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来源： 发布时间：2020-01-03
新型材料
新型柔性制冷方式“扭热制冷”
南开大学药物化学生物学国家重点实验室、药学院、功能高分子教育部重点实验室刘遵峰教授团队与美国得克萨斯州立大学达拉斯分校教授、南开大学杨石先讲座教授雷·鲍曼(Ray H.Baughman)团队合作，研获的一种柔性制冷新策略——“扭热制冷”。研究成果发表于Science。研究发现，改变纤维内部的捻度可以实现降温。由于制冷效率更高、体积更小且适用于天然橡胶、钓鱼线以及镍钛合金等多种普通材料，基于这种方法制成的“扭热冰箱”也变得前景可期。此项研究成果将为降低制冷领域能源损耗提供一种新的途径。
新型二维原子晶体材料单层二硒化钒的“一维图案化”及其功能
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心高鸿钧院士团队实现了单层二硒化钒（VSe2）的一维图案化和对铂（Pt）原子的分散吸附，结合密度泛函（DFT）模拟计算研究了其结构及催化特性。相关成果发表于Nano Letters。VSe2作为过渡金属二硫族化合物中的一员，其单层被预言具有二维磁性、高导电性、电催化等诸多独特性质，是备受关注的一种新型二维材料。该项研究提供了一种调控二维材料维度、结构和物性的方法，丰富了二硒化钒作为一种新型二维材料的应用潜力，并且实现了铂原子在该一维图案化的二硒化钒上的分散吸附。这一研究结果在清洁能源、新型催化材料等领域具有潜在的应用前景。
自旋量子霍尔材料研究进展
北京大学量子材料中心杜瑞瑞教授课题组在自旋量子霍尔材料研究方面持续取得新成果。研究成果发表于Physical Review Letters。金属的磁阻振荡来自带电粒子在磁场下的朗道量子化。这一现象已被人们广泛认可，并作为一种标准的测量手段用于探测金属的费米面。该研究发现，在InAs/GaSb量子自旋霍尔绝缘体中存在能隙内的非常规磁阻振荡，并清楚地展示了这种振荡来自绝缘的体态，让人们对量子振荡和费米面有了重新的认识。另一项工作实现了在InSb（111）衬底上外延生长高质量stanene，并首次制备输运器件观察到SdH振荡。
高导热环氧复合材料制备
中国科学院宁波材料技术与工程研究所表面事业部功能碳素材料团队通力合作，使用低成本的商用聚氨酯泡沫为模板，在其表面包覆石墨烯纳米片并采用快速加热移除聚氨酯模板而得到结构完整的三维石墨烯泡沫。研究论文发表于Nanoscale。第三代半导体材料先进电子器件的功能性、集成度和功率密度的持续提高，势必会造成器件运行产生废热的高度集中。制备石墨烯三维结构是提升复合材料导热性能行之有效的方法。在石墨烯含量为6.8wt%时，环氧复合材料的导热系数达到了8.04W/mK，较纯环氧树脂提高了44倍，环氧复合材料同时保持了良好的力学性能。
利用细菌结构淀粉样蛋白开发出功能多样的蛋白图案化材料
上海科技大学物质学院材料与物理生物研究部钟超课题组利用细菌生物被膜淀粉样蛋白的鲁棒性和可基因编程的特征，开发出了新一代的多功能蛋白材料图案化布阵技术。研究论文发表于Nano Letters。研究人员利用了六氟异丙醇（HFIP）作为极性溶剂对其进行溶解，并将富含蛋白单体的HFIP溶液作为墨水，利用软刻蚀进行图案化加工，再结合甲醇进行蛋白的原位复性，最后得到结构稳定的蛋白图案。利用类似的软刻蚀技术设计并加工了基于基因工程改造的功能化CsgA纳米纤维图案，并赋予特定的功能，从而获得了若干特殊应用。
应用于锌溴液流电池的高活性氮化钛纳米棒阵列复合电极材料
中国科学院大连化学物理研究所储能技术研究部研究员李先锋、张华民团队设计、制备了一种基于氮化钛纳米棒阵列三维复合电极材料，并应用于锌溴基液流电池中，功率密度获得极大提高。研究论文发表于Advanced Materials。论文设计出了一类基于氮化钛纳米棒阵列的自支撑三维层状复合电极材料。碳毡电极作为复合电极的基底材料，其三维导电网络保证了电极的高电子传导率。氮化钛纳米棒阵列对Br2/Br-电对的高催化活性则降低了电极的电化学极化。三维层状和棒状阵列结构有助于电解液向电极内部的渗透，提高了电极的离子传输速率，从而降低了传质极化，提高了锌溴液流电池的工作电流密度。
生物材料表面调控细胞行为研究
