结构特征、材料构成和制备方法，重点讨论了纤维素导电水凝胶的性能、增强策略和传感特性之间的相关性。最后，对纤维素导电水凝胶目前面临的挑战及应用前景进行了展望。（来源：中国科学报严涛）

【新方法助力跨能量尺度原子核结构研究】中国科学院院士、复旦大学教授马余刚团队和纽约州立大学石溪分校教授贾江涌团队合作，在RHIC-STAR国际合作组，首次基于高能重离子碰撞方法成像原子核结构并取得重要突破。11月7日，相关研究发表于《自然》。《自然》同期在“新闻和观点”“博客”特评专栏等对该文进行亮点介绍和重点推介。论文传送门☞网页链接自1911年卢瑟福根据𒒥퐥﹥ŽŸ子散射实验建立原子核式结构以来，原子核的几何学形状、核内蕴含的基本相互作用力与动力学对称性一直是原子核有限多体量子系统及强作用统计物理研究的重要前沿课题之一。研究人员将两束重离子加速至接近光速并使其发生对撞，从而产生退禁闭的夸克胶子等离子体（QGP）。普遍认为，QGP是对应于宇宙大爆炸之后几个微秒的存在形态，QGP流体经过膨胀冷凝和强子化后，产生大量末态强子。末态强子的动量空间多粒子关联与碰撞初始原子核的形状及核子的多体关联整体相关。这一过程类似高速摄像机的快门拍照，能够实现逆向瞬时成像原子核形状。研究团队以接近球形的金核-金核碰撞为基准，对原子核结构特征进行精准成像，定量提取了铀核-铀核碰撞中铀-238原子核的四极轴对称形变（）和三轴形变（𜉧𛓦ž„信息。结果显示，在相对论能量下，原子核会发生洛伦兹收缩，相互作用持续时间为幺秒尺度（约10-24秒），远低于实验室系下原子核量子涨落的时间尺度（约10-21 秒）。具有奇特结构的原子核在极端中心对撞区间会呈现不同的碰撞构型，这将影响初态能量沉积以及能量密度分布在QGP几何空间中的各向异性分布。研究团队同时探索了末态强子的集体流等三种不同的软探针观测量，并比较了两种不同的流体动力学模型，精确约束并定量提取了铀-238原子核的四极轴对称形变和轴对称破缺三轴形变的大小。研究团队发现，铀-238原子核基态具有较大的椭球形轴对称四极形变，与传统的低能实验测量和理论研究基本一致，为成像原子核结构提供了一种全新方法。此外，研究团队证实了铀-238具有微小的轴对称破缺三轴形变自由度。研究团队表示，这项跨能量尺度的原子核结构研究，有助于探讨核合成、核裂变及无中微子双贝塔衰变等重大基础科学问题，推动高能重离子碰撞、低能核物理和核天体物理交叉领域的发展，并深化人们对夸克胶子等离子体初态几何、原子核基本性质和宇宙元素起源等基本科学问题的理解，还为约束和改进核理论模型及其计算精度提供重要参考。论文中使用的研究方法后续可应用于欧洲核子中心LHC、下一代核物理大科学装置-美国电子离子对撞机EIC、我国强流重离子加速器装置HIAF等大科学装置的相关研究，有助于继续拓宽跨能量尺度原子核物理的前沿交叉。（来源：中国科学报江庆龄）

【使用互联网或能提升50岁以上人群幸福感】香港大学数据科学研究院和药理及药剂学系副教授张清鹏与合作者研究发现，在23个国家50岁以上人群中，使用互联网或与更高的生活满意度、自我报告健康状况更佳和较少抑郁症状相关。研究结果对公共卫生政策和实践有潜在影响，特别是在老龄化和精神卫生服务有限的国家。相关研究11月19日发表于《自然-人类行为》。论文传送门☞网页链接在2019年，全球55岁及以上的人群中约有14%遭遇了精神健康问题，如抑郁。过去的研究认为使用互联网与较差的精神健康相关，特别是在较年轻的人群中。但互联网也是健康信息和社会联系的一个来源，这对中年及以上人群的幸福感很重要。迄今为止，我们对互联网使用和全球中老年人群的幸福感之间的关联所知较少。张清鹏与合作者分析了美国、英国、中国、墨西哥和巴西等23个国家87559名年逾50的人的数据，追踪时间中位数为6年。他们发现使用互联网——包括收发电子邮件、购物、预订旅行以及搜索信息——与较高的生活满意度、较少的抑郁症状以及较好的自我报告健康状况相关。在美国、英国和中国，使用互联网的参与者比不用的人抑郁症状更少。但在各国，互联网的使用频率与心理状况较差的风险之间没有可靠的联系。研究者提出，50岁以上的人使用互联网可以促进社交互动，降低孤独感（这是这一人群的一个主要公共卫生问题），并使他们能够接触到信息和服务，这又能反过来提供情绪支持和医学建议。但他们承认还需要进一步研究来确定使用互联网和这些人群的幸福感是否存在因果联系，并研究如年龄、性别和使用互联网频率等人口统计学因素的作用。（来源：中国科学报冯维维）

