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（www.ncsti.gov.cn）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，我们为大家带来第八期。
四千公里之外的塔里木盆地，曾经与华南板块相连，共属一片海？科学家找到了一些古鱼类化石证据；一种全新的非平衡物质相——拓扑时间晶体，最近在超导量子芯片上成功模拟出来；半导体材料的高热导率与高迁移率是否可以兼得？科学家认真研究了一下砷化硼……
1.《自然》｜科学家首次实现拓扑时间晶体的量子模拟
拓扑时间晶体
借助量子模拟技术，科学家们能够模拟某些现实世界中难以观测到的复杂物理系统，一些前沿物理理论也因此得到验证，例如“时间晶体”概念。
时间晶体是把“晶体”的特征拓展到时间维度，即系统的某些特性在时间上呈周期性重复，破坏了时间的平移对称性。而拓扑时间晶体由于具有特殊的拓扑性质，其时间平移对称性破缺只发生在系统边界。
清华与浙大联合研究团队在超导量子芯片上，模拟了一条由26个超导量子比特组成的一维链，在约240层量子线路演化过程中观测到时间平移对称性只在链的两端被破坏的动力学现象。
使用超导量子芯片模拟拓扑时间晶体主要实验结果
拓扑与时间晶体的结合，构建出了一种全新的非平衡物质相，拓展了人们对于量子世界的认识。实验使用的超导量子芯片采用易扩展的近邻连通架构，具备高度的编程灵活性，可用于探索更多奇异的量子现象。
2.《交叉科学》｜家犬摇尾有何运动特征？对人越熟悉越偏右
随着人犬互动的增加和逐步熟悉，家犬尾巴的摇摆逐渐从左侧偏侧化转向右侧偏侧化（图上半部）；家犬尾巴的摇摆表现类似吸引子的动态变化（图下半部）
英国生物学家珍·古道尔女士花了45年时间实地研究黑猩猩，如今，采取类似行动的科学家可能越来越少，并非他们缺乏奉献精神，而是能够利用的观测手段更为先进。例如图像分析算法，利用计算机视觉与机器学习，可以从数百小时的视频中，智能筛选识别出动物的特定行为，为科研工作节省了宝贵的时间。
中科院合作团队基于深度学习的运动追踪技术，提取了家犬与人互动过程中其尾巴的运动轨迹，深入研究发现，与每个人都有独特的步态相类似，人类最忠实的朋友——家犬也有着独特而稳定的摇尾特征：它们尾巴摇摆的左右偏侧化与其与人的熟悉程度有关，对人越熟悉越偏右。在与人逐渐熟悉的过程中，家犬大脑的激活中心可能从主管负性情绪的一侧半脑逐渐变为主管正性情绪的另一侧半脑。
3.《科学》｜实测半导体材料砷化硼：理论预言得到实证
瞬态反射显微成像和在c-BAs中的载流子扩散。（A）实验装置示意图，激发波长为600 nm探测波长为800 nm；（B）不同时刻的瞬态反射显微成像（标尺1微米）；（C）典型的载流子动力学；（D）0.5 ps的二维高斯拟合（E）不同时刻的载流子分布方差随时间的演化及载流子迁移率，误差标尺代表95%置信拟合区间
半导体材料的高热导率意味着很好的散热性，高迁移率代表更快的运算速度。当前用来制作芯片的半导体材料硅的热导率不够高，所以，我们常常感觉手机、电脑等设备用久了发烫。
砷化硼有很好的热导率，而且理论预测其具有极高的电子空穴约化迁移率。可惜，2021年的一项研究结果却与理论预测相悖。
半导体材料的高热导率与高迁移率，难道是鱼与熊掌，难以兼得？
国家纳米中心和休斯敦大学联合研究团队花了几年时间，制备出大量砷化硼样本，综合应用X射线、拉曼光谱和带边荧光信号挑选出高纯样品，并基于团队自主搭建的“超快载流子扩散显微成像系统”，首次在高纯样品区域检测到与理论预测值非常接近的约化迁移率。
4.《焦耳》｜大连化物所制备出高性能大面积钙钛矿太阳能电池组件
