近日，上海科技大学生命科学与技术学院杨扬课题组与中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心蒲慕明课题组在权威学术期刊《国家科学评论》（National Science Review）在线发表了题为“猕猴前额叶皮层树突棘的稳定性与动态特征”（Stability and dynamics of dendritic spines in macaque prefrontal cortex）的研究论文，报道了非人灵长类恒河猴的前额叶皮层神经元树突棘在时间进程和空间分布上的动态特征。突触是神经元之间信息交流的最小单元，其稳态与可塑性对动物神经系统行使正常功能至关重要。树突棘结构组成了90%以上兴奋性神经突触。在过去二十余年间，科研人员在啮齿类实验动物中进行了数量庞大、内容多样的树突棘动态特征研究，但缺乏针对非人灵长类大脑树突棘动态特征的相关报道。该项研究利用AAV病毒载体介导的GFP标记系统，对两只年轻和两只中年恒河猴的背外侧前额叶皮层第五层锥体神经元进行了稀疏高亮标记。通过双光子成像技术，对被标记神...

7月22日，上海科技大学生命学院池天课题组在《细胞》（Cell）杂志在线发表论文，报道了一种崭新的小鼠基因打靶技术iMAP（inducible Mosaic Animal for Perturbation），快速鉴定了90个基因在39种组织的基本功能，构建了世界首张小鼠微型“扰动图谱”。早在2001年，国际人类基因组计划就公布了人类基因组序列。但目前为止，约两万个哺乳动物蛋白编码基因在500多种细胞中的功能仍不为人知，这严重妨碍了疾病的诊断和治疗。要系统性地解码全部基因在全部细胞中的功能，必须将其分别在各种细胞中敲除（扰动）再鉴定其细胞表型，即描绘完整的“扰动图谱”。这个图谱的完成，将成为生物医学研究的分水岭：此后，要探索任何基因的基本功能，将会像查找基因序列一样简单。但用传统的基因打靶方法，无法快速有效地描绘扰动图谱，成为功能基因组学领域久攻不下的瓶颈。池天课题组里程碑式的成果为描绘完整扰动图谱迈出了从0到1的第一步。iMAP融合了Cre-loxP和CRISPR-Cas9...

无线电能传输作为一种非接触式电能传输技术，具备更加安全、便利等特点，近年来在电动汽车、消费电子、医疗植入设备等诸多领域取得广泛应用。传统的感性无线电能传输（IPT）技术一直存在着成本较高、体积较大且易受周围环境中金属物质影响等问题，而容性无线电能传输（CPT）技术则可以很好地解决上述问题。但是，现有的电容耦合器在结构上很难保证同时有足够的自电容与互电容，二者的折中设计限制了耦合器传输能力的进一步提高，电容耦合器工作时较高的电磁辐射也限制了容性无线电能传输技术的应用。为了解决容性无线电能传输系统中存在的上述问题，上海科技大学信息科学与技术学院傅旻帆课题组对现有电容耦合器的耦合机制进行了详细分析，提出了一种交叠型的电容耦合器。该耦合器综合了传统耦合器的优点，同时克服了传统耦合器中自电容与互电容折中设计的缺陷。此外，该交叠型耦合器也有着极好的电磁辐射表现。相关成果以“Interleaved Capacitive Coupler for ...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院于平课题组、甄家劲课题组和孙兆茹课题组合作，首次在金表面上成功合成C144锯齿形边缘的冠状六角烯分子，该成果发表于国际知名学术期刊ACS Nano。冠状分子（Coronoids）是一种多环芳香族化合物，由外围的多层苯环构成并内含一个纳米孔，可看作是具有原子级尺度的纳米孔石墨烯。冠状分子是研究芳香体系中π-电子离域性质基本问题的理想模型，由于其电子结构取决于分子外围苯环层数和中心腔的孔径大小以及内外的边缘结构，冠状分子具有丰富的可调控电子性质。特别的是，具有锯齿状（zigzag）边缘的冠状六角烯具有开壳（open-shell）的多自由基基态，通过改变分子结构可精确调控其磁性性质，因此在新型碳基自旋电子器件领域有着广泛的应用潜力。为克服在冠状分子在溶液中的低溶解度带来的合成和表征上的困难，近年来有科学家利用表面合成（on-surface synthesis）方法，设计了特定的前驱体分子，并在金表面上通过乌尔曼...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院谢琎课题组与姜珊课题组合作开发了一种基于多孔有机分子笼CC3、用于锂硫电池的离子筛。该材料可用作商业隔膜上的超薄（300 nm）涂层，在选择性筛分锂离子的同时阻挡多硫化物，相应复合隔膜可使电池在500次循环后仍有每循环约0.04%的低容量衰减率。该成果发表于学术期刊Nano Letters。凭借硫正极的高理论比容量（1673 mAh/g），锂硫（Li-S）电池被认为是下一代储能系统的重要候选。然而，阻碍锂硫电池商业化的主要挑战之一是电池充放电过程中多硫化物在有机电解质中的溶解和迁移引起的“穿梭效应”，这会导致活性硫的损失，最终导致电池的循环寿命变差。在锂电池隔膜涂层材料领域，科研人员对多孔碳、聚合物、无机物、MOFs和COFs等材料已有研究，这些材料可以通过物理约束或化学相互作用限制多硫化物的迁移。图1：锂硫电池中CC3/PP复合隔膜的示意图。 CC3/PP 隔膜对可溶性多硫化物起到离子筛分的作用与上述材料相比，多孔有...

