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  记者从中科院南京地质古生物研究所获悉,由中国、捷克、美国古生物学者组成的研究团队,在内蒙古地区的沼泽森林遗址里,发现一种约3亿年前的缠绕植物。与现在绝大多数缠绕植物向右螺旋生长不同,这种植物向左螺旋生长,堪称植物界罕见的“左撇子”。  宇宙中大至银河星系、小至中微子运动,都普遍存在非对称结构,植物也不例外。研究显示,现生缠绕植物里,超过九成向右螺旋生长,这好比人类中的大多数,是习惯使用右手的“右撇子”。但这种习惯右旋的习性,在远古时期却未必如此。  此次,研究团队在我国内蒙古乌海市的乌达煤田里,发现了迄今最古老的缠绕植物化石。这一地区原地埋藏了一片约3亿年前的沼泽森林。因为一次远古的火山喷发,降落的火山灰将这片森林三维“封存”了下来。这种保存方式与古庞贝城颇为相似,因此也被称为中国的“植物庞贝城”。  得益于“植物庞贝城”中的立体化石结构,研究人员发现,新发现的这种远古蕨类植物,有着不同于现代缠绕植物的生长方向。它的叶轴直径约1毫米,两侧长有叶片和钩状的攀爬“触手”,以螺旋向左的方向缠绕在另一棵种子植物上。  “有意思的是,包括此次新发现的化石在内,迄今人类找到的两种远古缠绕植物都为左旋生长,这与现在的情况截然不同。这引导我们重新看待非对称性在生物演化中的角色:这种现象因何产生、在漫长的进化中又如何变化,还有待科学家寻找更多的线索。”参与此项研究的中科院南古所助理研究员周卫明说。  这一研究19日刊发在最新一期的国际知名期刊《当代生物学》上。

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  近日,中国科学院长春应用化学研究所(以下简称长春应化所)和日本九州大学组成的联合研究团队揭示了导致一类准二维钙钛矿发光效率低的机理,进而开发出基于该类材料的高效率绿光发光二极管,相关成果在线发表于《自然—光子学》。  有机无机杂化钙钛矿因成本低、容易加工以及光电特性优异,受到了光电子研究领域的广泛关注,基于该类材料的发光二极管也极有潜力成为下一代照明和显示元件。其中,三维钙钛矿是由有机和无机组分在三维空间交替结合而成,二维钙钛矿是由两种组分交替形成的片层结构,而准二维钙钛矿则是两类钙钛矿的混合结构,即由大尺寸有机壳层包裹着不同尺寸的三维钙钛矿。  “由于准二维钙钛矿存在天然形成的量子阱结构,与传统的三维钙钛矿相比具有更大的激子结合能,从而更有利于发光。”论文第一作者、长春应化所研究员秦川江指出,“尽管一些准二维钙钛矿发光二极管已达到较高电光转换效率,但当采用不同有机组分时,一些绿光器件的效率很低,其原因仍然未知。”  联合研究团队通过国际合作获得的大量相关实验数据对该问题作出了回答。秦川江向《中国科学报》介绍:“目前多数研究者认为这类钙钛矿表现出更多传统无机半导体的特性,然而我们证明了准二维钙钛矿具有很多有机半导体的属性,因此需要考虑到具有不同能量的激子行为。”  与典型的无机半导体不同,有机半导体在电致发光过程中首先形成激子态而后弛豫发光。由于电子的自旋特性,将会形成单线态和三线态两种不同性质的激子。尽管调控单线态和三线态激子是设计和开发高效有机发光二极管的基础,但在钙钛矿发光二极管的研究中却未被考虑。  联合研究团队比较了两类具有相似晶体性质、含有不同有机组分的钙钛矿发光材料,发现其中一类钙钛矿材料中的三线态激子消失了。通过分析,这类钙钛矿中采用了具有低三线态能级的有机组分,其发光性能差的原因应是三线态激子转移至能量较低的有机部分,造成非辐射能量损失。而当采用具有高三线态能级的有机组分时,三线态激子会保留在钙钛矿发光主体中,从而获得较高的发光效率。  此外,联合研究团队还发现在特定的准二维钙钛矿中,暗态三线态激子也能够上转换为辐射发光的单线态激子,使得在准二维钙钛矿器件中实现全部激子利用成为可能。  基于上述发现,联合研究团队通过选择合适的有机组分,制备了能够高效俘获三线态激子的准二维钙钛矿发光二极管,获得了12.4%的电光转换效率。“我们不仅解释了之前观察到的实验现象,一些新发现也为开发高效钙钛矿光电器件,如发光二极管、激光和太阳能电池等提供了指引。”领导该研究的日本九州大学教授安达千波矢说。  (原载于《中国科学报》2019-11-21第8版装备制造)