华东理工大学刘润辉课题组系统研究并建立普适性生物材料表面活性修饰方法，解析表面动态化学，探索活性表面与蛋白、细胞、微生物之间的相互作用，通过调控细胞行为研究和开发新型活性医用生物材料。研究论文发表于JACS（《美国化学会志》）。论文揭示了在生物材料表/界面领域一个长期遗留但极其重要的关键问题。探索了基于聚乙二醇（PEG）的抗黏附分子对材料表面活性多肽细胞调控功能的影响，发现中等链长的PEG分子能够极大地降低材料表面背景干扰，并能充分展示多肽的功能。太短和太长的PEG分子都不利于展示和优化材料表面多肽的细胞调控功能。
新型光催化剂制备与表征
江苏大学能源研究院许晖教授课题组通过两步煅烧法成功制备了2Dg-C3N4以及2D/2D过渡金属氧化物（TMOs）/g-C3N4 Z型光催化剂。研究论文发表于ACS Nano。论文系统研究了TMOs催化块体g-C3N4剥离的机制，揭示了TMOs材料促进块体g-C3N4在湿润环境下的水解剥离的机理，进而实现高产率制备2Dg-C3N4和2D/2DTMOs/g-C3N4的普适性合成机理。2D/2D TMOs/g-C3N4催化剂的超薄纳米结构、高品质接触界面和Z-型电荷传输通道，促进了光解水产氢性能的大幅度提升，2D/2D Co3O4/g-C3N4在405nm处表观量子效率达到53.6%。
远古研究
全新世东亚季风与人类活动存在500年周期的同步变化
中国科学院地质与地球物理研究所吕厚远团队与国内外同行合作，通过对中国东北地区约1万年来玛珥湖年纹层花粉记录和考古遗址碳十四（14C）年龄概率密度的分析，发现花粉记录的季风气候变化，以及碳十四概率密度揭示的人类活动，都存在约500年周期变化，季风气候驱动周期性的暖湿/冷干与人类活动的强/弱，以及与史前文化的盛/衰，几乎是同步变化的。相关论文发表于Nature Communications。在东北地区史前6个文化繁盛期中，除了红山文化对应了千年尺度的中全新世适宜期外，其他都明确地对应着500年周期的暖湿期。叠加在全新世气候变化背景上的500年周期，深刻影响了东北亚地区史前文化的演替和发展。
河西走廊气候变化与环境可持续研究
中国科学院西北生态环境资源研究院冯起、杨林山等及国际合作团队利用河西走廊大量的历史文献资料和气候变化重建资料，研究了河西走廊千年尺度气候变化与人类社会之间复杂的互动过程。并提出了社会变迁未能对气候变化做出有效反应而产生的多米诺骨牌效应的社会影响。研究论文发表于Nature Sustainability。研究结果显示，为增强应对气候变化影响的适应能力，需要建立社会变迁和环境变化的反馈机制，以便为未来气候变化提供适应对策。研究揭示了河西走廊过去2000年社会发展的成功经验与历史教训，对当前西北地区生态环境保护和丝绸之路经济带建设具有借鉴意义。
侏罗纪蜥蜴研究进展：独特的谢氏红山蜥
中国科学院古脊椎动物与古人类研究所董丽萍、王原等报道了一件保存十分精美的侏罗纪蜥蜴标本，并将其命名为谢氏红山蜥（Hongshanxi xiei）。研究论文发表于Geodiversitas。红山蜥具有独特的形态特征组合，如其左右愈合的额骨明显较长，后缘三叉，两侧的后突长且从外侧卡住顶骨；顶骨短；头骨上仅眼周和下颞处具有膜质骨板（osteoderms），前肢和后肢长。唯一具有与红山蜥类似的额骨和顶骨形态的是西班牙早白垩世Las hoyas地点的Hoyalcerta sanzi，但Hoyalcerta的下颌十分纤细，齿骨齿要远多于红山蜥。
寒武纪珍稀节肢动物西德尼虫
中国科学院南京地质古生物研究所赵方臣研究团队通过对华北寒武纪地层软躯体动物化石的不懈探索，在华北寒武纪中期馒头组中发现了珍稀节肢动物西德尼虫。这一发现不仅代表了西德尼虫这一布尔吉斯页岩生物群的代表性动物在劳伦板块之外的首次发现，而且也是在华北板块上首次发现典型的寒武纪布尔吉斯页岩型化石。该成果发表于Geological Magazine。西德尼虫代表了典型的布尔吉斯页岩型化石，它的发现预示着华北地区特异埋藏化石库研究的巨大潜力，华北板块寒武纪中期特异埋藏化石的进一步发现与研究将促进对这一时期全球生物面貌与演化的认识。
青藏高原西部花粉记录揭示晚全新世亚洲季风移动路径
