新浪微博
来源： 发布时间：2020-10-16
动力与装置
通过自下而上的设计策略实现几何可重构三维细观结构与电磁器件
清华大学航院张一慧教授团队与合作者在多稳态三维微结构与可重构电磁器件方面取得进展。相关论文发表于Science Advances。可重构功能器件由于可以在不同的工作状态间迅速切换而愈发受到研究者们的关注，目前已经在信号传输、能量收集、生物信息采集等领域有重要的应用。论文提出了一套通过矢量调控屈曲组装实现几何可重构三维结构的策略，该策略基于屈曲组装中可重构力学机理的深入研究，实现了从简单单胞到复杂结构自下而上的系统化设计，也实现了具备离散-连续双重调控能力的可重构电子器件，同时适用于广泛的高性能材料和较宽的特征尺度范围，因此在多种复杂应用场景下具有独特的优势。
空化流动数值模拟方法研究
中国科学院力学研究所研究团队在空化流动数值模拟方法研究中取得进展。相关论文发表于International Journal of Multiphase Flow。空化是水下高速航行体和高速推进技术面临的主要问题。研究人员建立了两个模型：首先，通过引入气泡数密度来表征空化区内部结构，并建立气泡数密度的输运方程来模拟云状空化内部演化。其次，通过量纲分析和空泡群的直接模拟建立了基于空泡群的空化模型。这样就形成了一个宏观-细观耦合的计算方法。并利用该方法对云状空化的形成机制与溃灭压力特征进行了分析。利用该模型，研究人员对云状空化流动的机理有了更进一步的认识，同时研究了细观结构对溃灭的影响机制。
助力农业生产，将大棚布研制成发电机
浙江大学生物系统工程与食品科学学院IBE团队平建峰研究员课题组提出了一种简便有效的方法，从农业环境中挖掘自然能源并将其高效转化为电能。将摩擦纳米发电机技术应用于农用纺织品中，并用于降雨时雨水能的收集，通过能量转化获取电能。相关论文发表于Nano Energy。该聚合物能够防水并与环境中的雨水发生电子转移。而碳化钛感应电极，不仅具有高导电性能，还因其高电负性可以助力表面聚合物抢夺电子。因此在实现农用纺织品原有的农用保护材料保温、遮阳、水土保持、排水灌溉、种子培育基材的功能基础上，还能从农业环境中源源不断地获取能源，为智慧农业提供驱动力。
高性能微流体柔性应变传感器
中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心研究员王磊、副研究员李晖团队，在利用波浪形微通道设计改善基于液态金属的柔性应变传感器迟滞性、响应时间和灵敏度方面的研究取得新进展。相关论文发表于ACS Applied Materials & Interfaces。该柔性应变传感器可承受高达320％的应变且能够正常工作，波浪形结构能够有效抑制微通道的粘弹性，迟滞性从6.79％提高到1.02％。此外，通过延长波浪形微通道长度，同时传感器的灵敏度（GF=4.91）和分辨率得到提高，能够检测到低至0.09％的极微小应变变化，响应时间低至116ms。实验验证该柔性应变传感器能够被用于人体和机器人的运动监测。
多倍频高性能摩擦纳米发电机
浙江大学海洋学院海洋电子与智能系统研究所纳米能源研究团队徐志伟等，利用生活中常见的气球制作成了可用于收集波浪能的多倍频高性能摩擦纳米发电机。相关论文发表于Advanced Energy Materials。研究团队制备了一种基于水气球（WB-TENG）的多倍频高性能摩擦纳米发电机用于波浪能收集。所提出的WB-TENG由一个方形盒和一个水气球两部分构成。方形盒内壁上覆盖一层导电铜箔，再在导电铜箔表面粘贴一层尼龙薄膜。将导线放到气球中，然后向气球中注入氯化钠水溶液，最后通过打结的方式进行密封。WB-TENG除了作为发电器件，还可以作为传感器件反应波浪的振动情况。
随机相位散射光的相干性与涡旋动力学研究
中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室与普林斯顿大学电子工程系合作，对具有不同相干长度随机相位光束经非线性传播后所形成的散斑场的统计性进行了实验测量，观察到随着自由光涡旋的产生，散斑场的自关联函数从幂律衰减退化为指数衰减。相关论文发表于Nature Photonics。论文以光子学系统对凝聚态物理中的Berezinskii-Kosterlitz-Thouless（BKT）相变理论进行了量化实验验证，印证了非线性光学与凝聚态物理、冷原子物理等多个学科之间有着某些共同的理论基础，揭示了随机光场的相关性与涡旋动力学之间深刻而复杂的联系，为探索非平衡态下的相干-涡旋动力学提供了新基点。
