科研进展

Scientific breakthroughs

        中科院北京纳米能源与系统所王中林院士领导的研究小组与其合作者最近利用垂直生长的纳米压电材料阵列研制出大规模发光二极管阵列，并且利用压电光电子学效应首次实现利用外界应力/应变改变纳米压电发光二极管发光强度的过程；首次研制出主动自适应式的、高分辨率的、以光电信号为媒介、并行处理的压力传感成像芯片系统。研究人员将自上而下的微纳加工技术和自下而上的纳米材料合成很好地结合起来，制备了基于垂直生长的单根氧化锌纳米线阵列的三维大规模压电发光二极管阵列器件；每个氧化锌纳米线就是一个发光二极管，同时也是一个像素点。该阵列中氧化锌纳米线的直径在1 微米左右、线中心间距4 微米，像素密度达到6 350dpi，器件分辨率达到2.7 微米，器件尺寸达到1.5cm×2cm（受显微镜CCD视场限制，论文中报道的样品区域包含超过20 000 个像素点）。和现有同类研究相比，分辨率提高了2—3 个数量级，像素数量提高了几百倍，像素密度提高了4—5 个数量级。由于该研究组创新性地采用光信号（而非传统的电信号）来作为表征信号，CCD相机采得的发光二极管阵列图像为载体，使得该器件在光传输、数字化处理、光通信等方面有很好的应用前景。同时，相比于传统的“串行”数据记录，该器件具有非常快的应力响应及记录速度。该研究首次实现了大规模基于单根纳米线阵列的纳米器件的制造、表征和系统集成；奠定了压电光电子学效应及其在大规模传感成像中的应用；在高于人皮肤分辨率的情况下实现了大尺度应力应变成像及记录。该研究的应用范围涵盖了生物医疗、人工智能、人机交互、能源和通信等领域；通过封装和填充材料还可起到增强器件机械强度和延长器件工作寿命的作用。该技术在未来可被进一步发展成为多维度压力传感、智能自适应触摸成像和自驱动传感等，以实现压电电子学器件在传感、自驱动系统和人机互动等方面的广泛应用。相关研究成果发表在Nat. Photonics上。

        中科院金属所刘岗研究员等人近期发现了硫、硼等单质可以作为可见光光催化材料，在单质元素光催化材料方面取得了重要进展。硫单质具有30 余种同素异形体，多数由6—20 个硫原子组成的环状分子构成，在标准温度与压力条件下，皇冠状结构S8 分子最稳定，

        

        它的正交结构晶形α-S 最稳定（图a）。研究发现，α-S 晶体的带隙为2.79eV，可吸收至约475nm的可见光（图b），且具有适合光催化反应（分解水、羟基自由基生成）的带边位置。进一步的光催化活性研究表明，α-S 晶体在可见光条件下具有光电化学分解水制氢、产生羟基自由基、降解污染物罗丹明B的能力，减小晶体颗粒尺寸可显著提高光催化活性，同时α-S 晶体作为光催化材料展现出高的光化学稳定性。硼单质由于具有轻质、高强度、高硬度、高化学稳定性等诸多显著特点，吸引了广泛的研究兴趣，特别是在硼基超硬、超导材料领域，然而硼单质的半导体属性的潜在应用尚未被开发。硼单质的最稳定结构为β相的斜方六面体结构（β-B），其单胞由107 个原子组成（图c），具有p 型半导体属性。研究表明，亚微米的β-B晶体的光吸收边可延伸至近800nm（图d），具有稳定的可见光光催化生成羟基自由基的能力，去除厚约2nm的无定型表层可提高光催化性能2.2 倍，原因在于无定型层所产生的局域能级或带尾降低了光生载流子的迁移率和氧化还原能力。该研究为实现高效太阳能光催化转化、获得新能源奠定了基础。相关研究结果发表在Angew.Chem.Int.Ed.上。

        