中国科学院古脊椎动物与古人类研究所/生物演化与环境卓越中心李小强、赵克良等人在青藏高原西部帕米尔高原的最新研究成果利用地层中远距离传播的花粉记录，示踪晚全新世时期亚洲季风的移动路径及潜在的水汽输送通道，为认识青藏高原西部地区较长时间尺度的水汽来源、季风移动模式及现代大气环流监测等提供了新视角和新途径。研究论文发表于Geophysical Research Letters。植物开花后，大多数花粉会散落在其母体植物周围，极少部分花粉会被较强的地表风释放到高空，成为大气气溶胶粒子的有机组分之一。花粉的远距离传播与大气环流关系密切。因此，利用远距离传播花粉可以追踪大气环流的轨迹。
植物区系进化历史研究进展
中国科学院昆明植物研究所植物经典分类与植物多样性团队李嵘课题组以中国植物多样性最为丰富的地区云南为例，结合该地区野生被子植物的地理分布及其系统发育关系，探讨了分类群丰富度、系统发育多样性及系统发育多样性残差的空间分布格局，在此基础上，融合历史生物地理学信息，揭示了云南被子植物区系的形成原因。相关成果发表于Journal of Systematics and Evolution。滇西北植物区系的系统发育多样性比期望值低，且具有丰富的温带植物谱系，表明该区域植物区系的形成以就地演化为主；滇南植物区系的系统发育多样性比期望值高，并具有丰富的热带植物谱系，表明该地区植物区系的形成以迁移扩散为主。
祁连山东段奥陶纪笔石研究进展
中国科学院南京地质古生物研究所陈旭院士、陈中阳博士等，联合美国纽约州立大学布法罗分校Charles E.Mitchell教授，对祁连山东段的奥陶纪笔石标本进行了再研究。研究认为，该地区笔石动物群与同时期其他地区（如扬子地区）的差异是由生态因素造成的，而非由生物地理隔离导致的。研究成果发表于Journal of Palaeontology。祁连山东段在古地理上很可能属于华北古陆东北缘，构造运动强烈，在古地理上具有非常重要的意义。祁连山东段的奥陶纪笔石标本最初由甘肃地质调查局张有魁采集于甘肃省武威市天祝藏族自治县附近的5条剖面，并且由穆恩之院士等报道。
青藏高原隆升快速消耗古近纪大气二氧化碳的新反馈机制
中国科学院青藏高原研究所大陆碰撞与高原隆升实验室、青藏高原地球科学卓越创新中心方小敏研究员课题组联合法国国家科学研究中心Albert Galy教授研究组，通过首次获取的青藏高原北部有精确年代控制的柴达木和西宁盆地5300万—2600万年前的大陆硅酸盐风化记录，提出了新的负反馈机制。研究成果发表于Geology。地球保持了适合生物和人类生存的相对恒定的CO2浓度和温度。青藏高原隆起快速消耗掉地球释放的全球CO2，必须以地球其他广大地区风化作用和CO2消耗量的降低来补偿，从而达到地球释放的CO2与风化消耗的CO2的总的平衡，从而保持地球表层温度的相对稳定。
宇宙天文
海冰流动对太阳系外行星气候与宜居性的影响
北京大学物理学院大气与海洋科学系杨军助理教授课题组的最新研究表明，在海冰流动的驱动下，潮汐锁相行星的开放海洋面积不断减小、冰雪覆盖区域面积不断增大，最终导致行星进入全球冰雪世界。研究成果发表于Nature Astronomy。论文证实海冰流动对开放海域面积具有收缩作用，此外，进一步确认海洋热量输送可以起到相反的作用——扩大开放海域面积。对于接收恒星辐射量较少、大气中温室气体浓度较低、海冰覆盖率高的行星而言，海冰流动的作用占主导。对于接收恒星辐射量较多、大气中温室气体浓度较高、海冰覆盖率低的行星而言，海洋运动的作用占主导。
比邻星系统动力学演化和稳定性特征
中国科学院紫金山天文台季江徽课题组开展了关于比邻星系统动力学演化和稳定性特征的研究。研究成果发表于Monthly Notices of the Royal Astronomical Society。论文分别采用数值模拟和理论分析方法，对该系统存在两颗行星的情况开展了深入的动力学演化和稳定性特征研究。动力学演化结果表明：在100万年左右的时间尺度上，Proxima b的轨道偏心率演化受到潮汐的影响很小，而相对论效应对两颗行星的影响比较明显。不考虑相对论效应和潮汐效应的情况，利用MEGNO积分器对系统稳定性的研究，描绘出了该系统稳定区域的整体图像，揭示了两颗行星在共面和非共面时保持系统动力学稳定的行星参数限制。
系外行星大气逃逸研究进展