多尺度共形褶皱功能表面研究
上海交通大学机械与动力工程学院张文明教授团队开展多尺度共形褶皱功能表面研究。相关成果发表于Advanced Functional Materials。褶皱结构在自然界与人造系统中广泛存在，如人体皮肤褶皱、气道黏膜、手指指纹、干枯水果表皮、地质岩层与褶皱连衣裙等。论文提出了一种单层石墨烯后固化转移方法，构筑了无分层式多尺度石墨烯共形褶皱功能表面，阐明了高温后固化工艺引入梯度界面层的化学成因，揭示了界面黏合强度增强效应的力学机理，有效解决了多层硬膜-软基系统中的分层失效难题。这种石墨烯表面具有优异的光学衍射性能与表面浸润性，在智能表面器件等应用方面有着潜在的价值。
大帧数高帧率的超表面动态全息显示新方法
武汉光电国家研究中心熊伟教授、夏金松教授及新加坡国立大学洪明辉教授团队合作，提出了一种新颖的超表面动态全息显示方法，将高速动态光调制器件与静态超表面器件结合，实现了可见光波段每秒万帧的高帧率及海量的动态显示帧数。相关论文发表于Science Advances。研究团队设计了基于数字微镜器件（DMD）的高速高精度结构光场调制系统。该系统可以将DMD微镜阵列调制的结构光束进行缩束，并精确投影到超表面不同空间信道对应的位置，从而实现每个空间信道的独立开启与关闭。DMD器件可以实现每秒万帧的光场调制速度，利用这种方式实现了大帧数、高帧率的超表面动态全息显示。
动物研究
东方粘虫的嗅觉机制研究
中国科学院动物研究所王琛柱团队系统地阐述了东方粘虫对性信息素和糖醋酒液的嗅觉感受机制，为东方粘虫的田间监测和防治提供了重要依据。相关研究成果发表于Insect Biochemistry and Molecular Biology。东方粘虫又名行军虫、剃枝虫，是我国重大农作物病虫之一，主要危害小麦、水稻、玉米、谷子、高粱、糜子等禾谷类作物。它有季节性迁飞习性，农民称之为“来去无踪，神出鬼没”的“神虫”。在我国华北地区发生的东方粘虫与日本发生的东方粘虫可能不是一个物种；含单一Z11-16:Ald的诱芯可用于田间监测和防治东方粘虫，并注意不可与含有Z9-14:Ald的性引诱剂合用，与棉铃虫的性引诱剂也应分别使用。
新型基因编辑猴模型
昆明理工大学牛昱宇、季维智课题组联合中国科学院动物研究所刘光慧课题组，纽约大学医学院龙承祖课题组等研究团队合作，首次使用单碱基基因编辑（Base editor，BE）技术建立了儿童早衰症灵长类动物模型。相关论文发表于Protein & Cell。研究通过显微注射将第四代BE系统，BE4max和靶向LMNA突变位点的gRNA导入猴受精卵，通过胚胎移植成功获得6只新生小猴。首次证实BE4max可以高效且精确地建立灵长类单碱基突变疾病动物模型，同时报道了全球首例灵长类早衰症模型。由于人猴高度的亲缘性关系和组织结构相似性，灵长类早衰症模型的建立将有力推动人类早衰症发病机制和临床治疗的研究。
绵羊的多羔分子机制
中国农业科学院北京畜牧兽医研究所肉羊遗传育种创新团队储明星等采用转录组和蛋白组学方法对无FecB突变且产羔数存在显著差异的小尾寒羊子宫进行联合分析，发现并鉴定了多个与绵羊多羔性状相关的关键基因及信号通路。相关论文发表于Journal of Proteomics。产羔数是绵羊最重要的繁殖性状之一，寻找影响绵羊产羔数的关键基因一直是育种学家关注的焦点。研究结果表明：在单、多羔小尾寒羊子宫中，ACSS3、SDSL、ENSOARP00000002929三个基因的表达在mRNA和蛋白水平均差异显著；相对于单羔组，在多羔组中显著上调的mRNA和蛋白质主要富集到鞘脂代谢和氨基酸代谢等能量代谢相关通路。
揭示小鼠基态多能干细胞的转录调控新机制
中国科学院广州生物医药与健康研究院Miguel A. Esteban实验室和武汉大学陈亮实验室等单位的研究人员合作，阐明了基态多能干细胞具有和亚稳态多能干细胞不同的转录调控机制，证明了基态多能干细胞能通过增强转录起始能够促进Pol2暂停释放的转录调控模型。相关论文发表于Science Advances。在基态多能干细胞中，激活的β-catenin通过在多能性位点招募辅调控因子促进多能性基因的转录起始，减少了对BRD4/CDK9调控的暂停释放的依赖。胚胎多能干细胞的细胞周期相关的基因仍然高度依赖暂停释放机制进行转录，因此两种条件下的胚胎多能干细胞的增殖均对抑制BRD4/CDK9敏感。
水稻重要害虫褐飞虱研究进展
