无机材料与生物界面往往能形成“1+1＞2”的协同效应。近日，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所高翔课题组与芝加哥大学田博之课题组由此获得启迪，创造出一种新型“人工光细胞”构建方法。儒勒·凡尔纳经典科幻小说《海底两万里》中，教授对尼摩船长说的一段话道出了那时人们对于钠电池的期待。而今，这种期待以一种有趣的方式走进现实。
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，我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。今天，为大家带来第五十三期。
1《Science Advances》丨半导体材料+细胞=“人工光细胞”
细菌周质空间定向合成纳米光伏颗粒实现光生电子到生物能高效转化
无机材料与生物界面往往能形成“1+1＞2”的协同效应。动物鳞片与表皮细胞、钙板金藻外壳材料与细胞之间，都能形成具有保护功能的外壳材料。
近日，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所高翔课题组与芝加哥大学田博之课题组由此获得启迪，他们创造了一种新型“人工光细胞”构建方法，在大肠杆菌的周质空间中定向合成CdS半导体材料，为其装上纳米光伏颗粒的外壳，合成新型生物界面。由此，就可以将半导体材料吸收光能后产生的电子有效转化为生物能，使不能利用光能的工业发酵微生物有效利用光能。
2《海底两万里》中提到的这项发明，正在以这样的方式走进现实
“一千克的海水有百分之九十六点五是水，百分之二点七是氯化钠……由此您可以看出，氯化钠在海水中含有相当大的分量。而我从海水里提取出来的就是钠……钠电池应该是最强的，它的电动力比锌电池要强好几倍。” 儒勒·凡尔纳经典科幻小说《海底两万里》中，教授对尼摩船长说的这段话道出了那时人们对于钠电池的期待。而今，这种期待在以这种方式走进现实。
作为新能源汽车动力电池的一大技术路线，钠离子电池市场方兴未艾。钠离子电池与锂离子电池工作原理相似，但使用钠离子作为电荷载体。较锂电而言，钠离子电池具备成本低、安全性、长寿命、宽温区、高倍率等优势。但当下，钠离子电池的规模化应用还面临着很多技术瓶颈。
中国科学院大连化学物理研究所储能技术研究部自2015年开始布局钠离子电池技术，聚焦具有高稳定性、长寿命、高安全性等优势的磷酸盐基钠离子电池技术。该团队坚持基础研究与应用研究并重，实现了钠离子电池从基础研究探索跨越到关键材料中试制备、大容量电芯及系统集成。
近日，该研究所李先锋研究员、郑琼副研究员团队自主开发10kWh磷酸焦磷酸铁钠基钠离子电池系统，实现了用电负载的稳定供电。系统输出能量为9.7kWh，直流侧能量转换效率为91%。该系统由5个独立的电池模组和与其配套的逆变器、控制模块共同组成。该钠离子电池体系在大规模储能领域具有广阔应用前景。
3《Journal of Climate》丨如何精准预测北极的“中暑”程度？
北极海域划分
北极放大效应（Arctic amplification）是全球气候变化最显著的特征之一，它指的是北极的升温速率约是全球平均升温速率的2倍以上。全球变暖大背景下，北极放大及其驱动机制就成为极地气候学的一个研究热点和前沿方向。
近日，中国科学院海洋研究所李晓峰研究团队与美国哥伦比亚大学研究团队合作，发展了一款Markov海冰厚度季节预测模型。该模型包括海冰厚度、海冰密集度、上层海洋热含量、海表温、海表气温、表面辐射通量、表面湍流热通量、位势高度场和风场9个气候变量，能够预测12个月间北极海冰厚度场。
此外，研究团队利用交叉验证的方法，对模型预测技巧在不同季节和海域进行了评估。这项研究填补了北极海冰厚度预测的空白，对于北极航道评估和高空间分辨率模式的开发具有重要意义。
4《nature electronics》丨拓扑自旋结构能操纵电子和光子吗？答案揭晓
拓扑自旋固态光源芯片示意图
拓扑自旋结构是未来高密度、高通量、低功耗信息器件的载体，而其在半导体光电子领域的应用探索尚未开展。“拓扑自旋结构能操纵电子和光子吗？”这一曾经的未解之谜如今揭开面纱——答案是肯定的。
近日，厦门大学半导体研究团队康俊勇教授、张荣教授、吴雅苹教授提出轨道调控的拓扑自旋保护新原理，首次生长出室温零场下本征稳定、长程有序的磁半子（Meron）晶格，并成功研制拓扑自旋固态光源芯片（T-LED）。这一成果首次实现了从拓扑保护准粒子到费米子乃至玻色子的手性传递。
这一拓扑材料的问世，经历了从理论模拟到设备研发，再到优化材料体系的一系列突破，开拓了光电子学与拓扑自旋电子学交叉融合的新领域。
5《Satellite Navigation》丨应对极端灾害 “黑天鹅”，科研“秘密武器”来了
南美洲北部（a）水平和（b）垂直平均位移（GNSS）与质量异常（GRACE）。亚马逊盆地中部的NAUS站水平和垂直位移时序变化呈现明显的年周期和半年周期（d），2015-2016年厄尔尼诺（c）期间，因降雨较小而使垂直位移大于其他年份。
又进入一年一度“七下八上”的防汛关键期，这段时间内，我国华北、东北地区将迎来最为集中的降水。这是因为西太平洋副热带高压达到全年最北位置，副热带高压西南侧的西南气流、偏东气流会持续将洋面上的水汽也就是暖湿气流向北输送，暖湿气流一旦与东移南下的冷空气相遇，就容易形成强降水或持续性降水。
近期，中国科学院上海天文台金双根研究员带领的卫星导航与遥感研究团队开展了地表负荷季节性信号的空间大地测量研究，综合全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）观测位移和重力场恢复与气候实验（Gravity Recovery and Climate Experiment，GRACE）时变重力，提取了陆地水文和积雪等典型地表负荷信号，并探索了地球物理应用。
据称，该研究团队已掌握利用全球GNSS等观测估计每月全球时变重力场和高时空分辨率位移场方法，这些空间大地测量技术将对监测洪涝和干旱等灾害具有重要意义。（专栏作者 李潇潇）
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发表于 2024-2-23 09:06:30
