近日，上海科技大学物质科学与技术学院陈刚课题组在二维层状钙钛矿太阳能电池领域取得重要进展，研究成果发表于国际期刊Nano Letters。钙钛矿太阳能电池近年来发展迅速，然而其较差的环境稳定性制约了产业化应用。在钙钛矿晶体中引入有机长链阳离子、形成二维层状钙钛矿可有效提高其环境稳定性。由于结构引起光学和电学性能的各向异性，精确调控二维层状钙钛矿中晶体取向对其光电应用至关重要。陈刚团队原位观察了氯添加剂调控二维层状钙钛矿的晶体取向的过程和机理，并控制了丁铵基二维层状钙钛矿膜的晶体取向。采用同步辐射原位掠入射X射线衍射技术，通过跟踪成膜过程中的结晶动力学和化学转化途径，同时结合光谱学分析了中间相的转变过程，揭示了氯添加剂的取向调制机制。研究发现了两种新的与氯相关的中间体，它们是诱导二维层状钙钛矿薄膜定向生长的模板。图1: 应用同步辐射掠入射X射线衍射技术对不同氯离子添加剂含量的二维层状钙钛矿薄膜的结构进行系统...

近日，上海科技大学生命科学与技术学院李剑峰课题组在国际学术期刊Nano Letters发表研究论文，报道了一种基于辅助聚合物（Helper-Polymer）聚(β-氨基酯) (Poly(beta-amino esters), PBAEs) 的五元纳米粒（Five-element nanoparticles, FNP）递送平台。该平台不仅可以实现mRNA肺靶向高效递送，而且冻干后可在4℃环境下长期稳定储存至少6个月。肺部相关疾病，包括病毒感染、肿瘤和遗传性疾病等，对人类生命健康构成了巨大的威胁，然而传统疗法通常因为缺乏可成药的治疗靶点等限制性因素无法治愈这些疾病。随着各类关键性技术的发展，mRNA药物不仅能直接从转录水平上实现对疾病的治疗，而且仅需修改mRNA序列即可快速开发新药，为肺部疾病的治愈提供了全新的思路。脂质纳米颗粒（LNP）是迄今为止最成功的核酸药物递送平台之一，它不仅可以促进细胞对mRNA的摄取，同时还能防止其在生物体循环时降解。然而，当前LNP-mRNA药物制剂的低稳定性影响了相关药物的发展，如M...

近期，上海科技大学物质科学与技术学院任毅课题组在磷氮类多环芳香烃领域取得进展。相关成果在国际化学领域代表期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上在线发表。有机共轭分子在光催化、有毒有害物质检测、有机光电器件等领域具有广泛的应用价值。近年来研究发现杂原子的引入（如硼、氮、氧、磷、硫、硅等）可有效调控有机共轭分子的化学结构和物理性质。在众多杂原子中，磷原子具有独特的几何结构和多样化学修饰。因此，磷原子的掺杂和修饰已经成为调节有机共轭结构的一种有效手段。相比于传统苯基多环芳香体系，非苯基多环芳香体系具有独特电子结构和物理性质。但是，含磷芳香体系（图1, A和B）较低的化学稳定性和高效合成路线的缺乏使得相关报道少之又少，将磷氮类芳香结构（图1, B）引入稳定的多环芳香体系的有效办法更是罕见。图1. (A)磷芳香体系、(B)磷氮芳香体系、(C)磷氮多环芳香体系 任毅组开发了一类高效温和、适用...

近日，上海科技大学管吉松课题组与中国科学技术大学周熠课题组合作在学术期刊《机器智能研究》（Machine Intelligence Research）上发表研究成果，提出了一种新型的类脑去噪内源生成模型(Denoised Internal Models, DIM)。该研究创新性地借鉴大脑皮层记忆处理原理解决了复杂噪音条件下的手写数字识别问题。近年来，飞速发展的深度学习(Deep Learning)技术在图像分类、语音识别和自然语言处理等领域达到了接近人类水平的表现。然而，深度神经网络(DNN)模型仍然容易受到对抗性攻击——例如，添加了人类无法识别的扰动后，底层网络模型的预测可能完全改变。神奇的是，人脑对此却具有非常高的鲁棒性。人脑视觉系统中的信息处理通路涉及两个大脑区域：丘脑和初级视觉皮层，来自视网膜的视觉信号经过丘脑的外侧神经节核(LGN)的传递之后到达初级视觉皮层。近年研究发现，初级视觉皮层的第2/3层包含可以提取记忆的印迹细胞，它们在特定的场景下会被激活。...