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  中亚地区是世界主要的粉尘源区之一,沙尘暴灾害频发,这不仅影响该地区生态环境可持续发展,而且对当地居民的生活和健康产生了巨大的危害。因此对该地区粉尘排放的变化特征及其对气候变化的响应机制的研究至关重要。黄土是典型的风成沉积物,是古粉尘堆积的产物,研究黄土的沉积过程与变化规律有利于充分认识当前粉尘释放、搬运与沉降的作用机制。中亚广布的黄土不但是重要的高分辨率气候变化信息载体,同时也记录了过去粉尘排放与沉降历史。  近日,中国科学院地球环境研究所一带一路气候环境中心中亚黄土研究组研究员宋友桂等通过对我国新疆伊犁地区黄土记录的末次冰期以来的沉积速率变化研究,揭示了该地区MIS3阶段(56-28ka)粉尘通量的变化机理。基于石英光释光年代与贝叶斯年龄模型,研究组建立了末次冰期以来的粉尘堆积通量。通过与湿度、风力指标进行细致的对比,发现粉尘堆积通量的变化不仅受到风力状况的影响,而且更重要的是受到黄土源区提供沉积物的能力、沉积区的地表粗糙度(或植被覆盖度)的驱动。研究组发现相对温暖的MIS3阶段比寒冷的MIS2阶段(29-13ka)出现了更高的沉积速率(图1),这主要归因于源区沉积物供给能力。结合东亚黄土高原的黄土沉积通量,通过与西风下风向远距离沉降区(北太平洋与格陵兰地区)粉尘浓度对比(图2),证明亚洲粉尘向下游的远距离输出通量与西伯利亚高压、大气环流的搬运效率密切相关。进而提出北半球冰量与高纬度夏季太阳辐射可通过影响西伯利亚高压的强度分别在冷期和暖期控制着剖面地区的风力状况的观点。  该研究于最近发表在JournalofGeophysicalResearch:Atmospheres杂志上,其不仅弥补了中亚地区粉尘记录的空白,而且为利用中亚黄土来进行古气候研究提供了新的思路。该成果由地球环境所主导,华南师范大学、中科院西北生态环境资源研究院和浙江师范大学参与共同完成,得到中科院先导专项B项目(XDB26000000)和国家重点研发项目(2016YFA0601902)以及国家自然科学基金(41572162)的联合资助。  论文链接图1尼勒克黄土的沉积通量、砂粒级含量、有机质含量与附近的湖湘沉积物稳定碳同位素比值、北纬65度夏季太阳辐射以及格陵兰冰芯氧同位素比值的对比。图2尼勒克黄土沉积通量与黄土高原靖远黄土通量、北太平洋与格陵兰冰芯粉尘浓度的对比。

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  近日,中国科学院大连化学物理研究所催化与新材料研究室研究员王爱琴和中科院院士张涛团队受邀撰写了题为SelectiveHydrogenationoverSupportedMetalCatalysts:FromNanoparticlestoSingleAtoms 的综述文章。  选择性加氢是指当反应物中含有两种可还原官能团时,其中靶向官能团被加氢而另一种不受影响的过程,在石油化工(如烯烃中微量炔烃/二烯烃的去除)及精细化工等行业中有广泛的应用。由于传统纳米催化剂上常发生过度加氢现象,所以高选择性地获得目标产物仍存在巨大挑战。  研究表明,在选择性加氢反应中,通过调变催化活性中心的几何结构来减弱非靶向官能团的吸附强度是改善选择性的有效手段。研究者由此提出了“activesiteisolation”策略。论文综述了在炔烃、α,β-不饱和醛/酮和硝基苯乙烯选择性加氢反应中实现“activesiteisolation”策略的方法,包括对传统纳米催化剂进行修饰(如吸附含N/S/P原子的有机物,以金属氧化物或炭材料对纳米颗粒进行部分包埋,以孔道规整、孔径可调的多孔材料对纳米颗粒进行封装等)以及构筑单原子催化剂(包括负载型单原子,单原子合金/金属间化合物)。文章评述了各种方法的优劣,并对该领域的发展进行了展望。  王爱琴和张涛团队一直致力于高分散催化剂在选择性加氢反应中的研究,并陆续研制出Pt1/FeOx(Nat.Commun.2014,;GreenChem.2016,;Chem.Sci.2017,;Nat.Commun.2019, ),Pd-Au(Ag,Cu)/SiO2(ACSCatal.2015,;ACSCatal.2017,),Pd/ZnO(ACSCatal.2016,)和Co-N-C(Chem.Sci.2016,)等多种单原子催化剂,以及Au/ZnAl-HT(Angew.Chem.Int.Ed.2017,;J.Catal.2018, ),Ni/AC(Chem.Commun.2017,)等纳米催化剂。以上催化剂在乙炔、3-硝基苯乙烯等选择性加氢反应中表现出优良的催化性能,其中,单原子催化剂Pt1/FeOx在3-硝基苯乙烯选择性加氢反应中,以及Pd/ZnO在乙炔选择性加氢反应中是迄今为止文献报道的活性和选择性最优的催化剂。  该综述文章发表在ChemicalReviews上。上述工作得到国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项(B)“能源化学转化的本质与调控”和国家重点研发计划项目等的资助。大连化物所发表选择性加氢研究综述文章