        中科院化学所的科研人员，在超分子手性、手性纳米结构的构建以及分子识别方面取得了新进展。研究

        发现，外消旋体有可能组装成与光学对映体的组装完全不一样的结构，从而产生新的功能。研究人员在对丙氨酸衍生物的手性自组装的研究过程中发现，外消旋体组装得到的是螺旋纳米带，而单一对映体得到的却是平滑的纳米纤维结构，本该没有宏观手性的消旋体却产生了比单一对映体组装的手性结构更强的手性信号。这种异常现象来自于光学对映体与外消旋体的组装方式的分子排列方式不同而形成的不同的纳米结构。更有意思的是，这一外消旋体组装形成的手性结构对于过量的手性分子非常敏感，仅仅0.2%的过量就可以引导组装体的手性方向。这种丙氨酸外消旋体的组装体不仅仅针对于过剩的对映体，而且对一系列氨基酸衍生物也具有非常灵敏的响应性，可以用来识别与检测微量的手性分子。这样，这种外消旋的组装体可以作为一种广谱的手型传感器，用于检测手性分子甚至体系的对映体过剩值。相关研究结果发表在Angew.Chem.Int.Ed.上。

        中科院兰州化学物理所研究人员与其合作者利用活泼金属如Al、Zn 等在联吡啶的存在下将Cu(II)连续不断还原为Cu（I），利用“三明治”结构聚合装置实现微量溶液的聚合，改变金属的形状和倾斜角度即可制备多种梯度或织构聚合物刷，可以简单一步实现在同一个基底上接枝多种聚合物刷。利用类似原理，该课题组还发展了光诱导的表面引发ATRP聚合新方法。TiO₂是一种性能优异的无机半导体材料，在紫外光照射下能产生电子和空穴，该课题组利用激发的电子将空气中稳定存在的Cu(II)/L 还原为

        Cu(I)/L 进而催化自由基聚合，实现多种单体的接枝聚合和聚合物刷的可控制备，并在TiO₂纳米线、纳米管表面实现自催化原位表面引发聚合。用表面引发聚合制备结构和成分可控的刷型软物质界面，在润滑、防污、表面性质调控等领域都会有重要研究价值。相关研究结果发表在Angew.Chem.Int.Ed.

        和ACS Macro Lett.上。

        中科院合肥物质科学院等离子体物理所王奇博士首次系统地总结了低温等离子体制备石墨烯及碳纳米管复合材料以及在燃料电池中的应用，重点综述了各种低温等离子体技术的特点，并系统比较各种方法，尝试提出针对各种方法的改进方案和技术，最后例举低温等离子体技术在燃料电池电极制备中的突出应用，并对该方向的发展趋势提出展望。该文对从事低温等离子体技术制备碳纳米复合材料领域的研究人员具有重要的参考价值。相关研究结果发表在Chem.Soc.Rev.上。

        

        中科院大连化学物理所邹汉法、叶明亮等研究人员利用胰蛋白酶的连接活性，发展了特异性N端稳定同位素标记肽段的新方法，并成功应用于定量蛋白质组学分析。首先，将蛋白质样品在水相缓冲溶液中经过胰蛋白酶酶解产生肽段。然后，利用新型的酶促化学反应进行标记。肽段样品经过冻干后，转移到含微量水的乙醇体系中，又在胰蛋白酶的催化

        下将稳定同位素编码的精氨酸连接到这些肽段的N末端，从而实现对肽段的同位素标记和蛋白的相对定量。该酶促标记反应条件温和，具有高度标记区域的专一性，大大减少了常规化学标记方法中肽段降解和副反应的发生。胰蛋白酶作为水解酶通常用来酶解蛋白质，但在该工作中被用来作为连接酶，催化稳定同位素编码的精氨酸连接到胰蛋白酶酶解后的肽段的N末端。与一般的标记方法不同，在基于胰蛋白酶标记的反应形成了新的肽键，而且每个肽段只在N端标记上一个含同位素的氨基酸，由

        

        于新的肽键也能在串联质谱中解离，所以新形成的其他碎片离子能大大提高肽段的鉴定准确度。利用特异性N端标记的特性可以提取并形成丰富的b 和y 离子，在肽段的从头测序方面也有良好的应用前景。这种酶促标记反应为蛋白质组学定量分析提供了一个全新的方法和技术平台。相关研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.上。

