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2023年01月11日，韩国蔚山基础科学研究所的Rodney S. Ruoff中国科学技术大学的朱彦武等研究者在nature上发表题为“Long-range ordered porous carbons produced from C60”的研究论文。

该论文报道了以α-Li3N为催化剂的C60粉末，在常压条件下制备了一种克量级新型碳——长程有序多孔碳(LOPC)。

C60结晶体为面心立方(fcc)分子晶体，分子旋转相变对温度和压力敏感。“富勒烯聚合物”是通过高压高温(HPHT)处理C60(s)、高速振动铣削、碱金属掺杂C60(s)以及将C60(s)暴露在电子束或紫外线照射下获得的。

此前，人们采用层间键合解理策略，制备了单层聚合物C60网络。长程有序碳簇是一种由无定形构件组成的独特晶体材料，通过在高压和室温下粉碎C60笼来合成。超硬非晶碳的HPHT处理C60晶体也有报道。

具有广泛共价键的碳晶体，可能具有特殊的硬度，但据报道，由于制造它们的高压电池的尺寸，通过HPHT处理制成的碳的数量通常非常小，因此，评估它们的性质是具有挑战性的。对于它们的大规模制备，能够更详细地描述长期有序碳产物的化学方案显然是有帮助的。

在此，研究者报道了以α-Li3N为催化剂的C60粉末，在常压条件下制备了一种克量级新型碳——长程有序多孔碳(LOPC)。LOPC由连接破碎的C60笼组成，保持长周期，并已通过X射线衍射、拉曼光谱、魔角自旋固态核磁共振光谱、像差校正透射电镜和中子散射进行了表征。基于神经网络的数值模拟表明，LOPC是富勒烯型碳向石墨烯型碳转变过程中产生的亚稳结构。在较低的温度、较短的退火时间或较少的α-Li3N用量下，由于电子从α-Li3N转移到C60，形成了著名的聚合C60晶体。碳K边近边X射线吸收精细结构中LOPC的电子离域程度高于C60(s)。室温下的电导率为1.17×10−2 S cm−1，在T 30 K时的导电，似乎是由短距离的类金属输运结合载流子跳跃引起的。LOPC的制备使得从C60(s)开始的其他晶体碳的发现成为可能。

图1. 形态和结构特征

图2. 微观结构表征

图3. 模拟和现场MAS-SSNMR

图4. DOS, NEXAFS和电导率测量

综上所述，α-Li3N和C60(s)在室温和室温下混合可得到一种长程有序的多孔碳LOPC，由主要由sp2碳键连接的断裂C60笼组成。LOPC已通过与原始fcc C60和另一同素异形体C60聚合物晶体进行了广泛的实验表征。

通过模拟，研究者发现LOPC是一种亚稳态结构，发生在富勒烯型碳向石墨烯型碳的转变过程中，随着退火温度的升高，LOPC的性质从半导体型向金属型转变。该合成很容易在半克尺度上进行，这产生了足够的材料，用于研究者所描述的表征方法。

研究者看不出有任何理由，为什么不能在千克或更大的尺度上进行这种合成。更大的数量将创造机会，以新的方式使用这些产品，并使进一步的化学反应能够产生其他具有有趣性质和其他功能的下游产品。

02

复旦大学马余刚院士团队等科研人员首次在RHIC-STAR国际合作的重离子碰撞实验中观测到了反应末态粒子的整体自旋排列现象。该成果为研究夸克胶子等离子体QGP中的强相互作用提供了一个新的可能方向，相关成果于1月18日发表在《Nature》杂志。

尽管自从汤川首次用介子交换来描述核子之间的力以来，已经取得了几十年的进步，充分理解强相互作用仍然是现代科学的一个相当大的挑战。剩下的一个困难来自强力的非扰动性质，这导致了夸克限制现象，距离约为质子的大小。