中国科学院云南天文台研究生闫冬冬及其导师郭建恒等研究了系外行星大气的流体动力学逃逸，并修正了估计行星物质损失率的能量限制方程。研究成果发表于The Astrophysical Journal。当行星接收的XUV辐射流量（或物质损失率）高于一定值时，能量限制方程估计的物质损失率要比流体动力学模型给出的物质损失率高，即高估了物质损失率。在能量限制方程中考虑逃逸粒子的动能和热能变化后，能量限制方程的物质损失率和流体动力学基本一致。这是因为随着行星引力势与X射线和极紫外线辐射的积分流量（Fxuv）乘积的增加，粒子动能与热能变化的和将逐渐增加，以至于和行星的势能变化可比拟。
基于“嫦娥四号”探测数据重构月球背面着陆轨迹
中国科学院国家天文台研究员李春来领导的科研团队利用“嫦娥四号”数据精确定位了“嫦娥四号”（CE-4）的着陆位置，并再现了“嫦娥四号”的落月过程。相关论文发表于Nature Communications。月球表面软着陆的动力下降是一个时间短、速度变化快的过程，难以依靠地面实时控制，通常只能采用探测器自身携带的敏感器自主实现测控。为了掌握探测器自主控制的效果，建立任务规划和科学探测的位置基准，重构探测器动力下降段轨迹和精确确定着陆点位置具有重要的工程和科学意义。研究成果为“嫦娥四号”着陆器和“玉兔二号”月球车开展科学探测提供了背景信息和位置基准，是月球背面控制点研究、高精度月球测绘的基础。
太阳系早期炽热小行星之间的撞击作用
中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理重点实验室杨晶博士后与合作导师林杨挺研究员等，通过对未分群无球粒陨石Northwest Africa(NWA)7325的研究，发现该陨石是小行星母体仍处于高温状态时，通过撞击作用部分熔融形成，并提出了炽热小行星的撞击变质模型，以及撞击对早期小行星热演化的影响。相关论文发表于Geochimica et Cosmochimica Acta。论文通过对未分群无球粒陨石NWA7325长石颗粒中微晶的化学组成和矿物结构的分析，确定了这些从未在其他陨石中有过报道的特殊微晶的成因。证明了在小行星撞击过程中，高温靶岩与低温靶岩的冲击效应存在显著差异。太阳系早期（20Ma内）小行星处于高温状态。
太阳喷流的形成物理机制研究进展
中国科学院云南天文台申远灯及其合作者研究发现，太阳双向喷流现象是由微暗条爆发驱动并经历两次磁重联过程而形成的。这与他们前期发现的另一类太阳喷流现象准直喷流的形成物理机制一致。这些研究统一并完善了对不同类型喷流形成过程的认识，研究成果发表于Astrophysical Journal。太阳动力学天文台和日地联系天文台等卫星提供的高分辨多波段立体观测数据，对喷流活动现象开展的研究。微暗条通常在光球磁对消或者不稳定性的作用下失去稳定性开始上升或爆发，暗条上方的束缚磁场首先与其周围的开放或水平磁场发生磁场重联形成热的等离子体流，然后，由于暗条的上升，其下方也会发生磁场重联加速暗条的爆发。
精确解译彗星彗发水分子谱线研究进展
中国科学院紫金山天文台研究员季江徽课题组与德国马普太阳系研究所博士Paul Hartogh课题组等基于罗塞塔号探测器MIRO仪器获得的彗星67P/CG（亚）毫米波观测数据，建立并利用三维模型对彗星彗发中的分子谱线观测数据进行分析，进而利用该模型结合MIRO的仪器参数分析遥感观测的三维空间效应的研究工作。研究系列成果分别发表于Monthly Notices of the Royal Astronomical Society和Astronomy and Astrophysics。欧空局罗塞塔号（Rosetta）彗星探测器于2014年到达木星族彗星67P/CG，在轨期间获得了大量高精度的观测数据，帮助人类认识和理解对彗星这类可能记录着太阳系起源和演化重要信息的小天体。
脉冲星射电辐射周期调制研究进展
中国科学院新疆天文台脉冲星团组闫文明副研究员利用澳大利亚Parkes64米射电望远镜的观测数据，研究了PSR J1825-0935弱模式周期调制现象的性质。研究成果发表于Monthly Notices of the Royal Astronomical Society。PSR J1825-0935的中间脉冲、主脉冲会在强和弱两个状态下周期性切换，调制周期约为33秒（相当于43个自转周期）。中间脉冲和主脉冲的周期调制是锁相的。强、弱两种状态下的偏振性质不同，即使是没有参与周期调制的主脉冲后半部分，在两种状态下的偏振性质也有很大差别。这种相关现象无法用基于旋转木马模型的几何模型来解释，推测这种周期调制现象来源于脉冲星磁层中辐射状态的周期性切换。科
