编者按：
汇聚中科院、工程院、医科院、农科院、985高校及新型研发机构等近200家科研院所、单位发布的研究成果，通过多源动态提取信息因子，按领域维度、期刊级别、创新载体、学者信息、时间梯度等多维度权重，经人工智能计算分析，国际科技创新中心网络服务平台开发了“科创热榜”的推荐榜单。
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，为大家带来第十四期。
本周，我国科学家在多个研究领域取得突破性成果：材料科学家首次构筑出异维超结构，实现了制备方法、材料认知和新奇物性的三重突破；物理学家设计出一个可研究粒子量子统计行为的多功能实验平台，首次在实验中实现不同粒子之间的量子干涉；物理学家们首次证实了原子级超薄半导体在室温硬磁和存储领域的潜力，为电子器件的继续小型化开辟了一条新途径……
1.《Nature》｜科学家首次构筑“异维超结构”
VS2-VS超晶格生长过程和光学图像。a, VS2-VS的生长过程。b, VS2-VS 超晶格薄片的光学图像。c,不同厚度的VS2-VS超晶格的拉曼光谱。d, VS2-VS中SHG强度随角度的变化曲线。e, VS2-VS超晶格中V 2 p 的XPS光谱
超晶格结构是由不同的母体材料按照一定的周期排列形成的一种新物质，并展现出母体所不具有的新奇物性，如铁磁、铁电和超导等，极大丰富了凝聚态物理的研究，并有望应用于新型量子自旋电子器件。然而，利用不同维度的不同物质直接构筑制备超晶格结构尚属研究空白。
一个由北理工、北大、大阪大学、南阳理工科学家组成的联合研究团队，首次提出并构筑出全新的2D-1D的本征异维超结构形式，该异维超结构由2DVS2和1DVS相互交叉排列，实现了多重研究突破。
首先是制备方法的突破。传统的超结构制备多使用分子束外延方法，材料界面干净整洁度等较难控制，无法观察到物质的本征特性。该超结构的制备则为构筑新物质提供了方向。
其次是材料认知的突破。由2D材料和1D线周期性相互交叠形成稳定的异维超结构，结构厚度可以调整。突破传统超结构物质只能形成有相同维度物质或不同物质的简单插层，推动了物质领域的发展。
最后是新奇物性的突破。该2D-1D异维超结构表现出完全不同于VS2、V5S8等物质的室温面内反常霍尔效应。推动了不同维度物质之间的耦合，为实现新奇物性如室温铁磁半导体特性、高温量子反常霍尔效应等提供可能。
2.《物理评论快报》｜科学家首次实验实现不同粒子之间的量子干涉
单光子和单磁子干涉的实验原理图
相同粒子之间的量子干涉可以揭示粒子固有的量子统计特性，因而引发了科学家们的研究兴趣。同类型的玻色子，如光子与光子、磁子与磁子之间的量子干涉早已得到了广泛和深入的研究。然而，尚未有研究组对不同类型的玻色子之间的量子干涉行为进行过研究。
鉴于此，华南师大联合研究团队利用量子存储器在实验上实现了非厄密分束器，演示了不同类型玻色子之间的量子干涉。该实验首先通过调节量子存储过程中控制光失谐与拉比频率，实现了分束器从厄密到非厄密特性的连续切换。然后，基于该分束器实现了单磁子与单光子之间的HOM干涉，通过调节分束器的非厄密性质，观测到了单磁子与单光子干涉从玻色子到费米子量子统计的转变。最后，通过连续输入三个单光子进入非厄密分束器实现了三光子干涉。
此项实验成功扩展了人们对量子干涉效应的理解，并展示了一个可用于研究粒子量子统计行为的多功能实验平台。
3.《美国科学院院报》｜科学家揭示EB病毒抑制宿主DNA损伤应答的新机制
BRKF4调控宿主核小体组装并抑制宿主DNA损伤应答的模型
EB病毒感染了世界上约90%的人口并与多种恶性肿瘤相关。研究发现EB病毒的被膜蛋白BKRF4的高表达与病毒致癌性相关。因此，揭示BKRF4识别并调控染色质结构的机制，对于了解EB病毒与宿主之间的"博弈机制"非常重要。
一个来自中科院及北大的联合研究团队通过结构生物学、生物化学和细胞生物学等研究手段，揭示了EB病毒蛋白BKRF4在DNA损伤应答（DDR）过程中通过结合宿主染色质，调控染色质组装来抑制宿主DDR信号传导的分子机制。
研究表明，BKRF4组蛋白结合元件通过“三元结合”模型与人H2A-H2B二聚体相互作用，并特异识别且结合到半开放的核小体、而非完全折叠的核小体表面，促进核小体解聚，抑制RNF168在染色质上的富集，调控宿主DDR。在DNA损伤发生后，BKRF4可被快速招募到细胞发生DNA损伤位点，严重影响BKRF4在DSB位点的招募，使其失去抑制DDR信号的能力。
4.《IEEE Transactions on Cybernetics》｜新技术让脑机接口工作更高效
基于对数欧氏度量广义学习适量量化方法示意图