        中科院山西煤炭化学所科研人员与其合作者对分子层沉积（Molecular layer deposition）过程的表面化学反应进行设计，提出了一种新的沉积含钛有机-无机复合膜的方法。经过后续热处理除去有机组分，该复合膜转变为氮掺杂的多孔TiO₂膜，其孔径与复合膜中有机片段的长度有关。热重-质谱联用分析结果

        表明，氮来源于有机部分分解产生的NH₃。进一步以碳纳米螺旋为载体，制备了氮掺杂的多孔TiO₂/碳纳米螺旋复合材料，该复合材料在可见光下表现出良好的催化降解亚甲基蓝活性。这种厚度精确可控的氮掺杂多孔TiO₂膜也能用于可见光催化、太阳能电池等领域。这一结果为利用分子层沉积技术制备组分可控的超薄有机-无机复合膜及孔尺寸可控的无机膜材料提供了新思路。相关研究成果发表在Angew.Chem.Int.Ed.上。

        

        中科院成都生物所唐卓研究组参照HEH 能有效转移氢的策略，设计了一类烷基转移试剂（Alkyl-HEH），并成功将其用于亚胺的烷基化。该反应具有反应条件温和，反应收率高（80%>）,底物耐受度高等特点。同时，研究还发现该策略能实现苄基、二级烷基、三级烷基的转移。由于底物耐受度高，该转移烷基化反应还能实现一些金属烷基化试剂较难实现的烷基化反应。因此，该转移烷基化反应不仅提供了一类全新的烷基化策略，并且有望发展成为金属烷基化反应的有力补充进而能应用于工业化生产。相关研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.上。

        中科院上海天文台星袁峰研究员与国际同行合作发现关于银河系中心黑洞吸积流的重要结果。研究表明，与一般想象的完全不同，大部分进入黑洞“势力范围”的气体最终却未能落入黑洞视界，而是以外流的形式逃逸了。研究通过对于铁发射线的研究证明外流的确存在。吸积流在往黑洞视界下落的过程中，约99%的气体都以外流的形式跑掉，只有1%的气体最终落入黑洞。这一发现是国际合作的结果。来自美国、荷兰等多个国家，包括袁峰研究员在内的几十名科学家联合申请到了Chandra 望远镜长达300 万秒的观测时间，是该望远镜有史以来进行的观测时间最长的课题之一。相关研究成果发表在Science上。

        中科院南京地质古生物所沈树忠研究员等人通过华南和伊朗等地的一系列贯穿整个乐平统的剖面的详细研究表明，二叠纪晚期的碳同位素变化在瓜达鲁普世末期、吴家坪期晚期以及二叠纪最末期均有记录，但只有二叠纪最末期的碳同位素变化在时间上分布稳定，而瓜达鲁普世末期和长兴期/吴家坪期之交的大规模同位素变化在时空上有较大变化，因此，其解释需要重新考虑。这些同位素地球化学变化为特提斯大区的高精度对比和当时地表环境背景提供了重要的依据。相关成果近期发表在Earth Planet. Sc. Lett.上。

        

        中科院上海生科院生物化学与细胞生物学所李林研究组发现了一个新的Wnt信号通路的小分子激动剂N-甲基-4-乙基-5，6-二氢-8，9-二氧亚甲基-菲啶（代号为HLY78），阐明了其在Wnt信号通路激活过程中的作用机制，并初步揭示了其在造血干细胞移植中应用的潜力。研究人员通过哺乳动物细胞报告基因筛选系统，发现全新的调节Wnt信号转导通路的小分子——HLY78。HLY78 能够以一种依赖于Wnt 受体的形式协同激活Wnt 信号转导通路。HLY78 在Wnt 信号转导通路中的靶点蛋白是Axin，结合的区域是Axin 的DAX结构域。通过HLY78 的结合，Axin 与Wnt 信号共受体LRP6 的结合显著提高，由此促进了Wnt信号转导通路激活的标志性事件——LRP6 的磷酸化，进而提高了Wnt 信号转导通路的激活效率。研究人员进一步确认了HLY78 增强Axin 与LRP6 相互作用的缘由，提出了Axin存在“自抑制”的一个模型：Axin 分子内的N端和C端存在相互作用，这种作用抑制了Axin与LRP6 的结合。HLY78 结合Axin C端的DAX结构域解除了其与N端的相互作用，使Axin处于一种“开放”的构象，其与Wnt信号共受体LRP6 之间的相互作用明显提高，进而增强LRP6 的磷酸化及活化，最终促进Wnt 信号的传递。该研究还进一步在动物水平探索了HLY78 对经典Wnt信号通路的这种激活作用与胚胎发育以及干细胞调控的关系。揭示了HLY78 能够以依赖Wnt 信号转导通路的形式显著提高造血干细胞的数量，这为HLY78 作为一种潜在的药物先导化合物提供了方向。相关研究成果发表在Nat.Chem.Biol.上。