在这里，研究者表明，在相对论性重离子碰撞中，夸克和胶子在扩展体积上释放，产生两种矢量（自旋-1）介子，即φ和K*0，以令人惊讶的全局自旋对齐模式出现。特别是，φ的全局自旋对齐出乎意料地大，而 K 的全局自旋对齐出乎意料地大。*0与零一致。观察到的φ自旋对齐模式和幅度无法用常规机制解释，而与强力场相关的模型2，3，4，5，6，即标准模型和量子色动力学中的有效代理描述，可容纳当前数据。这种联系如果完全建立，将为研究强力场的行为开辟一条潜在的新途径。

03

北京航空航天大学材料科学与工程学院磁性功能材料研究团队刘知琪教授、蒋成保教授等在磁存储材料研究方面取得进展，相关成果于1月19日以全文Article的形式在《Nature》杂志上发表，论文题目为河南济源虎岭2023年债权融资计划：“Room-temperature magnetoresistance in an all-antiferromagnetic tunnel junction”。

反铁磁材料是一类新型磁存储材料，作为数据存储介质，相邻数据位可以密排列以提升存储密度，并且反铁磁材料的自旋动力学更快，有望实现新一代超高速磁存储。已有反铁磁存储器件的电信号输出，主要依赖面内电子输运的各向异性磁电阻效应，室温下一般仅能达到~0.1%，难以满足商业化磁存储器件应用需求。

北航材料学院磁性功能材料团队突破了原子级平整反铁磁金属单晶薄膜的关键制备技术，通过界面应力诱导非共线反铁磁单晶薄膜的晶格四方度变化，产生了单轴磁各向异性，以及显著的反常霍尔效应。

基于该反常霍尔效应，实验发现了全反铁磁异质界面（共线反铁磁/非共线反铁磁）的交换偏置效应，从而设计制备出多层膜全反铁磁隧道结（all-antiferromagnetic tunnel junction - AATJ）新器件，在国际上首次实现了全反铁磁隧穿磁电阻效应，室温磁电阻最高可达100%。

04

电子科技大学程玉华教授课题组联合美国西北大学Tobin J. Mark、Antonio Facchetti课题组在Nature上以“Vertical organic electrochemical transistors for complementary circuits”为题，发表了在有机电化学晶体管及其互补电路方面的最新研究成果。电子科技大学自动化工程学院为第一完成单位。

该研究针对测试数据的源头基础器件，首次提出了一种基于紫外光固化沟道的新型垂直结构，破解了高性能电化学晶体管大规模可靠制备的世界性难题，是新型传感和精密测试领域的重大突破。

有机电化学晶体管（OECT）和基于OECT的电路具有极低的驱动电压（1 V）、低功耗（1 μW）、高跨导（10 mS）和生物相容性，在生物电子学、可穿戴电子学和人工神经形态电子学方面具有巨大的潜力。然而，关键互补逻辑OECT的成功实现目前受到时间和/或操作不稳定，缓慢的氧化还原过程和/或切换，与高密度单片集成不兼容以及n型OECT性能差的限制。

在这里，研究者通过将氧化还原活性半导体聚合物与氧化还原非活性光固化和/或光图案化聚合物混合以形成离子渗透半导体通道，在具有致密、不渗透顶部接触的简单、可扩展的垂直架构中实现，展示了具有平衡和超高性能的 p 型和 n 型垂直 OECT。封装电流密度超过 1 kA cm−2据我们所知，在低于 ±0.7 V 时，跨导为 0.2–0.4 S，短瞬态时间小于 1 ms 和超稳定开关（50，000 次循环）。

这种架构为纳米级密闭空间中有机半导体氧化还原化学和物理的基础研究以及可穿戴和植入式设备应用提供了许多可能性。

1月12日，东北大学袁国教授，李琳琳教授、王国栋院士和德国马普所Dierk Raabe教授合作的最新研究成果发表在《Science》期刊上，题为“Ductile 2-GPa steels with hierarchical substructure”。值得一提的是，这也是东北大学作为第一单位的首篇《Science》。