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  超重和肥胖及其并发症在世界范围内呈爆发性流行趋势,已经成为全球面临的一个重要且严峻的公共健康问题,亟需长效、安全的肥胖预防和治疗药物。目前临床上治疗肥胖的药物主要通过控制食欲和抑制营养吸收,但效果极其有限。  中国科学院动物研究所金万洙研究组多年从事减肥的全新途径——激活棕色脂肪来促进能量消耗的研究,并通过这一崭新途径,近期发现新一代的减肥药物候选靶点。相关研究成果以Myristoleicacidproducedbyenterococcireducesobesitythroughbrownadiposetissueactivation为题于11月19日在线发表于GUT杂志。  棕色脂肪和米色脂肪是消耗能量的脂肪,已有很多文献报道,其激活可减轻脂肪肝、肥胖、胰岛素抵抗、糖尿病等代谢综合征。鉴于棕色脂肪在防治肥胖等相关代谢疾病中的作用,寻找可以增加棕色脂肪量和促进棕色脂肪活性的激活剂就显得至关重要。  金万洙研究组研究结果表明,粪肠球菌(Enterococcusfaecalis)这一肠道细菌可以激活高脂饮食诱导的肥胖小鼠的棕色脂肪的产热活性并诱导米色脂肪的形成,最终减少脂肪囤积,改善肥胖。进一步的研究发现,粪肠球菌的次级代谢产物——不饱和长链脂肪酸(肉豆蔻脑酸甲酯,C14:1在这一过程中起着重要作用。肉豆蔻脑酸甲酯饲喂处理可以显著增加棕色脂肪活性,改善小鼠的肥胖和脂肪肝症状。该研究首次证明了粪肠球菌-脂肪酸-棕色脂肪,这一代谢轴在治疗肥胖等代谢综合征方面的巨大潜力。此外,研究结果提示,肉豆蔻脑酸甲酯很可能是从能量代谢角度防治肥胖及其相关疾病的新型药物。  动物所博士张传海和董孟,延边大学教授全林虎、博士姜君、博士研究生严春龙和郑州大学博士徐洪德为共同第一作者,动物所研究员金万洙和延边大学教授李东浩为共同通讯作者。该课题得到中科院战略性先导科技专项(XDB13030000)、国家自然科学基金(31171131,81370951和81660643)、国家重点研究开发项目(2017YFC1001003)的支持。  论文链接

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  目前,用于计算机处理器的硅集成电路正接近单个芯片上晶体管的最大可行密度,至少在二维阵列中是这样。摩尔定律看似已难以维持。美国密歇根大学一研究团队却另辟蹊径,将晶体管阵列带入三维空间,在最先进的硅芯片上直接堆叠第二层晶体管。这一研究为开发打破摩尔定律的硅集成电路铺平了道路。    摩尔定律认为,集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔两年便会增加一倍。目前硅集成电路的晶体管密度已接近极限。而随着硅晶体管尺寸变得越来越小,它们的工作电压也在不断下降,导致最先进的处理芯片可能会与触摸板、显示驱动器等高电压接口组件不兼容,后者需要在更高电压下运行,以避免错误的触摸信号或过低亮度设置之类的影响。这就需要额外的芯片来处理接口设备和处理器之间的信号转换。  为解决上述问题,密歇根大学研究人员通过附加器件层的单片三维集成,来提高硅互补金属氧化物半导体集成电路的性能。他们首先使用含锌和锡的溶液覆盖硅芯片,在其表面形成均匀涂层,随后短暂烘烤使其干燥,经过不断重复后制成一层约75纳米厚的氧化锌锡膜。使用该氧化锌锡膜制造的薄膜晶体管可以承受比下方硅芯片更高的电压。  为了解决两个器件层之间的电压失配问题,研究人员采用了顶部肖特基、底部欧姆的接触结构,在触点添加的肖特基门控薄膜晶体管和垂直薄膜二极管具有优良的开关性能。测试显示,在集成了高压薄膜晶体管后,基础硅芯片仍然可以工作。  研究人员表示,硅集成电路在低电压(约1伏)下工作,但可以通过单片集成薄膜晶体管来提供高电压处理能力,从而免除了对额外芯片的需求。他们的新方法将氧化物电子学的优势引入到单个硅晶体管中,有助于更紧凑、具有更多功能的芯片的开发。  相关论文刊发在最新一期《自然·电子学》杂志上。

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