        中科院昆明植物所郝小江研究组与中科院上海生科院生物化学与细胞生物学所李林研究组合作，在石蒜碱衍生物作为Wnt信号通路激活剂及其分子机理研究领域取得重要研究进展。在该项研究工作中，李林实验室的博士研究生汪胜等人通过哺乳动物细胞报告基因筛选系统，从郝小江实验室博士研究生尹俊林、陈铎之合成的石蒜碱衍生物库中发现了全新的Wnt/β-catenin 信号通路协同激活剂4-ethyl-5-methyl-5,6-dihydro-[1,3]dioxolo[4,5-j]phenanthridine（HLY78）。HLY78 通过作用于Axin 的DIX域，增强了Axin 和LRP6 的协同作用，从而促进了LRP6 磷酸化和Wnt信号的转导。该研究还发现了Axin 与HLY78 相互耦合的关键残基，表明HLY78 可以降低Axin 的自抑性。此外，HLY78 与Wnt的协同作用，影响斑马鱼胚胎的发育，增强了保守造血干细胞（HSC）标记物及RUNX1 和CMYB在斑马鱼胚胎中的表达。该项研究不仅提供了特定小分子对Wnt/β-catenin 信号通路调节新的见解，同时在保守造血干细胞等疾病治疗中具有潜在的应用前景。他们还对HLY78 及其衍生物的构效关系进行了研究，阐明了该类化合物的有效基团和增效基团。

        相关研究成果发表在Nat.Chem.Biol.上。

        

        中科院动物所周琪研究员等利用CRISPR-Cas 技术首次在重要模式动物大鼠上实现了多基因同步敲除。大鼠是生命科学与生物医学研究中最为常用的模式动物之一。相比小鼠，大鼠在生理上与人更加接近，而且体型较大容易操作。然而，由于大鼠基因操作技术的滞后，基因修饰大鼠在生物医学等研究中的应用远远落后于基因修饰小鼠。CRISPR-Cas 体系利用一段与靶序列相同的RNA来引导Cas 核酸酶对特异靶向DNA进行识别和切割，容易构建并且容易进行多基因同时靶向识别。周琪团队利用CRISPR-Cas 系统诱导大鼠的Tet1/Tet2/Tet3 基因敲除，实现了效率高达100%的双等位基纯合突变的单基因敲除，和接近60% 高效率的三基因同时敲除大鼠，并且证明CRISPR-Cas系统引入的基因修饰可以通过生殖细胞传递到下一代。这一技术突破使得在大鼠中进行高效快速的多基因敲除成为可能，对于推动利用大鼠进行基因功能研究和大鼠在生物医学研究中的应用具有重要作用。相关研究成果发表在Nat. Biotechnol.上。

        中科院遗传与发育生物学所高彩霞等研究人员利用CRISPR-Cas 系统定点突变了水稻和小麦两个作物的OsPDS和TaMLO等5 个基因。原生质体中基因突变效率为14.5%—38%，水稻转基因植物中突变效率4%—9.4%，并且在T0 代获得了水稻纯合pds 突变体，呈现预期的白化和矮小表型。同时，通过同源重组DNA修复途径，利用单链寡核苷酸DNA（ssDNA）作为模板，在基因特定位点精确插入12bp 两个限制性内切酶识别序列。该研究首次证实CRISPR-Cas 系统能够用于植物的基因组编辑。相关研究