10月4日，国际知名学术期刊《细胞》（Cell）在线发表了上海科技大学免疫化学研究所特聘教授、清华大学教授、中科院院士饶子和，上海科技大学免疫化学研究所副研究员高岩与清华大学教授娄智勇等团队合作的研究成果，报道了在新冠病毒中发现的一种生物界中全新的RNA加帽途径，以及核苷类抗病毒药物抑制该过程的分子机制，并提出全新的“induce-and-lock”的药物设计策略。这是该团队在病毒转录复制机制的研究中，继2020年、2021年在Science、Cell期刊上连续发表5项相关成果后的又一重要的系统性工作。“帽”（Cap）结构是细胞中广泛存在的一种RNA修饰。多个酶分子通过一系列复杂的催化过程，在RNA 5’端前加入一个G核苷，形成“帽核心”结构（cap core，GpppN），再由甲基转移酶对第一、第二、第三个核苷的不同位置进行甲基化，最终形成Cap0、Cap1、Cap2结构（图1）。在高等生物细胞中，Cap1是最主要的帽结构形式。帽结构在细胞生命活动中发挥着关键功能。例如在...

多层二维材料的莫尔超晶格结构能展现出丰富且可调节的奇特物理特性。在被称为“魔角”的特定转动角度堆叠形成的双层石墨烯，具有超导、强关联、铁磁、拓扑等单层石墨烯中不存在的重要物性。近期研究表明，“魔角”堆叠的三层石墨烯除了具有与双层石墨烯类似的超导相图，还展现出超越泡利极限的临界磁场和“重入”（re-entrant）超导性等一系列更加新奇的物性。研究魔角三层石墨烯的新奇电子态不仅具有重要物理意义，也能为研究高温超导机理及具有潜力的低功耗、高速量子材料器件应用提供重要材料平台。魔角石墨烯体系开辟了凝聚态物理的新领域，同时也给相关实验技术带来了极大挑战。魔角石墨烯器件一般通过机械剥离法制备，仅具有微米量级的尺寸，并要求精确控制各层石墨烯的相对位置和转角，需要先进科研平台的全方位支撑。在上海科技大学与上海同步辐射光源的通力合作下，上海科技大学物质科学与技术学院拓扑物理实验室陈宇林-柳仲楷团队历时六年，潜心研制...

近日，上海科技大学生命科学与技术学院李夏军课题组在国际学术期刊iScience发表研究成果论文，报道了胚胎干细胞中DNA甲基化表观遗传修饰维持模式。DNA甲基化是直接发生在遗传物质DNA上最常见也是最重要的表观遗传修饰。它普遍存在于生物界，在基因转录、逆转录病毒重复序列沉默、印记基因单等位基因表达、染色体结构和包括癌症等人类疾病中都有重要的功能。高等动物主要有3个DNA甲基化转移酶（DNMT1, DNMT3A, DNMT3B）。DNA在复制过程中需要维持原有的DNA甲基化表观遗传修饰，保证细胞扩增时遗传性状不会改变。但DNA甲基化的维持模式还不清楚，尤其对印记基因调控区(ICR)的DNA甲基化维持缺乏了解。得益于团队此前建立的用基因编辑技术快速获得缺失突变体胚胎干细胞克隆的方法，研究团队获得了缺失3个DNA甲基化转移酶的突变体胚胎干细胞(ES)克隆，然后采用亚硫酸限制性内切酶联合分析(COBRA)和全基因组甲基化分析(WGBS)，发现了胚胎干细胞中DNA甲基化维持模式。...