华中农业大学植物科学技术学院华红霞教授、生命科学技术学院张启发院士团队联合揭示了Hox基因Ultrabithorax（Ubx）在水稻重要害虫褐飞虱中独特的表达模式及其在翅型分化过程中的关键作用，发现了昆虫翅发育调控的新机制。相关论文发表于National Science Review。地球上的昆虫预计有1000多万种，目前已经命名的昆虫有100多万种。不同种类昆虫翅的质地、颜色、斑纹、翅脉均具有鲜明的个性，而翅的形态特征是昆虫分类的最重要依据。在昆虫的翅发育过程中，Ubx是一个决定性基因，决定着前翅与后翅的形态分化。褐飞虱是单食性昆虫，只取食水稻，刺吸水稻韧皮部汁液、传播水稻病毒。
灵活行动选择的神经机制
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）、上海脑科学与类脑研究中心姚海珊研究组发现次级运动皮层的行动选择信息和感觉历史信息受到任务需求的动态调控，在灵活行为中具有重要作用。相关论文发表于eLife。能够根据刺激和行为意义的相似程度进行分类归纳，以便概括地指导行为，是人类和动物生存所必需的一种基本而重要的认知能力。研究人员训练小鼠根据视觉刺激空间频率的高低（即条纹的粗细或疏密程度）进行分类，产生向左或向右的行为选择。结果表明，在灵活视觉分类行为中，M2参与了行动选择的灵活控制，而且M2神经元对抉择和感觉历史信息的表征受到任务需求的动态调控。
抗菌药物耐受性形成机制研究
中国农业大学动物医学院沈建忠院士团队优化了细菌在抗菌药物压力下的存活策略，完善抗菌药物耐受性产生机制，为揭示抗菌药物治疗后病原菌扩散现象的分子机制提供新思路。相关论文发表于Advanced Science。首先观察到8种常见病原菌包括4种革兰氏阳性菌和4种革兰氏阳性菌，均具有入侵宿主上皮细胞并在细胞内存活的能力。在小鼠肠道内低水平抗菌药物增加了包括蜡样芽孢杆菌和大肠杆菌定殖于空肠和回肠上皮细胞内的细菌载量。随后发现以蜡样芽孢杆菌肠毒素Nhe和金黄色葡萄球菌溶血素α-toxin为研究对象，发现低水平抗菌药物可以增强多种细菌毒力因子表达，促进细菌入侵。
解析环形RNAs在脑衰老中的生物学作用
中国科学院昆明动物研究所/北京大学研究员李家立课题组揭示了脑内特异性circRNAs动态表达和生物学作用参与了大脑衰老过程。相关论文发表于Nature Communications。大脑衰老的生物学机理十分复杂。circGRIA1，一个由兴奋性氨基酸受体-AMPA受体亚基Gria1基因衍生的circRNA亚型，在雄性猕猴脑内多个脑区呈现显著地增龄性表达升高；而且与Gria1 mRNA表达水平有明显的负相关。相关研究发现为进一步认识和理解灵长类动物复杂的大脑结构和功能，寻找参与脑衰老进程的调控因子提供了新证据，也为探索衰老相关神经疾病的机理和干预措施提供了参考。
天文宇宙
揭示Vesta族群小行星热物理特性
中国科学院紫金山天文台季江徽课题组与合作者基于Wide-field Infrared Survey Explorer（WISE）的红外观测数据及热物理模型，揭示了主带小行星中的Vesta族群的热物理特性。相关论文发表于The Astronomical Journal。小行星绝大多数分布在火星和木星轨道之间的主带区域，它们可能蕴含了地球生命和水体起源的重要线索，也蕴藏着“婴儿期”太阳系的信息，因而具有重要的科学研究价值。Vesta族群位于主带的内部区域，其成员数目超过15000颗，是主带最多的族群之一。研究发现其热惯量随有效直径增加呈递减趋势，这些天体的几何反照率相比其他小行星普遍偏高。
决定大耀斑爆发属性的重要因素
中国科学院国家天文台项目研究员李婷主导的科研团队建立了目前为止最大的爆发/受限耀斑样本库（包含322个M1.0级以上的耀斑），展示出活动区磁通量与CME的发生之间存在的新关系。相关预印论文发表于arXiv。统计研究发现产生耀斑的活动区的总磁通量是决定大耀斑爆发属性的重要因素，爆发耀斑占总耀斑数的比例与活动区的磁通量表现出很强的反相关，这意味着大磁通量的活动区产生的大耀斑伴随CME的可能性较小。统计分析还发现临界衰减因子高度与活动区的磁通量存在强的正相关，说明活动区的磁通量越大，其上方的磁场束缚也越强，因此会约束爆发的磁结构向外运动，从而产生受限耀斑。
星际分子氰基甲亚胺及其同分异构体的化学建模研究