        发表在Nat. Biotechnol上。

        中科院上海生命科学研究院神经科学所胡海岚研究组通过蛋白定量质谱分析、脑区定点基因表达、电生理以及行为学等手段发现并证明了钙调蛋白激酶家族成员βCaMKII 在抑郁核心症状的形成中起关键作用。胡海岚研究组与其合作者，使用蛋白定量质谱在天生抑郁大鼠模型的缰核中筛选出了一系列表达异常的分子，并经过western 免疫印记技术确认了βCaMKII 在抑郁动物模型的外侧缰核中表达显著上调。研究人员构建了高效的病毒载体并在老鼠的外侧缰核进行定点注射，结果表明，在外侧缰核过表达βCaMKII 可以诱导正常老鼠在糖水偏好实验与强迫游泳实验中表现出快感缺失与行为绝望等抑郁症的核心症状。这一诱导作用具有亚型特异性，因为过表达CaMKII 家族的另一亚型分子aCaMKII 并不会引起抑郁症状。电生理记录显示，过表达βCaMKII 后外侧缰核神经元的突触传递与动作电位输出也明显增强。反之，如果利用RNA 干扰技术降低抑郁动物模型的外侧缰核中βCaMKII 的水平，则可以逆转这些动物的抑郁行为表型。同时，降低βCaMKII 的激酶活性以及阻断βCaMKII 的下游分子谷氨酸受体GluR1 也可以达到同样的抗抑郁效果。该研究提示了这样一种模型，在外侧缰核中βCaMKII 的表达上调通过促进GluR1 上膜等变化导致缰核的过度兴奋，从而增强了对下游脑区腹侧被盖区VTA与中缝背核DR的抑制，进而导致了快感缺失与行为绝望等抑郁的核心症状。该研究工作结合了分子、行为和电生理等多层面手段，首次确定了βCaMKII 是导致缰核过度兴奋和抑郁表型的关键分子，为理解抑郁症的发病机理以及治疗抑郁症的核心症状提供了新的视角和分子靶点。相关研究成果发表在Science上。

        

        中科院武汉物理与数学所徐富强研究组与合作者利用磁共振可见的13C分子探针跟踪酒精在生物体内的代谢行为直观地揭示了酒精作为能源物质直接参与大脑的代谢过程。同时，研究组通过自主研发设计的酒精蒸气室设备为大鼠提供了一个稳定的酒精蒸气环境，建立了一个长期“酗酒”的动物模型，进而对长期“饮酒”大鼠的大脑代谢行为进行观测。研究结果表明，通过连续3 周的“酗酒”训练，大鼠大脑内的醋酸盐类物质的代谢结果并未发生显著变化，然而酒精的代谢速率却有了显著性的提高，尤其是在大脑皮层。酒精代谢速率的提高，是部分取代了葡萄糖作为能源，还是生理病理导致葡萄糖的代谢速率降低，或是兼而有之，目前还在研究中。另外，相对于其他的能源物质（例如葡萄糖、醋酸盐类、乳酸等），酒精在胶质细胞内参与代谢行为的比例由原来的12.3±1.4%提高到20.2±1.5%，而在神经元内参与代谢的行为却未发生显著变化。这些研究结果从能量代谢的角度为研究酒精成瘾的发病机理提供了生物化学基础，为研发抗

        酒精成瘾药物提供了新的思考角度。相关研究结果发表在PNAS上。

        

        中科院生物物理所毕利军和张先恩研究组与其合作者，对来自中国12 个省份的161 株结核分枝杆菌（其中44 株敏感菌，94 株多耐药菌，23 株泛耐药菌）菌株进行了全基因组测序和系统分析。通过研究，获得了我国临床耐药结核分枝杆菌中已知耐药相关基因的突变情况，新发现了与结核分枝杆菌耐药性相关的72 个编码基因和28 个基因间隔区的突变。由于该研究分析的菌株来源于全国各地，其结果具有广泛的代表性。该研究为结核分枝杆菌耐药性发生机理的研究和相关药物的研究提供了新的线索。研究结果显示，中国地区的结核病人主要受到lineage 2 和lineage 4 两系结核分枝杆菌的侵染，而且，其中95%的lineage 2 结核分枝杆菌属于国际上比较关注的北京家族。北京家族的结核分枝杆菌一直被认为有更强的毒性和更容易产生耐药性。相关研究成果发表在Nat. Genet.上。