核电站指套管是核反应堆的重要组成部分，学名是“堆芯中子通量套管”，用于放置堆芯中子通量探测器，以探测堆芯的中子通量分布、堆芯功率畸变，并积累燃烧数据。由于反应堆中流致振动造成的磨损，可能在指套管上产生缺陷，威胁核电运行安全，因此必须对指套管进行周期性检测。指套管内径只有5 mm，现有探头只能扫描测得线数据，难以量化缺陷的位置和尺寸，也不能区分位置临近的多个缺陷。 为解决这一难题，信息学院2019级本科生王婧怡在叶朝锋教授的指导下，提出了一种使用椭圆激励和隧道磁阻（TMR）传感器阵列的核电站小管径指套管新型检测探头。近日，关于该成果的研究论文发表在电磁无损定量检测领域国际会议（25th International Workshop on Electromagnetic Nondestructive Evaluation）。王婧怡作为论文第一作者参会并做学术报告。该工作设计了一种新的用于核电站指套管成像检测的探头，使用高分辨率、高灵敏度的隧道效应磁阻(Tunneling Magne...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院黄焕明课题组和德国科学院院士Frank Glorius课题组合作，通过将可见光催化化学和金属催化化学结合，首次实现了可见光催化条件下钯催化羰基自由基参与的多组分反应，论文在线发表于知名学术期刊Nature Synthesis。两组还受邀在《化学研究评述》（Accounts of Chemical Research）发表自由基化学领域的专题综述，该综述已成为期刊当月下载量前三的综述论文。实现原子经济性、步骤经济性一直是合成化学家们追求的目标。由于可以一步构建多个化学键，多组分反应已受到化学家们的广泛关注。羰基自由基是自由基化学领域中一类比较重要的反应中间体，在全合成领域有较大的应用，如何在催化条件下实现相关的化学转化一直是合成化学中的一个难点（图1）。图1 羰基自由基参与的多组分催化反应探究联合团队利用可见光催化的手段，对商业化的钯催化剂进行激发，从而和原位产生的溴化物反应得到羰基自由基，再和相应的1，3-丁...