中国科学院新疆天文台天体化学团组通过理论化学研究，建立了氰基甲亚胺及其同分异构体的相关化学反应网，采用气相-尘埃两相模型NAUTILUS对其进行了化学模拟研究。相关论文发表于Monthly Notices of the Royal Astronomical Society。氰基甲亚胺作为星际介质中一种重要的生命前分子，经过一系列化学反应形成了构成遗传关键物质RNA和DNA核酸碱基的腺嘌呤。同时，氰基甲亚胺是氰基甲胺的光解产物之一，氰基甲胺可通过斯特雷克合成反应生成甘氨酸，而氨基酸是构建生物组织的肽键及蛋白质的基元。研究推测氰基甲亚胺及其同分异构体不仅可以在热核附近或热核中生成，也可在激波存在的冷环境中生成。
日冕物质抛射的亮前沿具有三层结构
中国科学院云南天文台太阳活动及CME理论研究团组成员梅志星博士及其合作者，通过三维磁流体动力学（MHD）数值实验，研究了太阳大气中日冕物质抛射（CME）的三维大尺度结构。相关研究成果发表于The Astrophysical Journal Letter。数值模拟结果表明，在CME泡周围存在有螺旋状电流片/边界（HCB）。HCB是磁结构中的切向不连续，由CME泡与环境磁场之间的相互作用所产生。它的螺旋形状是由于CME泡中的磁通量绳的Kink过程引起的。在SDO/AIA合成图像中，发现了清晰的三层亮前沿：亮的快模激波前沿、亮的HCB、以及亮的MFR外边缘，且这三者按顺序排列从爆发源区向外传播。
发现强引力透镜候选体
中国科学院云南天文台丽江天文观测站龙潜研究员与云南大学中国西南天文研究所宇宙学研究组尔欣中教授团队合作，利用人工智能深度学习的方法发现了38个新的强引力透镜候选体。相关论文发表于Monthly Notices of the Royal Astronomical Society。星系尺度的强引力透镜系统是重要的宇宙学探针，目前已证认的强透镜系统数目过少。该研究构建并训练了一个卷积神经网络，该神经网络使用Julia语言根据引力透镜数据的特点专门定制，具有规模小、速度快、针对性强的特点。科研人员将其应用于欧洲南方天文台2.6米巡天望远镜（VST）千平方度巡天（Kilo-Degree Survey—KiDS）数据，发现了38个新的强透镜候选体。
LAMOST首次发布视向速度变源星表
云南大学田志佳博士、刘晓为教授、北京师范大学苑海波副教授等人分析了LAMOST DR4数据中的重复观测源，根据视向速度的变化与观测误差的关系，估计了恒星为视向速度变源的概率，并首次建立了包含约8万颗恒星的视向速度变源星表。相关成果发表于The Astrophysical Journal。该成果利用了LAMOST大样本数据的优势，建立了首个基于低分辨率光谱巡天数据的视向速度变源候选体星表。该星表包含约8万颗恒星，其中包括77%的双星系统和7%的脉动变星，样本纯净度高于80%。作为变源巡天的输入星表，这个视向速度变源星表成为了LAMOST DR4数据中增值星表之一。
利用类星体强引力透镜时间延迟系统测量哈勃常数与引力检验
北京师范大学天文系胡彬教授牵头理论宇宙学研究团组与合作者利用最新公开的4个类星体强引力透镜时间延迟系统，对哈勃常数与后牛顿参数进行了联合限制。相关论文发表于Monthly Notices of the Royal Astronomical Society。哈勃常数刻画当前宇宙膨胀的速度快慢，是宇宙学的核心参数之一。目前，利用宇宙微波背景辐射数据所得到的哈勃常数的数值与利用超新星数据得到数值有着大于4.4个标准差的不一致性。论文在考虑“哈勃危机”的情况下，完成了在星系尺度上（约4～10kpc）对于广义相对论的精确检验。结果显示，哈勃常数与修改引力效应在某些特殊星系系统具有强相关性。综合所有4个星系系统给出了哈勃常数的最优值。
揭秘大质量恒星形成区复杂外向流
中国科学院上海天文台、南京大学等中日韩天文学家合作，用VLBI技术结合ALMA来研究大质量恒星的形成，在1.6万光年之外的大质量恒星形成区G25.82-0.17观测到复杂的外向流结构。相关论文发表于The Astrophysical Journal。质量大于8个太阳质量的恒星虽然稀少，却深刻影响着星系的演化。它们是星系中重子物质和紫外辐射的主要来源。该研究利用了东亚甚长基线干涉网（EAVN）的子网（KaVa）。KaVa由位于日本的天文广域精测望远镜（VERA）的四面镜子以及韩国甚长基线干涉网（KVN）的三面镜子组成。研究发现的准直的外向流及可能的盘结构表明，大质量恒星形成模式可能与类太阳小质量恒星形成模式相似。科
