【科创热榜前沿科技周报】-95期转贴

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前沿科技盘点〔95〕丨嫦娥六号 “举重若轻”落月，硬核科技拉满；全方位“复刻”人类皮肤，三维电子皮肤长啥样？ 发布时间:https://www.ncsti.gov.cn/kjdt/zt ... 0240611_160037.html
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2024年6月2日至3日注定成为人类探索月球历史上浓墨重彩的一笔。自5月3日发射入轨以来，嫦娥六号探测器经历了约30天的奔月之旅，终于在月球背面南极-艾特肯盆地着陆并成功“挖宝”。月背着陆时间短、难度大、风险高。一起来看看有嫦娥六号 “举重若轻”落月的背后，哪些硬核科技在有力支撑吧。

复刻人类皮肤及其自然演化的高级感知功能，是电子皮肤、机器人等前沿科学技术领域长期追求的目标。近日，受人类皮肤中机械感受器空间分布形式的启发，清华大学张一慧课题组设计了一种具有三维架构的新型电子皮肤。

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，为大家带来第九十五期。

1 嫦娥六号 “举重若轻”落月，硬核科技拉满

激光三维成像敏感器

6月2日至3日注定成为人类探索月球历史上浓墨重彩的一笔。自5月3日发射入轨以来，嫦娥六号探测器经历了约30天的奔月之旅，终于在月球背面南极-艾特肯盆地着陆、完成智能快速采样，并按预定形式将珍贵的月球背面样品封装存放在上升器携带的贮存装置中。

嫦娥六号自主软着陆的避障技术是国际上深空探测研究的热点和难点，软着陆技术也是未来载人登陆的关键技术。相比月球正面，月球背面地形更为崎岖，尤其是月球背面的南极-艾特肯盆地区域整体地势较低且撞击坑分布更多，光照和测控更易受地形遮挡影响。

中国科学院上海技术物理研究所研制的激光测距测速敏感器、激光三维成像敏感器是嫦娥六号姿态控制（GNC）分系统的重要单机，将它安装在着陆上升组合体上，在着陆下降段开始工作，持续为着陆导航分系统提供相对于月面的距离、速度信息，以及着陆器的高精度三维图像信息，确保了探测器安全可靠着陆。

激光测距测速敏感器为着陆器动力下降和悬停避障提供实时距离和速度信息。激光测距敏感器在主减速发动机点火前5分钟开机，首次测量便准确获取了着陆器相对于月面的距离，持续提供20km至15m的高精度测距信息。激光测速敏感器用三个正交波束构成稳定的姿态控制基准面，小于3km时着陆器转垂直缓降时开始测量，首次测量距离超过4km。设备在嫦娥六号探测器软着陆过程中表现稳定，全过程数据变化趋势平稳。

激光三维成像敏感器工作于风险最高的悬停避障阶段，扫描50mx50m预选着陆区，在四分之一秒内快速完成三维成像，成像水平分辨率优于0.2m，测距精度优于0.05m。导航分系统依据三维点云实时修正预定落点，引导着陆器平移并准确落至安全着陆区。着陆器落地倾角平稳，为后续取样与返回任务提供了完美的平台姿态。

2 《Science》丨全方位“复刻”人类皮肤，三维电子皮肤长啥样？

具有三维架构的电子皮肤：仿生设计概念及真实器件图片。A图展示电子皮肤的仿生设计概念；B图为贴于机械手指尖的电子皮肤；图C-G为电子皮肤的照片、力传感单元与应变传感器局部放大图及应变栅线与过孔局部显微放大图片

复刻人类皮肤及其自然演化的高级感知功能，是电子皮肤、机器人等前沿科学技术领域长期追求的目标。近日，受人类皮肤中机械感受器空间分布形式的启发，清华大学张一慧课题组设计了一种具有三维架构的新型电子皮肤，其结构中的力与应变传感器的三维分布效仿了人类皮肤中梅克尔细胞（Merkel）和鲁菲尼氏小体（Ruffini）的空间分布形式，使该器件能够从物理层面解耦地测量压力、剪切力和应变。

与皮肤结构类似，该三维电子皮肤也由“表皮”“真皮”“皮下组织”组成，且各层的有效模量与人体皮肤中的对应层相近。传感器及电路主要位于“真皮”层中，其中，力传感单元为八臂笼状结构，传感器位于笼状结构上部，更靠近电子皮肤表面，因而对外部作用力高度敏感；应变传感器位于器件底部的拱形结构上，在垂直高度上与力传感单元上部的传感器保持一定的距离，因此只对面内的拉伸应变敏感，几乎不会受压力的干扰。