随着冷冻电镜技术在膜蛋白结构研究领域的飞速发展，复杂的多态膜蛋白复合物结构功能研究成为可能。上海科技大学iHuman研究所徐菲团队利用冷冻电镜技术首次解析了心血管疾病重要药物靶点APJ受体（一种A类G蛋白偶联受体）分别以2:1和1:1的化学计量比与下游G蛋白形成活性复合物的三维结构，并揭示了APJ受内源性多肽或小分子激动剂调控的多重机制。 G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR）是目前最大的药物靶标超家族，在细胞信号转导中发挥着重要作用。其中，A类G蛋白偶联受体是GPCR超家族中最大的家族，也是目前研究最多的GPCR家族。该研究突破性地揭示了第一个以二聚体形式介导信号传导模式的A类GPCR成员。7月11日，该成果在线发表于国际学术期刊《自然•结构与分子生物学》（Nature Structural & Molecular Biology）。APJ受体与心脏发育、心血管稳态和心脏收缩密切相关，是近年来最引人关注的心血管疾病药物新靶点之一。APJ受体信号通路的激活...

近日，上海科技大学物质学院刘健鹏课题组在转角双层石墨烯摩尔超晶格体系中的关联绝缘态、密度波态和非线性光学响应等方面取得重要进展，相关成果发表于物理学科期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)。图1 (a) 转角双层石墨烯体系摩尔超晶格示意图，(b)及其非相互作用能带二维材料的发展始于石墨烯——这一蜂窝状六角晶格的单层碳原子材料，其单层呈现出半金属的电子性质。当两层石墨烯堆叠在一起，并互相扭转一个“魔角”角度（1.05度附近）时，体系就会出现由转角产生的摩尔条纹的超胞（图1a），与此同时层间耦合效应会导致拓扑非平庸平带的产生（图1b）。强库仑相互作用和非平庸能带拓扑在这个体系中的交互作用，使得魔角双层石墨烯体系呈现出关联绝缘态、轨道磁性和非常规超导性等多种新奇物理效应。国际上近期已有团队在整数填充上观测到零陈数的“无特征”的关联绝缘态，在分数填充上也观测到了“无特征”的密度波态、轨道陈绝缘体态、以及分数量...

近日，上海科技大学物质学院陈宇林/柳仲楷课题组和薛加民课题组联合香港科技大学、中科院物理所等单位的合作团队，首次揭示了转角过渡金属硫族化合物二硒化钨中零动量位置（Γ）带顶附近的莫尔电子结构。该成果发表于国际知名期刊Physical Review X。莫尔条纹（moiré pattern）是一种由多个周期性图样相互叠加形成的干涉花纹, 生活中常见于服装设计、摄影艺术等领域。在凝聚态物理中，将两层二维材料按照一定角度旋转后堆叠同样也会形成莫尔条纹（又称莫尔超晶格，moiré superlattice）。衬衣上的莫尔条纹和晶格中的莫尔条纹（图片来源互联网）莫尔超晶格的大小是原本二维材料晶格大小的数十倍，作为一种新的周期性晶格结构，其产生的晶格势场—莫尔势，会对原有的电子能带结构产生显著调制。莫尔超晶格被视为一种可变的量子模拟器，可用来探索不同的基本哈密顿量对应的新奇性质。例如，在合适的杂化条件下，费米面附近可以形成莫尔平带。从实空间的角度，莫尔...

近日，上海科技大学刘健鹏课题组在摩尔石墨烯超晶格体系的电子结构和磁电耦合效应等方面取得进展，相关成果发表于计算材料领域期刊《npj计算材料学》（npj Computational Materials）。图1：交错转角多层石墨烯示意图。该体系由三组多层石墨烯组成，每一组内由任意堆垛方式的多层石墨烯构成，并在两组之间形成交错的转角。石墨烯是由碳原子构成的、具有六角蜂窝晶格的单层二维材料。当两层石墨烯相对堆垛，并存在一个很小的相对转角时，会在实空间形成一个包含成千上万个碳原子的摩尔超晶胞。由于层间耦合效应，当在“魔角”附近，即两层间转角为1.05°左右时，转角双层石墨烯在动量空间会形成一套拓扑非平庸的摩尔平带。这种拓扑非平庸的摩尔平带会导致诸多新奇的物理现象，如量子反常霍尔效应、关联绝缘态、超导态等。实际上，上述现象不仅仅在转角双层石墨烯中存在。实验表明，当增加堆垛层数、扭转次数时，摩尔石墨烯体系会出现更加丰富的现象，如向列...