通过自下而上的设计策略实现几何可重构三维细观结构与电磁器件
清华大学航院张一慧教授团队与合作者在多稳态三维微结构与可重构电磁器件方面取得进展。相关论文发表于Science Advances。可重构功能器件由于可以在不同的工作状态间迅速切换而愈发受到研究者们的关注，目前已经在信号传输、能量收集、生物信息采集等领域有重要的应用。论文提出了一套通过矢量调控屈曲组装实现几何可重构三维结构的策略，该策略基于屈曲组装中可重构力学机理的深入研究，实现了从简单单胞到复杂结构自下而上的系统化设计，也实现了具备离散-连续双重调控能力的可重构电子器件，同时适用于广泛的高性能材料和较宽的特征尺度范围，因此在多种复杂应用场景下具有独特的优势。
空化流动数值模拟方法研究
中国科学院力学研究所研究团队在空化流动数值模拟方法研究中取得进展。相关论文发表于International Journal of Multiphase Flow。空化是水下高速航行体和高速推进技术面临的主要问题。研究人员建立了两个模型：首先，通过引入气泡数密度来表征空化区内部结构，并建立气泡数密度的输运方程来模拟云状空化内部演化。其次，通过量纲分析和空泡群的直接模拟建立了基于空泡群的空化模型。这样就形成了一个宏观-细观耦合的计算方法。并利用该方法对云状空化的形成机制与溃灭压力特征进行了分析。利用该模型，研究人员对云状空化流动的机理有了更进一步的认识，同时研究了细观结构对溃灭的影响机制。
助力农业生产，将大棚布研制成发电机
浙江大学生物系统工程与食品科学学院IBE团队平建峰研究员课题组提出了一种简便有效的方法，从农业环境中挖掘自然能源并将其高效转化为电能。将摩擦纳米发电机技术应用于农用纺织品中，并用于降雨时雨水能的收集，通过能量转化获取电能。相关论文发表于Nano Energy。该聚合物能够防水并与环境中的雨水发生电子转移。而碳化钛感应电极，不仅具有高导电性能，还因其高电负性可以助力表面聚合物抢夺电子。因此在实现农用纺织品原有的农用保护材料保温、遮阳、水土保持、排水灌溉、种子培育基材的功能基础上，还能从农业环境中源源不断地获取能源，为智慧农业提供驱动力。
高性能微流体柔性应变传感器
中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心研究员王磊、副研究员李晖团队，在利用波浪形微通道设计改善基于液态金属的柔性应变传感器迟滞性、响应时间和灵敏度方面的研究取得新进展。相关论文发表于ACS Applied Materials & Interfaces。该柔性应变传感器可承受高达320％的应变且能够正常工作，波浪形结构能够有效抑制微通道的粘弹性，迟滞性从6.79％提高到1.02％。此外，通过延长波浪形微通道长度，同时传感器的灵敏度（GF=4.91）和分辨率得到提高，能够检测到低至0.09％的极微小应变变化，响应时间低至116ms。实验验证该柔性应变传感器能够被用于人体和机器人的运动监测。
多倍频高性能摩擦纳米发电机
浙江大学海洋学院海洋电子与智能系统研究所纳米能源研究团队徐志伟等，利用生活中常见的气球制作成了可用于收集波浪能的多倍频高性能摩擦纳米发电机。相关论文发表于Advanced Energy Materials。研究团队制备了一种基于水气球（WB-TENG）的多倍频高性能摩擦纳米发电机用于波浪能收集。所提出的WB-TENG由一个方形盒和一个水气球两部分构成。方形盒内壁上覆盖一层导电铜箔，再在导电铜箔表面粘贴一层尼龙薄膜。将导线放到气球中，然后向气球中注入氯化钠水溶液，最后通过打结的方式进行密封。WB-TENG除了作为发电器件，还可以作为传感器件反应波浪的振动情况。
随机相位散射光的相干性与涡旋动力学研究
中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室与普林斯顿大学电子工程系合作，对具有不同相干长度随机相位光束经非线性传播后所形成的散斑场的统计性进行了实验测量，观察到随着自由光涡旋的产生，散斑场的自关联函数从幂律衰减退化为指数衰减。相关论文发表于Nature Photonics。论文以光子学系统对凝聚态物理中的Berezinskii-Kosterlitz-Thouless（BKT）相变理论进行了量化实验验证，印证了非线性光学与凝聚态物理、冷原子物理等多个学科之间有着某些共同的理论基础，揭示了随机光场的相关性与涡旋动力学之间深刻而复杂的联系，为探索非平衡态下的相干-涡旋动力学提供了新基点。
