近日，我校物质学院陈刚教授课题组在胶体纳米颗粒自组装研究方面再次取得重要进展。该研究应用同步辐射X射线小角散射（SAXS）手段，原位观测了胶体液滴的蒸发自组装过程，揭示了胶体粒子的结构演变和蒸发动力学过程。日前，该成果以“Dynamic Crystallization and Phase Transition in Evaporating Colloidal Droplets”为题，在知名学术期刊《Nano Letters》上在线发表。胶体液滴蒸发是自然界中普遍存在的现象，也是一种理想的构建大规模微纳米结构的途径。单分散的胶体粒子可以自组装形成有序阵列，成为功能材料的构建模块。然而，目前对于胶体液滴的蒸发过程尚有很多未知因素，例如蒸发动力学与胶体结晶过程的关联、浓度对于胶体相转变的影响等。针对这一重要问题，陈刚教授课题组应用同步辐射原位X射线小角散射和准原位电子显微镜技术，揭示了聚苯乙烯微球胶体液滴在液-固相转变过程中的结构演化和蒸发动力学。研究人员首次发现了胶体液滴中的面心立方(fcc)...

近日，中科院上海营养与健康研究院杨力研究员（我校特聘教授）与我校生命学院陈佳教授课题组开展合作研究，系统性揭示了一系列具有代表性的基因组碱基编辑器（base editor）的效能差异，并进一步构建了可利用20种已报道碱基编辑器进行编辑的人类疾病相关单碱基突变位点的数据库（BEable-GPS, Base Editable prediction of Global Pathogenic SNVs），相关成果以“Comparison of cytosine base editors and development of the BEable-GPSdatabase for targeting pathogenic SNVs” 为题，近日在国际知名学术期刊Genome Biology上在线发表。由CRISPR/Cas基因编辑酶（如Cas9, Cpf1等）与胞嘧啶脱氨编辑酶（如APOBEC等）整合而成的胞嘧啶碱基编辑系统，可在单碱基水平实现高效率的靶向C-to-T编辑。理论上来讲，这种碱基编辑效果的实现不依赖于DNA双链切割活性，可避免对基因组造成损伤，因此具有较高的安全性，未来有望运用于人类疾病相关单碱基突变的定向矫正，在...

近日，我校物质学院沈晓钦课题组与北京大学物理学院龚旗煌院士团队肖云峰课题组合作，在微腔非线性光学研究取得重要进展：首次实现有机分子修饰二氧化硅光学微腔高效的三次谐波产生，转换效率比常规二氧化硅微腔提高了四个量级，接近晶体微环腔三次谐波的最高转换效率。研究成果以“Microcavity Nonlinear Optics with an Organically Functionalized Surface”为题发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)，并同时被作为封面和编辑推荐形式（editor's suggestion）亮点报道。《物理评论快报》封面图：Observation of multicolor light emissions from third-order sum frequency generation in ultrahigh-Q silica microcavities with an organically functionalized surface. Selected for an Editors’Selection.三阶非线性光学效应是现代光学与光子学研究和应用中最重要的非线性光学过程之一，被广泛应用于实现光频梳、全光开关和量子光源等。...

我校信息学院智慧能源中心（CiPES）王浩宇教授课题组提出了一种基于LLC的高能效复合型层级电池均衡电路结构。与传统串联电池组均衡结构相比，该复合结构在转换效率、元件数量、均衡路径长度和电路可扩展性之间实现了良好的综合优化。近日，该成果以“An LLCBased Highly Efficient S2M and C2C Hybrid Hierarchical Battery Equalizer”为题，在电力电子领域顶级国际期刊《IEEE Transactions on Power Electronics》上在线发表。为解决能源危机和生态问题所面临的严峻挑战，以取代化石燃料车为目标的电动汽车技术，因其高能效、无噪音及零温室气体排放等优点，在汽车工业领域具有广泛的应用前景。在高电压和高功率的电动汽车储能系统中，通常需要将低压锂离子电池串联。由于电池单体的差异性，串联电池组储能应用面临着单体电压不匹配、频繁充放电等问题，这严重限制了电池组的平均可用容量和使用寿命。当前解决该问题的商用方案多采用被动均衡，但该方案利用电...

“这是一项具有竞争力的、可以制备应用于现实世界电子纺织品的技术”。——Markus J. Buehler教授（《Chemical & EngineeringNews》）近日，物质学院凌盛杰课题组与塔夫茨大学（Tufts University）大学的David L. Kaplan教授及MIT的Markus J. Buehler教授合作，基于天然蚕丝开发出可规模化生产的多功能导电纤维。这类纤维具有优异的力学性能和良好的导电性，可以通过工业化纺织设备直接加工成具有环境响应性、力学响应性的多功能电子织物。该成果论文“Design and Fabrication of Silk Templated Electronic Yarns and Applications in Multifunctional Textiles”于10月9日在Cell旗下材料领域子刊Matter在线发布，并被Chemical&Engineering News同步报道。C&EN同步报道天然蚕丝纤维作为一种传统纺织纤维，具备优异的力学性能，其织物具有轻薄透气等优点。智慧织物在可穿戴、软体机器人、人机交互及实时医疗监护等高科技领域显示出广大的市场。蚕丝基...