钙钛矿太阳能电池是光伏领域的后起之秀，不过，目前高效率的钙钛矿太阳能电池还局限在实验室尺寸。制备大尺寸高效率的钙钛矿太阳能电池，是该领域科学家们的一致追求。
中科院大连化物所刘生忠团队提出采用将真空制备的电荷传输层和溶液法制备的钙钛矿层相结合构筑大面积电池的策略。并针对操作过程中暴露的问题，提出一种简单的表面氧化还原解决方案，实现对电子束蒸发氧化镍薄膜表面性质的调控。
最终，团队在刚性和柔性衬底上制备的小面积反式电池上，光电转换效率分别达到23.4%和21.3%。同时，团队在面积为156×156mm2的大面积衬底上成功制备了大面积钙钛矿电池组件，能量转换效率达到18.6%，且表现出极佳的稳定性。
5.《地层学杂志》｜4.38亿年前长江流域曾存在古海洋——扬子海
扬子海及古鱼化石产地的分布（红色代表浅海）（山显任绘制古地理图，纵瑞文提供湖北武汉生态复原图，其他生态复原图均由杨定华绘制）
古生物化石证据在证明大陆漂移假说的过程中起着非常关键的作用。然而，寻找证据的过程通常意味着不远万里的跋山涉水。
中科院古脊椎所研究团队在长达20年的野外考察中,跑遍了苏、皖、浙、鄂、赣、湘、渝、黔、川、新、藏等省市自治区近50个县（市）的志留纪早期浅海红层，最终在江苏南京、浙江长兴、安徽宁国、巢湖、江西九江、湖北武汉、湖南张家界、重庆秀山、新疆塔里木等地区的志留纪早期海相红层中发现了大量的早期鱼类化石材料，从而为这些地区志留纪的海相红层的对比提供了重要的古鱼类化石证据。
研究显示：早在4.38亿年前的志留纪早期，以我国长江流域为主的华南板块曾是一片广阔的海洋，被称为扬子海。该海域又被进一步分为上、下扬子海，两者通过一狭长的水道相连，而今天远在四千公里之外的塔里木盆地也不在现在的位置，而是与我国的华南板块相连，因此两地的古鱼类面貌非常的相似。
6.《Remote Sensing》｜塔里木河流域：草地转耕地不利于生态保护
模型流程示意图和土地结构变化
塔里木河流域生态环境相对脆弱，科学利用流域内土地，可以为“丝绸之路经济带”建设提供良好的生态环境屏障。
中科院陈亚宁研究团队基于塔里木河流域过去30年土地利用变化格局演变，探究了不同土地类型间的转化对生态环境的影响贡献率。研究表明，自1990年以来，塔里木河流域内生态环境总体呈改善趋势，期间主要由未利用地分别向草地和耕地转化，其中未利用地转化为草地贡献率为69.64 %，而草地向耕地和建设用地转化以及水体转化为未利用地导致生态环境恶化，其中草地向耕地转化以73.80%的贡献率主导。
7.《自然-通讯》｜驱动蛋白激活和抑制机制研究取得进展
驱动蛋白kinesin-3家族多层次自抑制及其货物介导激活的机制模型
驱动蛋白是马达蛋白的一种，其活性受到非常严格的调控。驱动蛋白失活或者过度激活都会对细胞正常功能的发挥产生不利影响，进而导致多种疾病的发生。
然而，获得性质均一的全长驱动蛋白是一个不小的挑战。全长蛋白结构模型的缺失，又进一步影响到人们对驱动蛋白激活和抑制状态的完整认知。
中科院生物物理所冯巍课题组经过反复筛选，将研究对象锁定到来自线虫的kinesin-3 KLP-6，并最终解析了这一全长蛋白的X-射线晶体结构，首次观察到完整的、处于抑制状态下的驱动蛋白结构。
基于蛋白结构特征，研究组提出kinesin-3多层次自抑制的模型，并通过在内部互作界面上引入点突变来验证该模型的合理性。研究组还分析了已知疾病相关点突变在结构中的具体位置，结果显示一些点突变恰好位于不同结构域间的互作界面上，暗示这些点突变可能通过解除驱动蛋白的自抑制，造成蛋白的过度激活从而进一步导致疾病的发生。
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发表于 2024-4-26 09:46:37