多尺度共形褶皱功能表面研究
上海交通大学机械与动力工程学院张文明教授团队开展多尺度共形褶皱功能表面研究。相关成果发表于Advanced Functional Materials。褶皱结构在自然界与人造系统中广泛存在，如人体皮肤褶皱、气道黏膜、手指指纹、干枯水果表皮、地质岩层与褶皱连衣裙等。论文提出了一种单层石墨烯后固化转移方法，构筑了无分层式多尺度石墨烯共形褶皱功能表面，阐明了高温后固化工艺引入梯度界面层的化学成因，揭示了界面黏合强度增强效应的力学机理，有效解决了多层硬膜-软基系统中的分层失效难题。这种石墨烯表面具有优异的光学衍射性能与表面浸润性，在智能表面器件等应用方面有着潜在的价值。
大帧数高帧率的超表面动态全息显示新方法
武汉光电国家研究中心熊伟教授、夏金松教授及新加坡国立大学洪明辉教授团队合作，提出了一种新颖的超表面动态全息显示方法，将高速动态光调制器件与静态超表面器件结合，实现了可见光波段每秒万帧的高帧率及海量的动态显示帧数。相关论文发表于Science Advances。研究团队设计了基于数字微镜器件（DMD）的高速高精度结构光场调制系统。该系统可以将DMD微镜阵列调制的结构光束进行缩束，并精确投影到超表面不同空间信道对应的位置，从而实现每个空间信道的独立开启与关闭。DMD器件可以实现每秒万帧的光场调制速度，利用这种方式实现了大帧数、高帧率的超表面动态全息显示。
动物研究
东方粘虫的嗅觉机制研究
中国科学院动物研究所王琛柱团队系统地阐述了东方粘虫对性信息素和糖醋酒液的嗅觉感受机制，为东方粘虫的田间监测和防治提供了重要依据。相关研究成果发表于Insect Biochemistry and Molecular Biology。东方粘虫又名行军虫、剃枝虫，是我国重大农作物病虫之一，主要危害小麦、水稻、玉米、谷子、高粱、糜子等禾谷类作物。它有季节性迁飞习性，农民称之为“来去无踪，神出鬼没”的“神虫”。在我国华北地区发生的东方粘虫与日本发生的东方粘虫可能不是一个物种；含单一Z11-16:Ald的诱芯可用于田间监测和防治东方粘虫，并注意不可与含有Z9-14:Ald的性引诱剂合用，与棉铃虫的性引诱剂也应分别使用。
新型基因编辑猴模型
昆明理工大学牛昱宇、季维智课题组联合中国科学院动物研究所刘光慧课题组，纽约大学医学院龙承祖课题组等研究团队合作，首次使用单碱基基因编辑（Base editor，BE）技术建立了儿童早衰症灵长类动物模型。相关论文发表于Protein & Cell。研究通过显微注射将第四代BE系统，BE4max和靶向LMNA突变位点的gRNA导入猴受精卵，通过胚胎移植成功获得6只新生小猴。首次证实BE4max可以高效且精确地建立灵长类单碱基突变疾病动物模型，同时报道了全球首例灵长类早衰症模型。由于人猴高度的亲缘性关系和组织结构相似性，灵长类早衰症模型的建立将有力推动人类早衰症发病机制和临床治疗的研究。
绵羊的多羔分子机制
中国农业科学院北京畜牧兽医研究所肉羊遗传育种创新团队储明星等采用转录组和蛋白组学方法对无FecB突变且产羔数存在显著差异的小尾寒羊子宫进行联合分析，发现并鉴定了多个与绵羊多羔性状相关的关键基因及信号通路。相关论文发表于Journal of Proteomics。产羔数是绵羊最重要的繁殖性状之一，寻找影响绵羊产羔数的关键基因一直是育种学家关注的焦点。研究结果表明：在单、多羔小尾寒羊子宫中，ACSS3、SDSL、ENSOARP00000002929三个基因的表达在mRNA和蛋白水平均差异显著；相对于单羔组，在多羔组中显著上调的mRNA和蛋白质主要富集到鞘脂代谢和氨基酸代谢等能量代谢相关通路。
揭示小鼠基态多能干细胞的转录调控新机制
中国科学院广州生物医药与健康研究院Miguel A. Esteban实验室和武汉大学陈亮实验室等单位的研究人员合作，阐明了基态多能干细胞具有和亚稳态多能干细胞不同的转录调控机制，证明了基态多能干细胞能通过增强转录起始能够促进Pol2暂停释放的转录调控模型。相关论文发表于Science Advances。在基态多能干细胞中，激活的β-catenin通过在多能性位点招募辅调控因子促进多能性基因的转录起始，减少了对BRD4/CDK9调控的暂停释放的依赖。胚胎多能干细胞的细胞周期相关的基因仍然高度依赖暂停释放机制进行转录，因此两种条件下的胚胎多能干细胞的增殖均对抑制BRD4/CDK9敏感。
水稻重要害虫褐飞虱研究进展