新型柔性制冷方式“扭热制冷”
南开大学药物化学生物学国家重点实验室、药学院、功能高分子教育部重点实验室刘遵峰教授团队与美国得克萨斯州立大学达拉斯分校教授、南开大学杨石先讲座教授雷·鲍曼(Ray H.Baughman)团队合作，研获的一种柔性制冷新策略——“扭热制冷”。研究成果发表于Science。研究发现，改变纤维内部的捻度可以实现降温。由于制冷效率更高、体积更小且适用于天然橡胶、钓鱼线以及镍钛合金等多种普通材料，基于这种方法制成的“扭热冰箱”也变得前景可期。此项研究成果将为降低制冷领域能源损耗提供一种新的途径。
新型二维原子晶体材料单层二硒化钒的“一维图案化”及其功能
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心高鸿钧院士团队实现了单层二硒化钒（VSe2）的一维图案化和对铂（Pt）原子的分散吸附，结合密度泛函（DFT）模拟计算研究了其结构及催化特性。相关成果发表于Nano Letters。VSe2作为过渡金属二硫族化合物中的一员，其单层被预言具有二维磁性、高导电性、电催化等诸多独特性质，是备受关注的一种新型二维材料。该项研究提供了一种调控二维材料维度、结构和物性的方法，丰富了二硒化钒作为一种新型二维材料的应用潜力，并且实现了铂原子在该一维图案化的二硒化钒上的分散吸附。这一研究结果在清洁能源、新型催化材料等领域具有潜在的应用前景。
自旋量子霍尔材料研究进展
北京大学量子材料中心杜瑞瑞教授课题组在自旋量子霍尔材料研究方面持续取得新成果。研究成果发表于Physical Review Letters。金属的磁阻振荡来自带电粒子在磁场下的朗道量子化。这一现象已被人们广泛认可，并作为一种标准的测量手段用于探测金属的费米面。该研究发现，在InAs/GaSb量子自旋霍尔绝缘体中存在能隙内的非常规磁阻振荡，并清楚地展示了这种振荡来自绝缘的体态，让人们对量子振荡和费米面有了重新的认识。另一项工作实现了在InSb（111）衬底上外延生长高质量stanene，并首次制备输运器件观察到SdH振荡。
高导热环氧复合材料制备
中国科学院宁波材料技术与工程研究所表面事业部功能碳素材料团队通力合作，使用低成本的商用聚氨酯泡沫为模板，在其表面包覆石墨烯纳米片并采用快速加热移除聚氨酯模板而得到结构完整的三维石墨烯泡沫。研究论文发表于Nanoscale。第三代半导体材料先进电子器件的功能性、集成度和功率密度的持续提高，势必会造成器件运行产生废热的高度集中。制备石墨烯三维结构是提升复合材料导热性能行之有效的方法。在石墨烯含量为6.8wt%时，环氧复合材料的导热系数达到了8.04W/mK，较纯环氧树脂提高了44倍，环氧复合材料同时保持了良好的力学性能。
利用细菌结构淀粉样蛋白开发出功能多样的蛋白图案化材料
上海科技大学物质学院材料与物理生物研究部钟超课题组利用细菌生物被膜淀粉样蛋白的鲁棒性和可基因编程的特征，开发出了新一代的多功能蛋白材料图案化布阵技术。研究论文发表于Nano Letters。研究人员利用了六氟异丙醇（HFIP）作为极性溶剂对其进行溶解，并将富含蛋白单体的HFIP溶液作为墨水，利用软刻蚀进行图案化加工，再结合甲醇进行蛋白的原位复性，最后得到结构稳定的蛋白图案。利用类似的软刻蚀技术设计并加工了基于基因工程改造的功能化CsgA纳米纤维图案，并赋予特定的功能，从而获得了若干特殊应用。
应用于锌溴液流电池的高活性氮化钛纳米棒阵列复合电极材料
中国科学院大连化学物理研究所储能技术研究部研究员李先锋、张华民团队设计、制备了一种基于氮化钛纳米棒阵列三维复合电极材料，并应用于锌溴基液流电池中，功率密度获得极大提高。研究论文发表于Advanced Materials。论文设计出了一类基于氮化钛纳米棒阵列的自支撑三维层状复合电极材料。碳毡电极作为复合电极的基底材料，其三维导电网络保证了电极的高电子传导率。氮化钛纳米棒阵列对Br2/Br-电对的高催化活性则降低了电极的电化学极化。三维层状和棒状阵列结构有助于电解液向电极内部的渗透，提高了电极的离子传输速率，从而降低了传质极化，提高了锌溴液流电池的工作电流密度。
生物材料表面调控细胞行为研究
