【科创热榜前沿科技周报】-72期转贴

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前沿科技盘点〔72〕丨思路打开，提升八个数量级！神奇的三维石墨烯，应用领域再拓展

原文链接:https://www.ncsti.gov.cn/kjdt/zt ... 0231217_144446.html

近日，北京协和和辽阳市中心医三位外科专家相隔700公里，先后远程操纵手术室内的机械臂系统，完成了一例特殊的肾癌根治术，标志着我国腹腔镜机器人技术在手术领域又取得了突破性进展。中国科学院和北京理工大学的科学家首次发现激光驱动的相干声子能有效加速极化子的传输……

基于国际科技创新中心网络服务平台科创热榜每日榜单形成的一周科技记忆，推出第七十二期。

1 《Science Advances》丨思路打开，提升八个数量级！

激光调控极化子传输的示意图和可能的应用途径

    极化子是由虚声子云修饰的电子（或空穴）组成的准粒子，广泛存在于金属氧化物、二维材料等体系中。极化子会以多样化的方式表现出来，并对材料诸如磁性、光催化、铁电、超导等重要性能及功能产生深远影响。但由于载流子的强局域化，极化子往往具有超低的迁移率，损害光电器件的使用性能。

近日，中国科学院物理研究所和北京理工大学的科学家预测了如何以超快光学手段探测和调控量子材料的物性。他们利用自主开发的非绝热含时密度泛函分子动力学方法和软件（TDAP），首次发现激光驱动的相干声子能有效加速极化子的传输。通过调节激光参数，理论预测在过氧化二锂(Li2O2)中，载流子的迁移率可提升八个数量级。这为设计具有高通断比、超快响应速度的新一代光电器件拓宽了思路。

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg3833

2 相隔700公里，三位专家“场外指导”腹腔镜机器人手术

近日，北京协和和辽阳市中心医泌尿外科专家纪志刚、徐维锋、丁永学携手完成了一例特殊的肾癌根治术。借助“5G+固网专线”的网络通路，3D立体高清画面在三个控制台同时展开，腹腔镜里的画面纤毫毕现。相距近700公里的三位泌尿外科专家先后远程操纵辽阳手术室内的机械臂系统，在几乎没有延时的情况下，于1小时内顺利完成手术。

两地三个控制台同时参与远程手术，这标志着我国腹腔镜机器人技术在手术领域又取得了突破性进展。

原文链接：https://www.ncsti.gov.cn/kjdt/kcrb/?rid=437936

3 《Energy & Environmental Science》丨持续扫除产业化阻碍，这种液流电池值得期待

锌基液流电池依靠锌酸盐离子和铁离子间的电化学反应来实现电能储存和释放的一项技术，分为碱性、中性、酸性三类，其中碱性锌铁液流电池是目前市场的主要发展方向。

锌基液流电池具有成本低、安全性高等优点，是分布式储能的理想选择。但锌基液流电池充电过程中，离子的随机扩散会导致锌活性物质在电极表面微观的凸起处聚集，形成“尖端堆积”，进而形成一种叫“锌枝晶”的物质。这种枝晶会刺破电池内的隔膜，导致电池“短寿”。科学家希望通过改变电解质溶液的化学性质来 “打破”这一“瓶颈”。

中国科学院大连化学物理研究所一直致力于锌作为负极的相关液流电池技术开发，李先锋和袁治章团队近日就在碱性锌铁液流电池电解液研究方面取得新进展。他们通过在电解液中添加有机配体，实现锌活性物质从溶液到电极界面的快速传质过程。其开发的碱性锌铁液流电堆在40mA/cm2的工作电流密度条件下稳定运行约700小时，库伦效率达98.04%，能量效率达88.53%。该工作为解决锌枝晶问题提供了新思路，并对提高碱性锌铁液流电池运行稳定性、推进其实用化进程具有积极的促进作用。

原文链接：https://doi.org/10.1039/D3EE02693K

4 《Solar RRL》丨神奇的三维石墨烯，应用领域再拓展

(a) 高效太阳光热界面蒸发的多孔石墨烯碳质膜示意图。(b) 光热界面蒸发器件结构及蒸发过程示意图。(c)柔性多孔石墨烯碳质薄膜及飞秒激光加工区域的大面积（100 cm2）实物照片。(d) 飞秒激光加工后，多孔石墨烯碳质薄膜表面形成的典型 “沟壑”特征的石墨烯形貌

石墨烯是二维结构，在微观上存在褶皱，无法达到完全平整，这就导致了力学上的不稳定性，引发静电，影响材料自身性能。科学家努力改进，发明了三维石墨烯。三维石墨烯是由二维石墨烯在宏观尺度上构成的一种新型碳纳米材料，它秉承了石墨烯超大比表面积、超高导电率优异特性，还兼具稳定性与超疏水性等其他材料无法比拟的特殊性能。

中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光元件技术与工程部吴卫平团队采用飞秒激光结合模板法，构筑了内部孔隙精准可控且独立支撑的多孔石墨烯薄膜。他们在自支撑多孔碳薄膜表面构筑三维阵列化石墨烯微结构，实现了光谱理想吸收、光热高效转换和热质输运有效调控等特性。紫外-可见光区域的光吸收达到99%以上，而近红外区域也实现了97%左右的吸收特性，光热蒸发速率进一步提高11%，实现了薄平面结构光热蒸发器件的优异性能。这项研究为低碳能源利用、海水淡化和矿物提炼等提供了太阳能驱动界面蒸发的解决方案，也有望在航空航天领域热管理等方面大显身手。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/solr.202200803

5 《Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.》丨集“载体-药物”于一身，水凝胶凭什么行？

（A）多酚基水凝胶重塑脊髓损伤铁稳态促进运动功能恢复的示意图；水凝胶促进脊髓损伤后运动诱发电位（MEP）与体感诱发电位（SEP）的恢复（B,C）以及成熟神经元在损伤部位的迁移（D）

脊髓损伤常会导致下肢感觉和运动功能的丧失。离子稳态失衡虽然是脊髓损伤微环境中的关键病理特征，但一直以来，它对神经再生的调控作用尚不清楚。

近日，山东大学齐鲁医院神经外科倪石磊课题组首次揭示了铁稳态在神经再生中的作用，创新性提出天然多酚基水凝胶重塑神经铁稳态、诱导神经再生这一治疗新策略。使用集“载体-药物”于一身的水凝胶材料，有效避免传统载体交联剂和化学反应引起的潜在风险，临床转化潜力更好。

利用天然多酚基水凝胶调节铁代谢促进神经发生，为治疗脑创伤、脑出血等其他铁沉积性中枢神经系统疾病提供了新思路。依托该项目，课题组已申请国家发明专利1项，并积极推动临床前大动物的药效学研究和临床转化。

原文链接：

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2220300120