规模不断增长是区块链的重要特点。这一特点使交易验证、区块验证、初始同步等操作带来的资源消耗不断攀升，严重制约着整个系统的可扩展性。为确认交易的有效性，当前大多数区块链系统要求验证节点维持一个规模可观的验证状态。例如，以太坊所需验证状态大小已超过 130GB，并随着每天数以十万计增长的账户数量持续膨胀。验证状态规模大、持续膨胀等问题带来众多消极影响，例如新节点加入系统的过程缓慢，交易验证过程所需的状态读写耗时长，甚至导致拒绝服务攻击。 向量承诺是一种重要的密码学原语，允许证明者对区块链系统的状态向量计算一个密码学承诺并按需打开（证明）向量中某些元素的值，允许验证者使用承诺和证明进行快速公开验证，从而在存储资源和其他计算资源之间提供有益权衡，增强系统的可扩展性，有效消除状态膨胀问题带来的影响。向量承诺的简洁性、可聚合性、易更新性、可维护性，与以其为基础的无状态区块链系统的总体通信成本、计算...

9月16日，上海科技大学刘志杰和华甜联合研究团队在《科学》 (Science)期刊发表研究长文，在马钱子碱激活人源苦味受体TAS2R46的结构基础研究中取得重大原创性突破，在国际上首次揭开了苦味受体的“神秘面纱”。我国自古就有民以食为天的说法，烹饪饮食文化是人类文明史的重要组成部分，而味觉系统正是支撑饮食文化发展的重要自然基础。味觉是由存在于味蕾中的味觉受体介导产生的，人的味觉由酸、甜、苦、咸和鲜这五种基本味感组成。其中，苦味、甜味和鲜味受体属于G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR），而酸味和咸味的感知是通过人体中的另一类膜蛋白——离子通道受体完成的。各种味觉信号分子结合特定受体后启动胞内信号转导，从而激活味觉细胞使其分泌ATP。ATP作为一种神经递质激活感觉神经纤维，经由特定的神经通路传递至不同脑区，从而产生不同的味觉感受。由于大多数有毒物质具有苦味，因此苦味受体具有规避有害食物，防止中毒的重要作用。苦...

近日，上海科技大学钟桂生课题组与王皞鹏课题组合作在学术期刊Signal Transduction and Targeted Therapy上发表研究论文。该研究利用团队前期优化的新型腺相关病毒（AAV）载体——AAV-ie，开发了基于AAV载体的新型新冠病毒疫苗。COVID-19疫情严重影响人类健康及全球范围内的社会经济生活。据WHO统计，疫情爆发以来，已在全球范围内造成6亿多人感染及600万人死亡。为有效防控疫情，目前已有灭活病毒疫苗、重组蛋白疫苗、腺病毒疫苗及mRNA疫苗等多种新冠病毒疫苗开发并上市。然而，由于传播过程中病毒频繁地突变，导致新冠病毒变异株尤其是目前的主要流行变体omicron，对第一代疫苗产生免疫逃逸。开发高效、安全、广谱的新型疫苗，有效对抗新的病毒变体，仍是疫苗开发的当务之急。在本工作中，联合团队基于新冠病毒spike蛋白的不同结构域，首先设计了一系列候选疫苗，并使用小鼠模型系统考察了不同结构域的免疫原性，发现S1抗原能够诱导最高的spike特异IgG抗体水平，...

光伏发电易受光照强度等环境因素影响，从而导致光伏电源与电网负载端的功率不匹配，危害电网稳定性。对于直流微网应用，通常可以采用化学储能系统作为能量缓冲单元，削峰填谷以维持电网的稳定性。为进一步解决这一潜在隐患，信息学院智慧电气科学中心（CiPES）王浩宇团队提出了一种适用于光-储-网的新型控制方法，该方法具有灵活的能量传输路径、全范围软开关等优势，可在保证良好适配性的同时，实现更高的能量转换效率。研究团队构建了一个新型集成化的三端口能量路由器，同时连接光伏电源、电池、直流微网，可有效提高功率变换器的功率密度，减少器件数量，并且实现电能在光、储、网三端口间自由流动。图1. 光-储-网三端口能量路由器结构框图团队还进一步在三端口能量路由器的六种工作模态下进行了针对性的控制优化：在保证太阳能电池最大功率点运行的情况下，所有功率管能在全功率范围内实现软开关，减少开关损耗；同时通过尽量减少电流环流，减少导通损耗，...