华东理工大学刘润辉课题组系统研究并建立普适性生物材料表面活性修饰方法，解析表面动态化学，探索活性表面与蛋白、细胞、微生物之间的相互作用，通过调控细胞行为研究和开发新型活性医用生物材料。研究论文发表于JACS（《美国化学会志》）。论文揭示了在生物材料表/界面领域一个长期遗留但极其重要的关键问题。探索了基于聚乙二醇（PEG）的抗黏附分子对材料表面活性多肽细胞调控功能的影响，发现中等链长的PEG分子能够极大地降低材料表面背景干扰，并能充分展示多肽的功能。太短和太长的PEG分子都不利于展示和优化材料表面多肽的细胞调控功能。
新型光催化剂制备与表征
江苏大学能源研究院许晖教授课题组通过两步煅烧法成功制备了2Dg-C3N4以及2D/2D过渡金属氧化物（TMOs）/g-C3N4 Z型光催化剂。研究论文发表于ACS Nano。论文系统研究了TMOs催化块体g-C3N4剥离的机制，揭示了TMOs材料促进块体g-C3N4在湿润环境下的水解剥离的机理，进而实现高产率制备2Dg-C3N4和2D/2DTMOs/g-C3N4的普适性合成机理。2D/2D TMOs/g-C3N4催化剂的超薄纳米结构、高品质接触界面和Z-型电荷传输通道，促进了光解水产氢性能的大幅度提升，2D/2D Co3O4/g-C3N4在405nm处表观量子效率达到53.6%。
远古研究
全新世东亚季风与人类活动存在500年周期的同步变化
中国科学院地质与地球物理研究所吕厚远团队与国内外同行合作，通过对中国东北地区约1万年来玛珥湖年纹层花粉记录和考古遗址碳十四（14C）年龄概率密度的分析，发现花粉记录的季风气候变化，以及碳十四概率密度揭示的人类活动，都存在约500年周期变化，季风气候驱动周期性的暖湿/冷干与人类活动的强/弱，以及与史前文化的盛/衰，几乎是同步变化的。相关论文发表于Nature Communications。在东北地区史前6个文化繁盛期中，除了红山文化对应了千年尺度的中全新世适宜期外，其他都明确地对应着500年周期的暖湿期。叠加在全新世气候变化背景上的500年周期，深刻影响了东北亚地区史前文化的演替和发展。
河西走廊气候变化与环境可持续研究
中国科学院西北生态环境资源研究院冯起、杨林山等及国际合作团队利用河西走廊大量的历史文献资料和气候变化重建资料，研究了河西走廊千年尺度气候变化与人类社会之间复杂的互动过程。并提出了社会变迁未能对气候变化做出有效反应而产生的多米诺骨牌效应的社会影响。研究论文发表于Nature Sustainability。研究结果显示，为增强应对气候变化影响的适应能力，需要建立社会变迁和环境变化的反馈机制，以便为未来气候变化提供适应对策。研究揭示了河西走廊过去2000年社会发展的成功经验与历史教训，对当前西北地区生态环境保护和丝绸之路经济带建设具有借鉴意义。
侏罗纪蜥蜴研究进展：独特的谢氏红山蜥
中国科学院古脊椎动物与古人类研究所董丽萍、王原等报道了一件保存十分精美的侏罗纪蜥蜴标本，并将其命名为谢氏红山蜥（Hongshanxi xiei）。研究论文发表于Geodiversitas。红山蜥具有独特的形态特征组合，如其左右愈合的额骨明显较长，后缘三叉，两侧的后突长且从外侧卡住顶骨；顶骨短；头骨上仅眼周和下颞处具有膜质骨板（osteoderms），前肢和后肢长。唯一具有与红山蜥类似的额骨和顶骨形态的是西班牙早白垩世Las hoyas地点的Hoyalcerta sanzi，但Hoyalcerta的下颌十分纤细，齿骨齿要远多于红山蜥。
寒武纪珍稀节肢动物西德尼虫
中国科学院南京地质古生物研究所赵方臣研究团队通过对华北寒武纪地层软躯体动物化石的不懈探索，在华北寒武纪中期馒头组中发现了珍稀节肢动物西德尼虫。这一发现不仅代表了西德尼虫这一布尔吉斯页岩生物群的代表性动物在劳伦板块之外的首次发现，而且也是在华北板块上首次发现典型的寒武纪布尔吉斯页岩型化石。该成果发表于Geological Magazine。西德尼虫代表了典型的布尔吉斯页岩型化石，它的发现预示着华北地区特异埋藏化石库研究的巨大潜力，华北板块寒武纪中期特异埋藏化石的进一步发现与研究将促进对这一时期全球生物面貌与演化的认识。
青藏高原西部花粉记录揭示晚全新世亚洲季风移动路径
中国科学院古脊椎动物与古人类研究所/生物演化与环境卓越中心李小强、赵克良等人在青藏高原西部帕米尔高原的最新研究成果利用地层中远距离传播的花粉记录，示踪晚全新世时期亚洲季风的移动路径及潜在的水汽输送通道，为认识青藏高原西部地区较长时间尺度的水汽来源、季风移动模式及现代大气环流监测等提供了新视角和新途径。研究论文发表于Geophysical Research Letters。植物开花后，大多数花粉会散落在其母体植物周围，极少部分花粉会被较强的地表风释放到高空，成为大气气溶胶粒子的有机组分之一。花粉的远距离传播与大气环流关系密切。因此，利用远距离传播花粉可以追踪大气环流的轨迹。