华中农业大学植物科学技术学院华红霞教授、生命科学技术学院张启发院士团队联合揭示了Hox基因Ultrabithorax（Ubx）在水稻重要害虫褐飞虱中独特的表达模式及其在翅型分化过程中的关键作用，发现了昆虫翅发育调控的新机制。相关论文发表于National Science Review。地球上的昆虫预计有1000多万种，目前已经命名的昆虫有100多万种。不同种类昆虫翅的质地、颜色、斑纹、翅脉均具有鲜明的个性，而翅的形态特征是昆虫分类的最重要依据。在昆虫的翅发育过程中，Ubx是一个决定性基因，决定着前翅与后翅的形态分化。褐飞虱是单食性昆虫，只取食水稻，刺吸水稻韧皮部汁液、传播水稻病毒。
灵活行动选择的神经机制
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）、上海脑科学与类脑研究中心姚海珊研究组发现次级运动皮层的行动选择信息和感觉历史信息受到任务需求的动态调控，在灵活行为中具有重要作用。相关论文发表于eLife。能够根据刺激和行为意义的相似程度进行分类归纳，以便概括地指导行为，是人类和动物生存所必需的一种基本而重要的认知能力。研究人员训练小鼠根据视觉刺激空间频率的高低（即条纹的粗细或疏密程度）进行分类，产生向左或向右的行为选择。结果表明，在灵活视觉分类行为中，M2参与了行动选择的灵活控制，而且M2神经元对抉择和感觉历史信息的表征受到任务需求的动态调控。
抗菌药物耐受性形成机制研究
中国农业大学动物医学院沈建忠院士团队优化了细菌在抗菌药物压力下的存活策略，完善抗菌药物耐受性产生机制，为揭示抗菌药物治疗后病原菌扩散现象的分子机制提供新思路。相关论文发表于Advanced Science。首先观察到8种常见病原菌包括4种革兰氏阳性菌和4种革兰氏阳性菌，均具有入侵宿主上皮细胞并在细胞内存活的能力。在小鼠肠道内低水平抗菌药物增加了包括蜡样芽孢杆菌和大肠杆菌定殖于空肠和回肠上皮细胞内的细菌载量。随后发现以蜡样芽孢杆菌肠毒素Nhe和金黄色葡萄球菌溶血素α-toxin为研究对象，发现低水平抗菌药物可以增强多种细菌毒力因子表达，促进细菌入侵。
解析环形RNAs在脑衰老中的生物学作用
中国科学院昆明动物研究所/北京大学研究员李家立课题组揭示了脑内特异性circRNAs动态表达和生物学作用参与了大脑衰老过程。相关论文发表于Nature Communications。大脑衰老的生物学机理十分复杂。circGRIA1，一个由兴奋性氨基酸受体-AMPA受体亚基Gria1基因衍生的circRNA亚型，在雄性猕猴脑内多个脑区呈现显著地增龄性表达升高；而且与Gria1 mRNA表达水平有明显的负相关。相关研究发现为进一步认识和理解灵长类动物复杂的大脑结构和功能，寻找参与脑衰老进程的调控因子提供了新证据，也为探索衰老相关神经疾病的机理和干预措施提供了参考。
天文宇宙
揭示Vesta族群小行星热物理特性
中国科学院紫金山天文台季江徽课题组与合作者基于Wide-field Infrared Survey Explorer（WISE）的红外观测数据及热物理模型，揭示了主带小行星中的Vesta族群的热物理特性。相关论文发表于The Astronomical Journal。小行星绝大多数分布在火星和木星轨道之间的主带区域，它们可能蕴含了地球生命和水体起源的重要线索，也蕴藏着“婴儿期”太阳系的信息，因而具有重要的科学研究价值。Vesta族群位于主带的内部区域，其成员数目超过15000颗，是主带最多的族群之一。研究发现其热惯量随有效直径增加呈递减趋势，这些天体的几何反照率相比其他小行星普遍偏高。
决定大耀斑爆发属性的重要因素
中国科学院国家天文台项目研究员李婷主导的科研团队建立了目前为止最大的爆发/受限耀斑样本库（包含322个M1.0级以上的耀斑），展示出活动区磁通量与CME的发生之间存在的新关系。相关预印论文发表于arXiv。统计研究发现产生耀斑的活动区的总磁通量是决定大耀斑爆发属性的重要因素，爆发耀斑占总耀斑数的比例与活动区的磁通量表现出很强的反相关，这意味着大磁通量的活动区产生的大耀斑伴随CME的可能性较小。统计分析还发现临界衰减因子高度与活动区的磁通量存在强的正相关，说明活动区的磁通量越大，其上方的磁场束缚也越强，因此会约束爆发的磁结构向外运动，从而产生受限耀斑。
星际分子氰基甲亚胺及其同分异构体的化学建模研究