【电动塑料或为新一代植入物和可穿戴技术打开大门】一款像苹果手表一样监测你的步数和心跳的薄型手环，一件有内置空调、让你保持凉爽的衣服，一种比笨重的起搏器更有助于心脏的柔软植入物……通过将被称为肽的氨基酸短链与聚合物塑料片段结合，研究人员创造了一种新型电活性材料的前景。 10月9日，一项发表于《自然》的研究报道了这种“电动塑料”，它可以存储能量或记录信息，为自供电可穿戴设备、实时神经接口以及比现有技术更好地与身体融合的医疗植入物打开大门。论文传送门☞网页链接大多数电子材料都是刚性的，或者含有有毒金属，这使得设计符合人体或可嵌入组织内的设备变得困难。一种名为聚偏二氟乙烯（PVDF）的聚合物是可用于电子设备的几种软塑料之一，该塑料于20世纪40年代被发现。它具有极性结构，在受到外部电压刺激时会改变其方向——在化学上，这相当于翻转电子位。然而，这些“铁电”性质并不稳定，在较高温度下会消失。这种塑料需要高电压来切换极性，这使得其操作耗能更高。美国西北大学材料科学家Samuel Stupp和同事认为他们可以改善PVDF的性能。该团队将肽与小的PVDF片段连接起来，这些片段自然组装成长而柔软的带状物。然后这些分子结合成束，排列成一种电活性材料。“值得注意的是，自组装过程是由加水触发的。”Stupp说。这种新材料突破了PVDF的局限性。它切换所需的电压是其他铁电材料的1/100，使其成为低功耗应用的理想选择。它在110℃的温度下仍能保持铁电性能，比其他PVDF材料保持稳定的温度高约40Ⰳ。新材料可以通过电切换每个条带的极性来存储能量或信息。由于每个条带末端的肽可以连接到神经元或其他细胞上的蛋白质，这些分子可以记录来自大脑、心脏或其他器官的信号，或者对它们进行电刺激。Stupp说，通过使用超声波等低功率技术对分子进行“充电”，这种材料可用于刺激神经元，作为慢性瘫痪的治疗方法。论文作者之一、西北大学电力工程师杨洋（音译）指出，PVDF具有生物相容性，这使其成为可以从体外无线控制的软植入物的候选材料。尽管PVDF无毒，但一些研究人员对其对环境的长期影响持谨慎态度。含氟化合物在环境中可存在数百年——这是欧洲提议禁止PVDF的原因之一。未参与该研究的美国明尼苏达大学双城分校的环境工程师William Arnold表示，微生物可能将PVDF片段分解成三氟乙酸，这是一种最近受到关注的污染物。此外，他补充说，为了制备新材料，Stupp团队使用了一种全氟和多氟烷基物质分子——另一种与环境和人类健康问题有关的长效含氟化合物。到目前为止，Stupps团队只对分子进行了小规模的评估。未参与这项研究的美国北卡罗来纳大学教堂山分校的化学家Frank Leibfarth说，扩大规模需要将水悬浮结构沉积在设备上，而不改变它们。不过，他说，“与其他有机聚合物相比，这一进步实现了许多有吸引力的特性。” 尽管面临挑战，Stupp仍然相信肽和PVDF的结合是成功的秘诀。“这篇论文的概念比偏氟乙烯广泛得多。”他说，“可能还有其他不含氟的可能性。”他希望这种材料代表一个未来的开始。（来源：中国科学报文乐乐）