植物区系进化历史研究进展
中国科学院昆明植物研究所植物经典分类与植物多样性团队李嵘课题组以中国植物多样性最为丰富的地区云南为例，结合该地区野生被子植物的地理分布及其系统发育关系，探讨了分类群丰富度、系统发育多样性及系统发育多样性残差的空间分布格局，在此基础上，融合历史生物地理学信息，揭示了云南被子植物区系的形成原因。相关成果发表于Journal of Systematics and Evolution。滇西北植物区系的系统发育多样性比期望值低，且具有丰富的温带植物谱系，表明该区域植物区系的形成以就地演化为主；滇南植物区系的系统发育多样性比期望值高，并具有丰富的热带植物谱系，表明该地区植物区系的形成以迁移扩散为主。
祁连山东段奥陶纪笔石研究进展
中国科学院南京地质古生物研究所陈旭院士、陈中阳博士等，联合美国纽约州立大学布法罗分校Charles E.Mitchell教授，对祁连山东段的奥陶纪笔石标本进行了再研究。研究认为，该地区笔石动物群与同时期其他地区（如扬子地区）的差异是由生态因素造成的，而非由生物地理隔离导致的。研究成果发表于Journal of Palaeontology。祁连山东段在古地理上很可能属于华北古陆东北缘，构造运动强烈，在古地理上具有非常重要的意义。祁连山东段的奥陶纪笔石标本最初由甘肃地质调查局张有魁采集于甘肃省武威市天祝藏族自治县附近的5条剖面，并且由穆恩之院士等报道。
青藏高原隆升快速消耗古近纪大气二氧化碳的新反馈机制
中国科学院青藏高原研究所大陆碰撞与高原隆升实验室、青藏高原地球科学卓越创新中心方小敏研究员课题组联合法国国家科学研究中心Albert Galy教授研究组，通过首次获取的青藏高原北部有精确年代控制的柴达木和西宁盆地5300万—2600万年前的大陆硅酸盐风化记录，提出了新的负反馈机制。研究成果发表于Geology。地球保持了适合生物和人类生存的相对恒定的CO2浓度和温度。青藏高原隆起快速消耗掉地球释放的全球CO2，必须以地球其他广大地区风化作用和CO2消耗量的降低来补偿，从而达到地球释放的CO2与风化消耗的CO2的总的平衡，从而保持地球表层温度的相对稳定。
宇宙天文
海冰流动对太阳系外行星气候与宜居性的影响
北京大学物理学院大气与海洋科学系杨军助理教授课题组的最新研究表明，在海冰流动的驱动下，潮汐锁相行星的开放海洋面积不断减小、冰雪覆盖区域面积不断增大，最终导致行星进入全球冰雪世界。研究成果发表于Nature Astronomy。论文证实海冰流动对开放海域面积具有收缩作用，此外，进一步确认海洋热量输送可以起到相反的作用——扩大开放海域面积。对于接收恒星辐射量较少、大气中温室气体浓度较低、海冰覆盖率高的行星而言，海冰流动的作用占主导。对于接收恒星辐射量较多、大气中温室气体浓度较高、海冰覆盖率低的行星而言，海洋运动的作用占主导。
比邻星系统动力学演化和稳定性特征
中国科学院紫金山天文台季江徽课题组开展了关于比邻星系统动力学演化和稳定性特征的研究。研究成果发表于Monthly Notices of the Royal Astronomical Society。论文分别采用数值模拟和理论分析方法，对该系统存在两颗行星的情况开展了深入的动力学演化和稳定性特征研究。动力学演化结果表明：在100万年左右的时间尺度上，Proxima b的轨道偏心率演化受到潮汐的影响很小，而相对论效应对两颗行星的影响比较明显。不考虑相对论效应和潮汐效应的情况，利用MEGNO积分器对系统稳定性的研究，描绘出了该系统稳定区域的整体图像，揭示了两颗行星在共面和非共面时保持系统动力学稳定的行星参数限制。
系外行星大气逃逸研究进展
中国科学院云南天文台研究生闫冬冬及其导师郭建恒等研究了系外行星大气的流体动力学逃逸，并修正了估计行星物质损失率的能量限制方程。研究成果发表于The Astrophysical Journal。当行星接收的XUV辐射流量（或物质损失率）高于一定值时，能量限制方程估计的物质损失率要比流体动力学模型给出的物质损失率高，即高估了物质损失率。在能量限制方程中考虑逃逸粒子的动能和热能变化后，能量限制方程的物质损失率和流体动力学基本一致。这是因为随着行星引力势与X射线和极紫外线辐射的积分流量（Fxuv）乘积的增加，粒子动能与热能变化的和将逐渐增加，以至于和行星的势能变化可比拟。