该研究成果表明：由铁、锰、硅、碳和钒组成的高强度钢可以采用不同的加工策略制成。锻造、低温处理和回火相结合，形成了一种强度非常高的合金，同时还具有良好的延展性和可成形性。

从运输到轻量化设计再到安全基础设施，所有行业都需要机械强度和延展性承载材料。然而，一个巨大的挑战是将这两种特征统一到一种材料中。

该研究表明，在均匀伸长率2%）下，可以将普通的中锰钢加工成具有2.20吉帕斯卡的抗拉强度。这需要多个横向锻造、低温处理和回火步骤的组合。

由层压和双重拓扑排列的马氏体与精细分散的残余奥氏体组成的分层微观结构同时激活多种微观机制以增强和延展材料。组织良好的马氏体中的位错滑移和逐渐变形刺激的相变协同产生高延性。

该研究的纳米结构设计策略生产2吉帕强度的延展性钢，这些钢具有吸引力的成分，并有可能在大规模工业规模上生产。

02

1月19日，南京大学物理学院彭茹雯教授、王牧教授研究组联合美国东北大学刘咏民教授研究组，在国际学术期刊《Science》发表题为"Breaking the limitation of polarization multiplexing in optical metasurfaces with engineered noise" 的研究论文。

该研究创新性地引入光学响应噪声调控，成功突破光学超构表面偏振复用的容量极限，为发展高容量光学显示、信息加密、数据存储提供新范式。

众所周知，噪声在科学和工程领域通常是有害无益却又不可避免的，然而，该研究通过将工程噪声引入琼斯矩阵单元的精确解中，打破了源于琼斯矩阵尺寸约束的超表面偏振复用能力的基本限制。

研究人员使用由不同偏振的可见光照亮的单个超表面通过实验证明了多达 11 张独立的全息图像。据研究人员所知，它是极化多路复用报告的最高容量。结合位置复用方案，超表面可以生成36个不同的图像，形成全息键盘图案。

03

2023年1月27日，河南大学材料学院李萌教授团队和德国亥姆霍兹柏林材料与能源中心Antonio Abate教授团队等合作，在Science上以Research Article形式发表了题为Highly efficient p-i-n perovskite solar cells that endure temperature variations的研究成果，发展了高效耐变温钙钛矿太阳能电池。

每日温度变化会引起卤化物钙钛矿中的相变和晶格应变，从而挑战它们在太阳能电池中的稳定性。研究者稳定了钙钛矿黑相，并使用β-聚（1，1-二氟乙烯）的有序偶极结构来控制钙钛矿薄膜结晶和能量排列，从而提高了太阳能电池的性能。

研究人员展示了p-i-n钙钛矿太阳能电池，在24平方毫米和6平方厘米上分别具有创纪录的18.23%和1.1%的功率转换效率，在96°C和88°C下分别保持了1000和1%的效率25小时。在−75°和+60°C之间的快速热循环下，器件没有显示出疲劳迹象，证明了有序偶极结构对钙钛矿太阳能电池运行稳定性的影响。

1月5日，香港大学生物科学学院翟元梁研究组、香港科技大学党尚宇研究组、香港科技大学/康奈尔大学戴碧瓘研究组和法国居里研究所陈春龙研究组合作在Cell杂志在线发表题为“The human pre-replication complex is an open complex”的研究论文。

这项研究首次展示了hMCM-DH的高分辨率结构和足迹。它为研究在MCM基因中有突变的人类疾病提供了一个结构框架，这些疾病通常表现为发育缺陷，如耳聋、免疫缺陷、侏儒症、和癌症。