近日，我校物质学院季泉江课题组与复旦大学甘建华课题组合作，通过晶体结构解析、细菌基因编辑以及体外DNA切割等手段,阐明了一种具有高保真和广PAM特性的新型Cas9蛋白——xCas9蛋白的化学工作机理。该研究成果以“Molecular basis for the PAM expansion and fidelity enhancement of an evolved Cas9 nuclease”为题，在知名学术期刊《科学公共图书馆•生物学》 （PLoSBiology）上在线发表。CRISPR基因编辑技术自被发明以来，由于其高效性和简便性，已经被广泛应用于医学、生物学、化学、农学等领域的基础和应用研究。目前最为常用的CRISPR系统为酿脓链球菌中的Cas9蛋白系统。它主要由一种核酸内切酶SpCas9和一种介导RNA——sgRNA所构成。SpCas9核酸内切酶能够与sgRNA特异性结合，通过sgRNA与基因组PAM位点附近的DNA碱基互补配对，靶向识别基因组并实现基因组DNA的双链断裂。通过利用宿主细胞对双链DNA断裂的修复，研究人员能够方便快捷地实现靶向基因编辑。但是由...

2019年猪肉价格牵动着广大民众的心，9月CPI同比涨幅“破3”，而推升CPI的主要原因就是从去年下半年非洲猪瘟传入我国后导致猪肉价格的上涨。我国是全世界最大的猪肉生产和消费国，生猪产业在国民经济发展和人民群众生活中具有重要作用，做好非洲猪瘟病毒的基础研究和非洲猪瘟的防控工作，是我国传染病相关领域科学家的重要责任与义务。2018年8月3日，农业农村部新闻办公室通报我国首例非洲猪瘟疫情，随后病毒很快传播到全国大部分地区，造成超过千亿人民币的经济损失。目前迫切需要研发有效的疫苗和防疫手段，用于控制及预防非洲猪瘟疫情。上科大特聘教授、中国科学院生物物理研究所饶子和院士多年来一直聚焦新发再发重大传染病相关的病毒和细菌方面的研究并取得了多项重要研究成果。他的团队曾于2003年在国际上率先攻克SARS病毒中的关键蛋白结构，为我国成功控制SARS疫情做出了重要贡献。2018年12月，饶子和院士带领其生物物理研究所和上海科技大学联合团队及哈...

卤素钙钛矿由于其优异的性质在光电器件方面展现出极好的应用前景，尤其是钙钛矿太阳能电池效率发展迅速，有望成为新一代高效率低成本太阳能电池。目前的问题之一是器件的稳定性和高转化效率不兼容，比如正式器件结构具有较高的转化效率，但是器件的稳定性相对较差。而反式结构虽然稳定性更好，但是其转化效率较低，尤其是基于无机氧化镍传输层的器件结构，目前最高的第三方测试转换效率只有19.2%，如何同时提高器件的效率和稳定性是一个挑战。在国家重点研发计划支持下，上海科技大学物质学院宁志军教授课题组和合作者利用仲胺分子二甲胺的引入，在基于高稳定性器件结构的高效率钙钛矿太阳能电池研究方面取得了重要进展：基于氧化镍的反式器件结构的第三方测试效率达到了20.8%，并进行了800小时的连续光照运行稳定性测试。这项成果“Efficient and Stable Inverted Perovskite Solar Cells Incorporating Secondary Amines”最近以封面文章的形式，发表在材料领...

我校信息学院数据与智能中心廖奇峰教授课题组提出了一种新型方差分析贝叶斯算法，该算法可以高效地计算高维参数的反演问题。近日，该成果以“An adaptive reduced basis ANOVA method for high-dimensional Bayesian inverse problems”为题在应用与计算数学顶级期刊《Journal of Computational Physics》上发表。在复杂模型的贝叶斯反演问题中，对后验分布有效的采样一直是应用与计算数学中的难题。模型化简或替代模型方法是处理这些复杂模型的常用方法。但是这些复杂模型常涉及高维参数，而传统的模型化简方法很难处理高维参数问题。廖奇峰课题组利用方差分析对高维参数进行模型展开，并对展开模型构造简化基。同时利用马尔可夫链蒙特卡洛方法迭代构造自适应格式，使得方差分析展开符合后验分布。此新方法构造的自适应方差分析展开格式和分层简化基有效地利用了高维参数在复杂模型中存在的低秩结构，在不引入新误差的前提下，大幅提高了目前贝叶斯反演中的模...