基于“嫦娥四号”探测数据重构月球背面着陆轨迹
中国科学院国家天文台研究员李春来领导的科研团队利用“嫦娥四号”数据精确定位了“嫦娥四号”（CE-4）的着陆位置，并再现了“嫦娥四号”的落月过程。相关论文发表于Nature Communications。月球表面软着陆的动力下降是一个时间短、速度变化快的过程，难以依靠地面实时控制，通常只能采用探测器自身携带的敏感器自主实现测控。为了掌握探测器自主控制的效果，建立任务规划和科学探测的位置基准，重构探测器动力下降段轨迹和精确确定着陆点位置具有重要的工程和科学意义。研究成果为“嫦娥四号”着陆器和“玉兔二号”月球车开展科学探测提供了背景信息和位置基准，是月球背面控制点研究、高精度月球测绘的基础。
太阳系早期炽热小行星之间的撞击作用
中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理重点实验室杨晶博士后与合作导师林杨挺研究员等，通过对未分群无球粒陨石Northwest Africa(NWA)7325的研究，发现该陨石是小行星母体仍处于高温状态时，通过撞击作用部分熔融形成，并提出了炽热小行星的撞击变质模型，以及撞击对早期小行星热演化的影响。相关论文发表于Geochimica et Cosmochimica Acta。论文通过对未分群无球粒陨石NWA7325长石颗粒中微晶的化学组成和矿物结构的分析，确定了这些从未在其他陨石中有过报道的特殊微晶的成因。证明了在小行星撞击过程中，高温靶岩与低温靶岩的冲击效应存在显著差异。太阳系早期（20Ma内）小行星处于高温状态。
太阳喷流的形成物理机制研究进展
中国科学院云南天文台申远灯及其合作者研究发现，太阳双向喷流现象是由微暗条爆发驱动并经历两次磁重联过程而形成的。这与他们前期发现的另一类太阳喷流现象准直喷流的形成物理机制一致。这些研究统一并完善了对不同类型喷流形成过程的认识，研究成果发表于Astrophysical Journal。太阳动力学天文台和日地联系天文台等卫星提供的高分辨多波段立体观测数据，对喷流活动现象开展的研究。微暗条通常在光球磁对消或者不稳定性的作用下失去稳定性开始上升或爆发，暗条上方的束缚磁场首先与其周围的开放或水平磁场发生磁场重联形成热的等离子体流，然后，由于暗条的上升，其下方也会发生磁场重联加速暗条的爆发。
精确解译彗星彗发水分子谱线研究进展
中国科学院紫金山天文台研究员季江徽课题组与德国马普太阳系研究所博士Paul Hartogh课题组等基于罗塞塔号探测器MIRO仪器获得的彗星67P/CG（亚）毫米波观测数据，建立并利用三维模型对彗星彗发中的分子谱线观测数据进行分析，进而利用该模型结合MIRO的仪器参数分析遥感观测的三维空间效应的研究工作。研究系列成果分别发表于Monthly Notices of the Royal Astronomical Society和Astronomy and Astrophysics。欧空局罗塞塔号（Rosetta）彗星探测器于2014年到达木星族彗星67P/CG，在轨期间获得了大量高精度的观测数据，帮助人类认识和理解对彗星这类可能记录着太阳系起源和演化重要信息的小天体。
脉冲星射电辐射周期调制研究进展
中国科学院新疆天文台脉冲星团组闫文明副研究员利用澳大利亚Parkes64米射电望远镜的观测数据，研究了PSR J1825-0935弱模式周期调制现象的性质。研究成果发表于Monthly Notices of the Royal Astronomical Society。PSR J1825-0935的中间脉冲、主脉冲会在强和弱两个状态下周期性切换，调制周期约为33秒（相当于43个自转周期）。中间脉冲和主脉冲的周期调制是锁相的。强、弱两种状态下的偏振性质不同，即使是没有参与周期调制的主脉冲后半部分，在两种状态下的偏振性质也有很大差别。这种相关现象无法用基于旋转木马模型的几何模型来解释，推测这种周期调制现象来源于脉冲星磁层中辐射状态的周期性切换。科
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