【新型固态胺吸附材料可用于二氧化碳捕集】近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员张海军、研究员陈吉平团队在固态胺二氧化碳捕集领域取得新进展。团队利用分子自组装在介孔泡沫硅表面键合两种不同链长的偶联剂，构建了有序的“口袋结构”，该结构使得有机胺能暴露更多位点，提高了胺效率和聚乙烯亚胺的可及性。相关成果发表在《先进功能材料》。论文传送门☞网页链接碳捕集是应对气候变化的重要技术路径之一，通过从大气环境或工业排放源捕集二氧化碳，可减缓全球气候变暖，促进社会可持续发展。相比于液态胺吸附二氧化碳，固态胺基气固吸附法具有低能耗、高吸附容量、不腐蚀设备和环境友好性等优势，被视为具有重要工业应用潜力的二氧化碳捕集技术。目前，包括加拿大、瑞士、美国等多家企业和研究机构已经建立了商业示范级别的固态胺直接空气捕集二氧化碳工厂。本工作中，团队通过结构设计和利用分子自组装，在载体表面形成“口袋结构”，暴露更多的胺位点从而提高了PEI的胺效率。团队所得吸附剂表现出高胺效率，在干燥的10 vol.%二氧化碳条件下达到0.37，此前已报道的固态胺材料的胺效率一般为0.1至0.3，并且表现出出色的循环稳定性，干燥二氧化碳再生条件下每次循环性能下降0.5%，在50Ⰳ下吸附饱和仅需要15分钟。第一性原理计算结果证明，“口袋结构”使得PEI从链状构型变为弯曲构型，降低了对二氧化碳的吸附能，有利于吸附过程的发生。（来源：中国科学报孙丹宁）

【“仿生心脏”微应力泵助力钠离子快速传输】近日，大连理工大学教授胡方圆在钠离子电池关键材料创制方面取得进展，揭示了电极电势诱导液态金属界面张力变化的构效关系，阐明了微应力场促进Na+传输的新机制，构筑了新型高性能的电化学储能器件。相关成果发表在《能源与环境科学》上，并被遴选为当期的封面论文。论文传送门☞网页链接胡方圆等人受到心脏泵血机制的启发，提出了微应力泵促进离子流传输的新策略，促进了Na+快速传输，揭示了电极电势诱导液态金属界面张力变化的构效关系，阐明了微应力场促进Na+传输的新机制。团队在电化学过程中通过电压变化调控液态金属规律性收缩/扩张，作为微应力泵来模拟心脏节律性跳动过程，从而类似加速血流泵出现象而改善离子流传输过程，起到了通过应力场加快离子传输速率的作用。结合微型传感器原位监测技术，阐明了液态金属基电极材料的应力与电化学性能之间的构效关系。构筑出Ah级软包电池，在1C电流密度下经过500次循环充放电过程后，其容量保持率为90.2%。该工作阐述了液态金属界面张力与电极电势之间的关系，揭示了电极电势对Na+电化学传输速率的影响规律。在还原反应过程中，电极电势降低，液态金属的界面张力加快了Na+向内的传输速率。在氧化反应过程中，电极电势增加，液态金属表面电荷密度增大，界面张力下降，加快了Na+向外的传输速率。（来源：中国科学报孙丹宁）

【研究者首次提出材料的自适应光致变色功能】近日，电子科技大学光电科学与工程学院教授郑永豪/王东升课题组报道了材料的自适应光致变色功能，成果发表于《科学进展》。论文传送门☞网页链接这项研究首次提出了材料的自适应光致变色（self-adaptive photochromism, SAP）功能，即材料的颜色可以随所处环境变化，并始终与环境保持一致。在黑暗中，材料在整个可见光区域显示出均匀的吸收带，表现为黑色；在特定波长的环境光照射下，对应波长的吸光度会降低，从而在吸收谱中产生一个缺口，使得材料转变至环境的颜色。在实际应用中，SAP材料被放置在红色（仙客来）、绿色（黄金葛）和黄色（银杏）的灌木丛和不同颜色的亚克力盒子中。灌木丛和亚克力盒子中的反射和透射的光线诱导了SAP材料的光致变色和伪装。此外，SAP材料能够模仿周围不同颜色的图案。重要的是，SAP可以以涂料的形式进行应用，实现固体材料表面的自适应伪装。自适应光致变色材料的提出，为伪装、加密等领域带来了全新的发展可能性。（来源：中国科学报杨晨）