2019年9月28日至10月3日，2019年度IEEE能量转换会议与展会（ECCE）在美国马里兰州巴尔的摩市举行。作为电力电子及机电能量转换领域的顶级国际会议，ECCE会议汇集了全球的专业工程师、研究人员，集中展示并探讨关于电力电子器件、拓扑、建模、控制、智能电网及电机设计控制等能量转换领域的最新研究成果。信息学院智慧能源中心王浩宇、刘宇课题组参加了此次会议，并在会议现场宣讲了论文。王浩宇教授课题组的2017级硕士研究生邓钧运宣讲了会议论文“Hybrid modulated bidirectional resonant dc/dc converter for high-voltage bus-based energy storage systems”。由于结构简单，高压隔离等优良特性，双向DC/DC电路广泛应用于储能系统中。在例如锂电池和超级电容的现代储能元件的应用背景下，储能元件电荷状态由于在使用过程中无法避免的会发生改变，这要求功率变换器能适应宽电压范围下的输入。然而传统的调制策略在宽电压变化范围下会出现无功电流增大，软开...

近日，物质学院季泉江课题组在知名期刊《细胞•化学生物学》（Cell Chemical Biology）发表了题为“A Highly Efficient CRISPR-Cas9-Based Genome Engineering Platform in Acinetobacter baumannii to Understand the H2O2-Sensing Mechanism of OxyR”的研究论文，首次在鲍曼不动杆菌中建立了高效的基因组编辑平台。该平台利用RecAb重组酶/CRISPR-Cas9及APOBEC1胞嘧啶脱氨酶，实现了对多种鲍曼不动杆菌菌株的精确基因删除、插入、点突变及C→T转变，并基于这些编辑方法探究了OxyR的活性氧感应机制及多重耐药菌株XH386对亚胺培南和舒巴坦的耐药机制。近几十年来抗生素广泛使用，多重耐药甚至全耐药的超级细菌不断出现，造成的病人严重感染及死亡病例与日俱增，对人类健康造成重大威胁。鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）是一种危害极大的人类病原菌，在世界卫生组织（WHO）于2017年发布的12种被列为最高优先级的超级细菌名单中位列榜首，强调了耐药...

近日，我校物质学院陈宇林-柳仲楷课题组与合作者在新型拓扑量子材料研究中取得重要进展：在铁磁Kagomé晶格材料Co3Sn2S2中观测到体态中的Weyl点及表面费米弧等特征拓扑电子结构，从而首次实验发现了时间反演对称性破缺的Weyl半金属。该成果目前以 “Magnetic Weyl semimetal phase in a Kagomé crystal”在国际顶尖学术期刊《科学》（Science）上在线发表。作为近年来新型拓扑量子材料中重要的一员，拓扑Weyl半金属蕴含相对论性Weyl准粒子及费米弧表面态等特征电子结构，而这些特征结构能导致一系列重要的物理现象，包括手性反常、三维量子霍尔效应、非局域电磁响应效应等。这些特质使其成为拓扑量子材料基础研究及器件应用的优良平台。为实现Weyl半金属，材料体系需破缺特定的对称性，如空间反演或者时间反演对称性，从而将体态的Dirac费米子分裂成一对手性相反的Weyl费米子。在之前的工作中，陈宇林-柳仲楷课题组研究了空间反演对称性破缺的第一类...

我校物质学院材料与物理生物研究部钟超课题组利用细菌生物被膜淀粉样蛋白的鲁棒性和可基因编程的特征，开发出了新一代的多功能蛋白材料图案化布阵技术。近日，该成果在国际知名学术期刊《Nano Letters》以“Patterned Amyloid Materials Integrating Robustness and Genetically Programmable Functionality”为题在线发表。利用蛋白质分子作为基本构筑材料、通过理性设计和微纳加工制备出的图案化结构或材料，已被证明在生物光子、生物电子、生物传感、生物医学和组织工程等诸多领域有重要应用。然而现有蛋白图案化材料的应用却往往受限于其在恶劣环境下的不耐受性，同时当前图案化蛋白材料的应用尚未充分利用其功能可被基因工程编程的特点。在自然界中，细菌生物被膜能在恶劣环境下实现界面粘附并维系自身必要的生长。以大肠杆菌生物被膜为例，当细菌以生物被膜的形式存在时，细菌的极端环境耐受性要大大增强，而在其中起着至关重要的是一种CsgA纳米纤维（图1...

2019年8月28日，上海科技大学物质科学与技术学院李智课题组在《Nature Communications》杂志在线发表了题为“Catalytic amidation of natural and synthetic polyol esters with sulfonamides”的最新研究成果。该研究针对一系列天然多元醇的羧酸酯在分子结构上的共性，开发了可广泛适用于油脂、糖醇酯、氨基醇酯等化合物的催化取代反应，为可再生生物质的催化转化提供了新的方向。此外，该方法还可简单高效地将聚酯塑料PET降解为二羧酸单体，为PET的化学回收利用提供了新的途径。随着化石能源的日渐枯竭和地球环境的日益恶化，可再生能源和资源的开发和利用是人类存续的必由之道。其中，可产自天然动植物油、废弃烹调油等油脂的生物柴油，因其高性能、低成本、可再生、可与普通柴油直接混用等优势，近年来受到广泛关注。生物柴油的生产，主要是通过油脂（脂肪酸甘油酯）与甲醇在碱催化下的酯交换反应，得到脂肪酸甲酯即生物柴油，以及副产物粗甘油。粗甘油提纯...