中国科学院新疆天文台天体化学团组通过理论化学研究，建立了氰基甲亚胺及其同分异构体的相关化学反应网，采用气相-尘埃两相模型NAUTILUS对其进行了化学模拟研究。相关论文发表于Monthly Notices of the Royal Astronomical Society。氰基甲亚胺作为星际介质中一种重要的生命前分子，经过一系列化学反应形成了构成遗传关键物质RNA和DNA核酸碱基的腺嘌呤。同时，氰基甲亚胺是氰基甲胺的光解产物之一，氰基甲胺可通过斯特雷克合成反应生成甘氨酸，而氨基酸是构建生物组织的肽键及蛋白质的基元。研究推测氰基甲亚胺及其同分异构体不仅可以在热核附近或热核中生成，也可在激波存在的冷环境中生成。
日冕物质抛射的亮前沿具有三层结构
中国科学院云南天文台太阳活动及CME理论研究团组成员梅志星博士及其合作者，通过三维磁流体动力学（MHD）数值实验，研究了太阳大气中日冕物质抛射（CME）的三维大尺度结构。相关研究成果发表于The Astrophysical Journal Letter。数值模拟结果表明，在CME泡周围存在有螺旋状电流片/边界（HCB）。HCB是磁结构中的切向不连续，由CME泡与环境磁场之间的相互作用所产生。它的螺旋形状是由于CME泡中的磁通量绳的Kink过程引起的。在SDO/AIA合成图像中，发现了清晰的三层亮前沿：亮的快模激波前沿、亮的HCB、以及亮的MFR外边缘，且这三者按顺序排列从爆发源区向外传播。
发现强引力透镜候选体
中国科学院云南天文台丽江天文观测站龙潜研究员与云南大学中国西南天文研究所宇宙学研究组尔欣中教授团队合作，利用人工智能深度学习的方法发现了38个新的强引力透镜候选体。相关论文发表于Monthly Notices of the Royal Astronomical Society。星系尺度的强引力透镜系统是重要的宇宙学探针，目前已证认的强透镜系统数目过少。该研究构建并训练了一个卷积神经网络，该神经网络使用Julia语言根据引力透镜数据的特点专门定制，具有规模小、速度快、针对性强的特点。科研人员将其应用于欧洲南方天文台2.6米巡天望远镜（VST）千平方度巡天（Kilo-Degree Survey—KiDS）数据，发现了38个新的强透镜候选体。
LAMOST首次发布视向速度变源星表
云南大学田志佳博士、刘晓为教授、北京师范大学苑海波副教授等人分析了LAMOST DR4数据中的重复观测源，根据视向速度的变化与观测误差的关系，估计了恒星为视向速度变源的概率，并首次建立了包含约8万颗恒星的视向速度变源星表。相关成果发表于The Astrophysical Journal。该成果利用了LAMOST大样本数据的优势，建立了首个基于低分辨率光谱巡天数据的视向速度变源候选体星表。该星表包含约8万颗恒星，其中包括77%的双星系统和7%的脉动变星，样本纯净度高于80%。作为变源巡天的输入星表，这个视向速度变源星表成为了LAMOST DR4数据中增值星表之一。
利用类星体强引力透镜时间延迟系统测量哈勃常数与引力检验
北京师范大学天文系胡彬教授牵头理论宇宙学研究团组与合作者利用最新公开的4个类星体强引力透镜时间延迟系统，对哈勃常数与后牛顿参数进行了联合限制。相关论文发表于Monthly Notices of the Royal Astronomical Society。哈勃常数刻画当前宇宙膨胀的速度快慢，是宇宙学的核心参数之一。目前，利用宇宙微波背景辐射数据所得到的哈勃常数的数值与利用超新星数据得到数值有着大于4.4个标准差的不一致性。论文在考虑“哈勃危机”的情况下，完成了在星系尺度上（约4～10kpc）对于广义相对论的精确检验。结果显示，哈勃常数与修改引力效应在某些特殊星系系统具有强相关性。综合所有4个星系系统给出了哈勃常数的最优值。
揭秘大质量恒星形成区复杂外向流
中国科学院上海天文台、南京大学等中日韩天文学家合作，用VLBI技术结合ALMA来研究大质量恒星的形成，在1.6万光年之外的大质量恒星形成区G25.82-0.17观测到复杂的外向流结构。相关论文发表于The Astrophysical Journal。质量大于8个太阳质量的恒星虽然稀少，却深刻影响着星系的演化。它们是星系中重子物质和紫外辐射的主要来源。该研究利用了东亚甚长基线干涉网（EAVN）的子网（KaVa）。KaVa由位于日本的天文广域精测望远镜（VERA）的四面镜子以及韩国甚长基线干涉网（KVN）的三面镜子组成。研究发现的准直的外向流及可能的盘结构表明，大质量恒星形成模式可能与类太阳小质量恒星形成模式相似。科
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