在真核生物中，DNA复制启动需要组装和激活 迷你染色体维持 （MCM） 2-7 双六聚体 （DH） 以熔化起源 DNA 链。 然而，这种初始熔化的机制尚不清楚。

在这里，研究者报告了一个 2.59-Å 人体MCM-DH（hMCM-DH）的冷冻电子显微镜结构，也称为 复制前复合体。在这种结构中，hMCM-DH具有收缩的中心 通道解开并拉伸DNA链，使得几乎半圈 结合的双链DNA被扭曲，1个碱基对完全分离，产生一个 六聚体结处的初始开放结构（IOS）。干扰 IOS 会抑制 DH形成和复制启动。

hMCM-DH足迹的映射表明 IOS以大簇的形式分布在整个基因组中，与起始物很好地对齐 专为随机原点发射而设计的区域。这项工作揭示了一种内在机制 将DH形成与初始DNA熔化相结合，以许可复制启动 在人体细胞中。

该研究为初始DNA解链机制提供了重要信息，并为pre-RC形成、解旋酶激活和双向复制体组装机制提供了有价值的见解。

02

2023年1月19日，厦门大学王科嘉及梁青共同通讯在Cell 在线发表题为“Opioid-induced fragile-like regulatory T cells contribute to withdrawal”的研究论文，该研究描述了阿片类药物使用障碍患者和健康对照组的外周免疫细胞的分布。

阿片类相关血液中免疫细胞分布异常，脆弱样调节性T细胞(Tregs)明显增多，与停药评分呈正相关。类似地，阿片类药物治疗的小鼠也表现出Treg衍生的干扰素-γ (IFN-γ)表达增强。IFN-γ信号重塑伏隔核(NAc)神经元的突触形态，调节随后的戒断症状。

免疫系统失调是阿片类药物成瘾的主要特征。这里 研究者表征阿片类药物患者外周免疫细胞的景观 使用紊乱和健康对照。

阿片类药物相关血液表现出异常免疫细胞的分布，其特征是脆性样细胞的显着扩张 调节性T细胞（Tregs），与戒断评分呈正相关。 类似地，阿片类药物治疗的小鼠也显示出增强的Treg衍生干扰素γ（IFN-γ）。 表达。IFN-γ信号重塑了伏隔核（NAc）中的突触形态 神经元，调节随后的戒断症状。

他们证明阿片类药物增加神经元衍生的C-C基序趋化因子配体2（Ccl2）的表达和破坏 通过下调星形胶质细胞衍生的血脑屏障 （BBB） 完整性 脂肪酸结合蛋白7（Fabp7），均触发外周Treg浸润进入NAc。

该研究表明，阿片类药物会推动易碎样药物的扩张 Tregs 和有利于 BBB 的外周 Treg 透视，这导致 IFN-γ 介导 突触不稳定和随后的戒断症状。

文章模式图（图源自Cell ）

03

2023年1月23日，浙江大学胡海岚团队在Cell 在线发表题为“Neural mechanism underlying depressive-like state associated with social status loss”的研究论文，该研究揭示了与社会地位丧失相关的抑郁样状态的神经机制。

该研究通过强迫老鼠在一场非暴力的社会竞赛中输给它们的下属，稳定地降低了它们的社会等级，并诱导出类似抑郁的行为。这些与排名下降相关的抑郁行为可以通过重新获得社会地位来逆转。

向下的社会流动性是众所周知的抑郁症精神危险因素，但其神经机制仍然难以捉摸。在这里，通过迫使老鼠在非暴力的社会竞争中输给下属，研究人员稳定地降低了它们的社会地位，并诱发了类似抑郁的行为。

这些与排名下降相关的抑郁样行为可以通过重新获得社会地位来逆转。体内纤维光度法和单单元电生理记录表明，强迫损失（而非自然损失）会产生负奖励预测误差（RPE）。通过外侧下丘脑，RPE强烈激活大脑的反奖励中心，即外侧habenula（LHb）。LHb激活抑制控制社会竞争力的内侧前额叶皮层（mPFC），并加强比赛中的退缩。

这些结果揭示了相互促进社会地位丧失和抑郁行为的核心神经机制。控制mPFC和LHb活动的交织神经元信号为社会流动性与心理障碍之间的串扰提供了机制基础，揭示了干预的有希望的目标。

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