脑机接口是大脑与外界交互方式的关键。它绕开外周神经，通过在大脑与外部设备间建立直接连接进行信息交换。如何实时、有效地将大脑意图转换为控制外部设备的指令是制约脑机接口技术发展的关键问题之一。
为此，中科院沈阳自动化研究所唐凤珍课题组提出了基于对数欧氏度量黎曼几何的脑信号解码方法。研究人员将脑电信号表征为协方差矩阵的，从平直的欧氏空间转换到弯曲的对称正定黎曼空间，利用对数欧式度量，将广义学习矢量量化方法推广到黎曼空间，建立了基于对数欧氏距离的广义学习矢量量化方法，实现了高效快速的脑电信号解码。此外，通过引入对数欧氏度量学习方法，学习一个将原流形映射到更具有可分性的黎曼子流形的函数，在保持计算速度的同时，取得了更好的结果。
这一方法在保证精度的同时提升了脑信号解码的效率，对推进脑机接口在瘫痪病人运动康复上的实际应用具有重要意义。
5.《Nature Communications》｜科学家为电子器件的继续小型化开辟新途径
二维铁氧体单晶结构及磁性质表征
CrI3等本征二维磁体的出现，为自旋电子器件研究开辟了新的方向，然而，当前报道的二维铁磁半导体的种类有限，且大多具有远低于室温的居里温度和较差的环境稳定性，限制了它们在自旋电子器件中的实际应用。
武汉大学何军课题组基于限域范德华外延技术，通过引入动力学生长来实现高质量二维铁氧体单晶的制备，其厚度最薄可至单个晶胞，不仅具有远高于室温的居里温度和优异的环境稳定性，还表现出厚度依赖的半导体特性和磁特性，实现了矫顽力的大幅度连续调节。当样品厚度大于15nm时，磁畴信号表现出与晶体结构对称性密切相关的多畴结构，随着厚度的降低，样品磁结构开始向单畴状态转变，矩形磁滞回线清楚地表明了二维铁氧体单晶的垂直磁各向异性，且在3nm以下依然保持室温下的长程磁有序。
该工作首次证实了原子级超薄半导体在室温硬磁和存储领域的潜力，也为电子器件的继续小型化开辟了一条新途径。
6.《Nature Communications》｜科学家揭示牦牛适应青藏高原极端环境的新机制
构建了家牦牛和野牦牛高质量参考基因组，并揭示了基因组结构变异在基因表达调控和肺脏细胞分化中的潜在功能
全世界95%的家牦牛和青藏高原特有的野牦牛分布在西藏、青海、新疆等省区的高寒牧区及无人区。由于参考基因组不完整等因素制约，目前科学家对牦牛适应性相关分子遗传机制的了解依然十分有限。
中科院联合研究组构建了野牦牛和家牦牛高质量染色体水平参考基因组，以此为基础，结合普通牛数据系统分析了大片段结构变异（SV）在牦牛基因组的分布特征。研究发现牦牛基因组存在大量缺失、插入、倒置、重复等序列，与心、肝、肾脏等组织相比，肺脏中携带SV的差异表达基因最多，这些变异会影响部分关键转录因子的靶向结合。其次，通过构建牦牛和黄牛肺脏组织单细胞图谱，研究发现牦牛肺脏中内皮细胞存在分化，产生了一类特异的内皮细胞亚型，表明肺脏内皮细胞的发育和对低氧适应的功能可能受SV影响。最后，通过组织学染色观察到牦牛的肺组织中存在较多的弹性纤维，可以增强肺的收缩能力，有利于牦牛适应高原环境。
牦牛高质量基因组的成功组装，为解析牦牛与普通牛生殖隔离的分子机制奠定了基础，并有助于了解人类缺氧相关疾病的发生机制。
7.《Nature Communications》｜东南大学在二维材料超快光子学领域取得进展
a 缺陷调控后的Bi2O2Se的差分反射率变化趋势；b 不同等离子体辐照时间下Bi2O2Se的非线性吸收变化；c 缺陷调控后Bi2O2Se可饱和吸收体的连续锁模输出的最大平均功率以及阈值泵浦功率趋势；d 1.0 µm 锁模全固态激光器性能对比
以石墨烯为代表的二维材料因具有优异的电子以及光学性能而成为新的研究热点。通过表面和缺陷工程可以有效调控二维材料的能带结构，进而对其电学、光学、磁学、机械等性能产生重要影响。
新型二维光电材料Bi2O2Se具有大的非线性吸收系数以及良好的空气稳定性。东南大学研究团队通过利用氩等离子体辐照不同时间来精准调控二维Bi2O2Se中O空位以及Se空位缺陷态密度，有效提高了二维Bi2O2Se中光载流子的捕获速率和缺陷辅助的俄歇复合速率，进而实现对其可饱和吸收参量的调控。将二维Bi2O2Se作为可饱和吸收体应用到全固态锁模激光器中，实现了飞秒锁模激光输出，通过缺陷工程对二维Bi2O2Se可饱和吸收体进行调控后，锁模激光性能得到了明显提高，实现了665mW、266fs的超短脉冲激光输出。
这项工作为二维材料超快载流子动力学过程以及非线性吸收特性调控提供了新途径，并为二维材料超快光子学器件的设计和开发奠定了理论基础。
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发表于 2024-4-22 09:41:59