近日，上海科技大学物质学院陈宇林-柳仲楷课题组在拓扑量子材料电子结构调控研究中取得重要进展：通过原位碱金属掺杂方式，在本征反铁磁拓扑绝缘体MnBi2Te4中获得简化的拓扑电子结构。该成果在国际知名学术期刊Nano Letters上在线发表。磁性拓扑绝缘体是当前凝聚态物理研究的重要体系，它是量子反常霍尔效应、轴子绝缘态、拓扑超导等重要应用的基础材料。MnBi2Te4体系具有较高的反铁磁有序温度 (25K) 和适中的拓扑能隙（~0.2 eV），是目前最具代表性的本征磁拓扑绝缘体，但该材料呈现的远低于反铁磁转变温度的量子反常霍尔效应临界温度（~1.5 K）的原因仍不为所知，解释电子谱学与输运和理论研究之间的“矛盾”也是该材料研究中的另一挑战。为加深对此类材料电子结构的理解，并获得简单、性能优异的拓扑电子结构，课题组基于前期工作（Phys Rev X 9, 041040 (2019)，Science Bulletin 65, 2086 (2020)），利用上科大实验室自主研发的高分辨小光...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院刘巍课题组构建了一种基于稳定金属丝开关的聚合物基忆阻器，该体系在外部电信号的作用下，表现出了非常稳定的循环性能。此外，该聚合物忆阻器还具有极佳的柔性，在弯折条件下仍表现出良好的循环性能。这项工作为柔性非易失性存储及类神经计算带来了新思路。相关成果发表在国际知名学术期刊Nano Letters上。随着人工智能、物联网等新信息技术的快速发展，计算与存储分离的冯·诺依曼结构在功耗和运行速度方面已难以满足需求。模拟人脑突触结构、发展神经网络计算被认为是克服冯·诺依曼瓶颈更为有效的计算体系结构。这其中，基于金属丝开关的有机聚合物忆阻器则是实现柔性非易失性存储以及类神经计算的最佳候选之一。然而，工作过程中导电金属丝的不稳定性极大地限制了该类忆阻器的进一步发展和实际应用。针对上述问题，刘巍团队在聚合物（PEI，聚乙烯亚胺）介质层中预先掺入活性金属离子，引导聚合物层中形成更为稳定可靠的...

近日，上海科技大学iHuman研究所徐菲课题组在国际学术期刊《蛋白质与细胞》（Protein & Cell）上发表研究论文，揭示了Kappa型阿片受体（κ-opioid receptor, KOR）与其内源性配体强啡肽A (dynorphin A)的识别机制与信号转导分子机制，对多肽类药物的设计具有重要的指导意义。KOR与疼痛调节、荷尔蒙释放、药物成瘾、压力和情绪调节有关，以KOR作为靶点的药物常用来治疗如疼痛、慢性肾脏疾病相关性瘙痒（CKD-aP）、酒精成瘾和阿片类药物成瘾等症状。KOR拮抗剂在治疗抑郁症等精神类疾病方面也显示出潜力。KOR的内源性配体包括强啡肽A和强啡肽B等神经肽，强啡肽通过激活KOR调节神经递质的释放发挥镇痛作用。目前已有多个以KOR为靶点的小分子药物上市，但其选择性和安全性并不理想。为了开发选择性更高的多肽类药物，需进一步解析KOR与其内源性配体的识别机制。此外，已上市药物常见的副作用往往由于介导β-arrestin 信号通路而产生。因此，解析KOR和下游G...