基于这种三维电子皮肤，结合深度机器学习算法，课题组研制出只需通过触摸便可同时测量物体模量及局部主曲率的先进触觉系统，展示了其在判别食物新鲜程度等真实场景中的应用，并探讨了其在物理量定量测量、人机交互等重要领域的应用潜力。

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk5556

3 《Acta Materialia》丨探索多组元纳米多孔材料前驱体高通量制备“最优解”

（a） 超重力离心熔炼装置示意图。（b） 离心旋转和加热程序示意图。（c）-（e） 分别为Mg45Zn45Y10、Mg63Zn27Y10和Mg70Zn25Y5在超重力离心熔炼后横截面照片。

多孔材料具有高比表面积、高导电性、开放和可调的孔道结构，在催化、传感、燃料电池、驱动等领域具有广泛的应用前景。脱合金提供了一种简单而高效的方式来构建纳米多孔结构，常见的脱合金技术包括化学/电化学脱合金、液态金属脱合金、真空气相脱合金等。新型真空气相脱合金（vapor phase dealloying, VPD）通过选择性蒸发高饱和蒸气压的元素，利用组元间饱和蒸气压的差异制备多孔结构，其脱合金过程中没有化学试剂参与，是一种简单且环保的制备多孔材料的方式。

近期，北京凝聚态物理国家中心鲁振和曲阜师范大学冯祥瑞和刘猛等合作，发展出超重力离心熔炼的方法，在接近平衡状态下制备出具有成分和结构梯度的三元MgZnY高通量合金样品库，发展出高通量气相脱合金技术。他们通过集成高通量方法，成功探索出多种能够构建具有不同形态的金属间化合物Zn2Y1纳米多孔前驱体合金。这种集成的高通量方法大大简化了多孔材料的探索和开发，为探索多组元多孔合金提供了新的有效途径。

原文链接：

https://authors.elsevier.com/sd/article/S1359-6454(24)00400-2

4 《Nature Metabolism》丨胆汁酸和心脏重塑之间有什么因果关联？

胆汁酸受体TGR5抑制心肌细胞脂肪酸摄取的机制示意图。

代谢失衡，尤其是脂质代谢失衡，是糖尿病心肌病（DbCM）的主要特征，可导致心脏重塑和心功能障碍。维持心肌脂代谢平衡是DbCM的主要治疗策略。CD36是一种膜定位的脂肪酸转位酶，被认为是主要的脂肪酸转运蛋白，在脂质稳态中起着至关重要的作用。作为胆固醇的衍生物，胆汁酸及其代谢级联通过与膜受体TGR5和核受体FXR结合，参与多种代谢性疾病，包括动脉粥样硬化、肥胖和2型糖尿病。

北京大学第三医院徐明团队围绕胆汁酸代谢紊乱致心脏重塑开展研究，通过实验证明了胆汁酸受体TGR5通过抑制心肌细胞的脂肪酸摄取改善心脏脂代谢，为防治糖尿病心肌病提供了新的策略。研究团队发现，对糖尿病合并心肌损伤的人群，偏向于结合TGR5受体的胆汁酸（特别是DCA）显著降低，并与心功能呈正相关，这进一步展现了TGR5作为DbCM治疗靶点的潜力。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s42255-024-01036-5

5 《Chemical Reviews》丨非天然氨基酸探针超全使用指南

非天然氨基酸在生物光谱和生物成像中的应用

蛋白质由20种天然氨基酸构建，通过折叠/组装和相互作用执行各种各样的生物功能。蛋白质如何工作、蛋白质功能如何在其初级序列中被编码是近期生物研究领域中的一个焦点。研究者发展出多种实验技术/方法来研究蛋白质的结构-动力学-功能关系，其中，使用非天然氨基酸（UAA）探针获得蛋白质位点特异性信息是一种有效的研究方法。

北京大学化学与分子工程学院盖锋课题组及合作者发表综述文章，回顾了非天然氨基酸探针的关键光谱特性及其在生物光谱和成像研究中的应用，提出基于非天然氨基酸的光谱/成像探针的发展思路，展望了这些探针助力解决重要基础生物科学问题的可能性（例如蛋白质的折叠动力学、构象变化、相互作用、蛋白质局部静电场、水合、结构-动力学-功能关系等）。文章重点讨论了基于UAA的振动、荧光、核磁共振和电子顺磁共振探针及其光谱/成像应用，并简要介绍了将UAA标记到蛋白质的常用方法，为读者提供了详细的UAA探针使用指南，而且有望推动UAA探针的发展和在生物研究领域的应用。（专栏作者 李潇潇）

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.3c00944

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