        

        中科院上海巴斯德所李斌研究组与其合作者通过生化及分子免疫学研究手段与疾病动物模型等实验方法紧密结合，发现了一个有趣的LPS-TLR4-Myd88-Stub1-FOXP3 负调节通路。研究人员发现在感染及其他炎症微环境中，在“危险信号”如发热、细菌脂多糖、促炎症因子等刺激下，人源Treg 细胞诱导表达热胁迫蛋白分子伴侣HSP70 及E3 泛素连接酶Stub1。分子伴侣HSP70 招募Stub1 结合到FOXP3 蛋白上，促

        进其第K227、K250、K263、K268 四个主要赖氨酸位点发生K48-连接的泛素化及蛋白酶体降解，使得Treg 失去FOXP3 蛋白介导的转录抑制功能，从而获得某些Teff 细胞相关效应基因如IFN-ã的诱导表达及免疫反应的激活。并通过小鼠原代Treg 细胞验证了人源Treg 细胞的相关原始发现并通过小鼠肠炎疾病动物模型在体内加以证实。揭示了炎症情况下导致FOXP3+调节性T细胞免疫抑制功能失活的分子新机制，对进一步深入理解炎症环境下FOXP3+调节性T细胞功能稳定性及其调节具有重要意义，有助于为免疫相关疾病治疗如感染性疾病、自身免疫性疾病、过敏性疾病、肿瘤、器官移植等提供新的药物靶点及临床干预手段。该研究成果发表在Immunity上。

        中科院古脊椎动物与古人类所毕顺东研究组与其合作者发现目前已知最大的贼兽（Haramiyida）：金氏树贼兽（Arboroharamiyajenkinsi）。树贼兽体重约350 克，其较长的指（趾）骨和可以缠卷的尾巴，显示其树栖习性。贼兽最早见于晚三叠纪，19 世纪就有它们的报道。但在过去的170 年中，人们对它的了解基本上只限于零散的牙齿。新发现的树贼兽是目前保存较为完整的标本，从牙齿、下颌、肢骨等方面，为贼兽的形态学提供了很多新的内容，使我们对这一类古老类群有了更多的认识。树贼兽拥有毛发和单块齿骨构成的下颌等哺乳动物特征。系统发育分析表明，贼兽在系统发育

        

        树上位于哺乳动物冠类群（真正的哺乳动物）之内，哺乳动物的主要类群在侏罗纪都已出现，高度分化由于贼兽最早发现于英国的晚三叠纪，距今大约两亿两千八百万年前，因此，真正的哺乳动物可能起源于两亿两千八百万年前，这项研究将哺乳动物起源的时间向史前推了大约5 000万年。相关研究成果发表在Nature上（相关图片请见封面）。

        中科院生态环境中心欧阳志云研究组与其合作者，以2006 年北京市和河北承德、张家口地区联合在密云水库流域实施的生态补偿项目——“稻改旱”工程为例，评估了该项目的成本、效益及对农户生计的影响。研究发现：“稻改旱”项目是一个成功的生态补偿项目，“稻改旱”项目的成本效益比为1∶1.5，生态系统服务供给者和受益者的成本效益比分别为1∶1.2 和1∶1.3，通过下游给上游地区经济补偿，促进上游地区土地利用改变，进而促进水质和水量改善。但项目实施后，农户生计资本与生计活动也发生了两方面的显著变化：一方面，项目参与农户家庭收入、打工收入、教育投入和物质资本显著增加，农业用工显著减少、薪柴使用也呈减少趋势，生计资本和活动的这些变化有助于农户生计和流域生态环境改善；另一方面，项目参与农户农药、化肥投入显著增加。尽管因土地利用的变化而导致养分保持的净效益是正的，但农药、化肥投入的增加部分抵消了项目的预期目标，并将会对地下水污染等带来潜在风险。从长远角度，这将产生不利的环境影响。该研究为整合农户生计变化开展生态补偿研究提供了框架，项目评估揭示了生态补偿项目实施如何导致农户生计活动发生有利的或不利的环境后果，强调了生态补偿项目中考虑项目参与者行为变化的重要性，这在今后的生态补偿项目设计、评估、农户生计与环境研究中具有重要的政策和方法应用。生态补偿项目政策设计者应仔细考虑合适的机制促进长期的、有利的环境和生计后果，避免或减小可能的不利影响。相关研究成果发表在PNAS上。