【最古老轮子是干这事的】在以色列北部出土的一组1.2万年前的穿孔鹅卵石可能是已知最古老的手工纺轮，这种纺织技术或许最终激发了人类发明轮子的灵感。相关论文11月13日发表于《公共科学图书馆-综合》。论文传送门☞网页链接论文通讯作者、以色列希伯来大学的Talia Yashuv说，新发现的石制工具代表了人类早期基于轴的旋转技术，比第一辆手推车早数千年。“当你回溯6000年前第一个车轮时，会发现它并不是凭空出现的。研究交通工具和轮子的功能演变很重要。” Yashuv和希伯来大学的Leore Grosman研究了从Nahal Ein Gev II遗址出土的113块部分或完全穿孔的石头，这是一个位于加利利海以东的古村落。自1972年以来，考古学家一直在发掘这些主要成分是石灰岩的文物，它们可能是由附近海岸的生鹅卵石制成的。三维扫描显示，鹅卵石上的孔是用燧石手钻从两侧钻到一半的。与现代钻头不同的是，它留下了一个狭窄而扭曲的锥形形状。这些孔的直径为3到4厘米，通常穿过鹅卵石的重心。 “从两侧钻孔有助于平衡石头，使其旋转更稳定。一些部分穿孔的石头有偏离中心的孔，这表明它们可能是错误的，就被丢弃了。”Yashuv说。研究人员一开始觉得，这些平均重9克的石头太丑了——不可能是装饰的珠子，也太轻、太脆弱了——不可能用作捕鱼砝码。它们的大小、形状和孔周围的平衡使研究人员确信这些石制工具是纺轮。为了验证假设，研究人员用遗址附近的鹅卵石和燧石制作了复制品。然后，他们请传统手工艺人Yonit Kristal试着纺亚麻。 Yashuv说：“真的很惊讶它们能运转起来，因为它们并不是完美的圆形。但实际上，只需要将孔定位在物品的中心，就能平衡并运转了。” Yashuv表示，如果这些穿孔鹅卵石真的是轮子，那它们就是最古老的纺轮。这一发现表明，在大约5500年前发明制陶轮和推车轮之前，人们早已试验旋转技术几千年了，而纺轮可能有助于这些发明。然而，法国蔚蓝海岸大学的Carole Cheval却认为，这些穿孔鹅卵石更像陀螺，而不是轮子。“这项研究缺乏揭示使用痕迹的微观数据，因为随着时间的推移，纱线会在石头上留下痕迹。”Yashuv回应称，痕量分析“超出了当前研究的范围”。（来源：中国科学报王方）

【肥胖“记忆”写在细胞里】减肥为何容易出现反弹？瑞士科学家发现，这与细胞里的肥胖“记忆”有关。通过小鼠和人类细胞实验发现，在减重以后脂肪组织通过细胞转录和表观遗传变化，保留着肥胖的“记忆”，从而增加体重反弹的几率。相关研究11月19日发表于《自然》。论文传送门☞网页链接治疗肥胖和改善健康的一个主要目标是减轻体重，预防继发并发症如2型糖尿病或脂肪肝等。注重节食和生活方式改变的策略常常只能带来短期减重，减掉的体重可能会随着时间推移慢慢反弹——这就是所谓的“溜溜球效应”。这一问题似乎是由某种肥胖记忆引起的，但造成这一作用的机制尚不清楚。苏黎世联邦理工学院的Ferdinand von Meyenn和同事发现，人类和小鼠的脂肪组织细胞在体重明显减轻后仍然保留了转录变化。通过比较18名非肥胖症患者和20名患有肥胖症、经减肥手术减重（BMI至少减少25%）的参与者减重前后脂肪组织细胞的RNA序列，他们找出了这些变化。研究人员对瘦小鼠、胖小鼠和曾经胖过的小鼠（肥胖然后减重的小鼠）也进行了类似分析。在小鼠中，他们还发现了表观遗传变化和转录变化，这些变化似乎与减重后持续的一些代谢过程（如脂肪酸生物合成和脂肪细胞形成）受损有关，作者认为这可能导致了节食后体重反弹。研究者表示，这些发现或有助于解释节食或其他减重策略后经常出现的反弹问题，即减重者减掉的体重又恢复了，且或有助于为未来的体重管理策略提供信息。未来以脂肪和其他潜在细胞的这些变化为靶标，或可改善长期体重管理和健康结局。（来源：中国科学报冯维维）

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