上海科技大学物质科学与技术学院任毅课题组开发了一种广泛适用的制备超微孔有机磷聚合物(POPPs)的新策略，揭示了“自加速型”磷-碳键偶联反应对无定型多孔材料的化学结构和微孔结构的影响，加深了对“化学反应动力学-非均相聚合-多孔结构”三者间关系的认识。相关成果近日发表于国际化学领域代表期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）。多孔有机聚合物(POPs)材料在气体吸附分离存储、非均相催化、检测传感等方面有着巨大的应用潜力。虽然过渡金属催化碳-碳偶联反应已被广泛应用于多孔有机聚合物的制备，但并非所有的碳-碳偶联反应都适用于制备较高比表面积和均一孔径分布的多孔有机聚合物。此外，POPs不溶不熔的特点使得认知材料结构-性质-功能间的关系变得极其困难。因此，寻找合适的研究对象、开发新的表征方法将极大地推动新型多孔有机聚合物的设计与开发。图1.  a)碳-碳偶联制备多孔有机聚合物和b)磷-碳偶联策略制备...

近日，上海科技大学生命科学与技术学院刘冀珑课题组在学术期刊eLife上在线发表研究论文，揭示了磷酸核糖焦磷酸合成酶（PRPS）以六聚体为基本单位聚合形成两种纤维状结构的组装机制（纤维状结构进一步聚合成束形成细胞蛇）。这是首次在体内和体外证实了原核生物中PRPS细胞蛇的存在。同时，这项研究也首次解析了PRPS纤维状结构的高分辨结构，揭示了纤维状结构调节PRPS的变构调控，表明纤维状结构的形成可能为细胞代谢提供更多层次的调控。磷酸核糖焦磷酸盐(PRPP)是细胞多种代谢途径的重要中间体，它被用于嘌呤和嘧啶核苷酸、组氨酸和色氨酸以及辅因子NAD和NADP的生物合成。PRPP合成酶(PRPS)的异常调节与多种人类疾病相关。酶活性的降低可能导致如Arts综合征、非综合征性感音神经性耳聋2型、腓骨肌萎缩症5型和视网膜营养不良等神经系统疾病。活性升高则有可能导致神经感觉缺陷、高尿酸血症或痛风性关节炎。同时，人体中PRPS1或PRPS2的活性和表达异常也在结直肠癌、...

随着全球气候变暖趋势的加剧，极端高温成为制约世界粮食生产安全的最为主要的胁迫因子之一。现如今情况因上海科学家的努力而有了不同——上科大特聘教授、中国科学院分子植物科学卓越创新中心林鸿宣研究团队与上海交通大学林尤舜研究团队合作挖掘了高温抗性基因资源，探究了高温抗性分子机制，培育了抗高温作物品种。该重磅研究成果近日在国际顶尖学术期刊《科学》（Science）上发表。上海科技大学和中科院分子植物科学卓越创新中心联合培养2017级博士研究生张海为本文第一作者，他今年即将携这份惊喜的“毕业礼物”迎来毕业季。温度是一个复杂的物理信号，植物面对环境温度变化时，需要及时有效地将这一物理信号“解码”成生物信号，从而实现对温度胁迫的快速应答。目前鉴定到的植物温度感受器多为调节植物在温暖环境下的形态变化或发育转换过程，关于植物抵抗极端高温的温度感受器还未曾被报道过。一直以来，通过正向遗传学方法定位克隆高温抗性相关复杂数量性...