        物理所等在石墨烯外延及二维超晶格研究中取得进展

        中科院物理所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）张广宇、时东霞研究员等人与其合作者开展了六方氮化硼衬底上外延生长石墨烯以及研究相关超晶格电学输运性质测量方面的工作，以甲烷为气源，通过远程等离子体增强的气相外延技术，在国际上首次实现了六方氮化硼惰性衬底上石墨烯的可控范德尔瓦斯外延。这种外延的石墨烯具有大面积（只受衬底尺寸限制）、单晶、高质量（最高载流子迁移率达到20 000cm₂V_-1s_-1）、层数可控（1—3 层）等优点。利用原子力显微镜直接观察到外延石墨烯和氮化硼衬底具有零转角的晶格堆垛方式，且由于晶格失配导致三角摩尔图形出现，由此形成了约15 纳米周期的二维超晶格结构。这种超晶格结构会对

        

        石墨烯的能带进行改造，在超晶格布里渊区的M点形成新的狄拉克点。电学输运测量的结果表明，在石墨烯本征狄拉克点两侧会出现由二维超晶格结构导致而出现的附加最小电导峰，分别对应电子和空穴支超晶格狄拉克点。利用量子霍尔测量，观察到单层石墨烯的狄拉克费米子的半整数的量子霍尔效应以及双层石墨烯狄拉克点附近的八重简并。而且，他们还对单层石墨烯径向电阻和霍尔电阻作了随载流子浓度和磁场变化的二维谱研究，在超晶格狄拉克点附近观测到了相应的输运特性，观测到简并度为二的超晶格朗道能级。这些结果为石墨烯的外延生长以及二维超晶格的物理研究提供了新的方法和思路。相关结果发表在Nat. Mater.上。

        中科院上海有机化学所房强研究组开发出一种新型含氟聚合物PFN, 其在30MHz下，介电常数仅为2.33，是目前聚合物材料中为数不多的低介电品种。这种材料的吸水率极低（0.12%），可以避免集成电路制作过程中的微量潮气影响。这种聚合物薄膜也具有优异的力学性能，其杨氏模量达到17.13 GPa，与硅片上的结合力达到3.46 Gpa。聚合物还具有较高的热稳定性，5%热重损失温度大于450℃。完全可以满足集成电路行业对低k材料的要求。相关研究成果发表在Adv. Mate.上。

        中科院福建物质结构所吴立明研究组在对In₄Se₃体系掺杂的理论研究工作及结构化学分析的基础上，发现了In₄Se₃晶体结构中具有4个独立对称性的In 原子，而不同金属原子对这些In 原子的取代特性并不相同。计算表明，Pb 原子可以取代In4 位点，并能有效提高该类材料的载流子浓度，而Sn原子则具有优先取代In2 位点的特性。在此分析基础上，该研究组创新性地提出了利用多种原子分别取代不同In 原子位点的热电材料共掺杂方案，以期对In₄Se₃体系的热电性能实现综合改性。实验工作表明，通过Pb/Sn 共掺方案能有效改善该材料热电性能，使得掺杂后In₄Se₃体系热电ZT值提升到1.4，从而有望进入实用阶段。由于材料中只含Pb约1%，与传统中温热电材料PbTe 相比较，大大降低了重金属Pb的环境污染问题。相关研究成果发表在Adv. Mate.上。