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...

近日，上海科技大学免疫化学研究所特聘教授蒋华良院士团队在《Journal of Medicinal Chemistry》发表封面文章“Pushingthe Boundaries of Molecular Representation for Drug Discovery with the Graph Attention Mechanism”，介绍了一种基于注意力机制的图神经网络模型（Attentive FP）。该模型可以用于分子表征，在多个药物发现相关的数据集上的预测表现达到当前最优，并且该模型所学到的内容具有可解释性。可解释性人工智能（Explainable AI）是AI的前沿研究方向之一，聚焦于用系统性和可解释的方式呈现人工智能所学习到的复杂逻辑，让人工智能的预测依据更好地被人类理解。人工智能药物设计研究的重点之一也是如何针对性地开发了更符合化学背景、更易于解读的模型。在Attentive FP中，研究人员使用图神经网络处理含有原子和键的分子图结构，并通过引入原子水平和分子水平的注意力机制，使得到的分子图模型兼具推理能力和可解释性。对模型隐藏层神经元进行...

近日，我校物质学院材料与物理生物学研究部钟超课题组利用基因工程改造的方法开发出生物被膜，用于负载和固定功能纳米材料，并将这种生物被膜／无机纳米杂化材料首次应用在环境和能源催化领域。该研究成果以“Immobilization of Functional Nano-objects in Living Engineered Bacterial Biofilms for Catalytic Applications”为题，在知名期刊《National Science Review》上在线发表（DOI: org/10.1093/nsr/nwz104）。纳米材料的尺寸通常在1纳米到100纳米之间，与传统的块状材料相比，具备更大的比表面积和更多的表面活性位点，因此非常适合设计纳米催化剂。然而，在纳米催化剂的具体使用过程中，由于其尺寸较小，相应也带来了较难回收、容易造成二次污染等问题。普适性的解决方案就是对纳米催化剂进行固定，然而传统的固定方法较为繁琐，并且不具备活体材料的可再生和易于规模化等优点。本研究基于大肠杆菌的生物被膜开发了功能纳米材料的负载方法，引入了活...

近日，知名学术杂志《ACS Nano》在线发表了由上海科技大学物质学院薛加民、郭艳峰以及上海技术物理研究所胡伟达课题组合作完成的研究论文，题为“Nb2SiTe4:A Stable Narrow-Gap Two-Dimensional Material with Ambipolar Transport and Mid-Infrared Response”，报道了他们在新型窄带隙二维材料方面所取得的重要研究进展。窄带隙二维材料具有栅极可调控的载流子类型以及对红外光谱的响应，因此具有很高的研究和应用价值。然而，目前绝大部分已发现的二维材料都具有1 eV以上的较宽带隙，在电学输运中，往往只能实现单一载流子类型和较短波长的响应。少数几种具有窄带隙的二维材料，如黑磷等，在大气环境下很容易和水氧发生反应而分解。因此，获得新型稳定的窄带隙材料是当前研究的一个难点。薛加民、郭艳峰和胡伟达课题组通过合作研究发现，一种三元二维材料Nb2SiTe4（晶格结构如图一中插图所示）具有合适的带隙（~ 0.4 eV）。通过制备少层Nb2SiTe4的场效...

近日，国际计算机视觉会议ICCV2019录用结果公布，信息学院何旭明教授课题组、高盛华教授课题组、虞晶怡教授课题组共有4篇论文被接收。国际计算机视觉大会（International Conference on Computer Vision，ICCV）是计算机视觉领域中最高级别的国际学术会议之一，由IEEE（电气电子工程师学会）举办，每两年在世界范围内召开一次，在业内具有极高的评价。今年，计算机视觉国际顶会ICCV 2019共收到4350篇提交论文，录用1050篇，接收率为24%，其中850篇为poster报告论文，200篇为oral报告论文。信息学院的何旭明教授课题组共有2篇论文被接收。“Pose-aware Multi-level Feature Network for Human Object Interaction Detection”一文提出了一种新颖的人-物体交互检测模型，在多个数据集上该方法展现出大大优于现有最佳方法的性能。在人-物体交互检测任务中，人与物体交互方式的多样性以及交互场景的复杂性，相比于传统的视觉任务存在更多挑战。研究人员提出了一种多...

2019年8月29日，由上海科技大学免疫化学研究所特聘教授饶子和院士率领的科研团队与上海科技大学生命科学与技术学院特聘教授、中科院生物物理研究所胡俊杰研究员课题组合作，在《Nature Communications》上发表题为“Mycobacterial dynamin-like protein IniA mediates membrane fission”的研究论文。他们率先解析了一线抗结核药物——异烟肼诱导蛋白IniA的apo状态以及GTP结合态的三维空间结构，发现其具有类似细菌动力蛋白的折叠方式，并发挥膜分裂的功能，最终揭开了IniA 蛋白参与药物耐受的新机制，对解决结核病耐药性问题具有重要指导意义。结核病是由结核分枝杆菌感染引发的一种致命性传染病。人类与结核病抗争的历史已逾150多年。自从上个世纪中叶链霉素、吡嗪酰胺、异烟肼、乙胺丁醇、利福平等有效药物被发现并用于治疗结核病以来，这个严重威胁人类生命健康的传染病才得以控制。然而全世界目前仍有约1/3的人口被结核杆菌感染，每年新发和死亡人数十分庞大...

我校物质学院材料和物理生物学研究部钟超课题组利用基因模块方法理性设计并开发出基于哺乳动物低复杂序列蛋白的超强水下粘合涂层材料。该成果于 2019 年 8 月 23 日在《Science 子刊 Science Advances》上以“Exploiting mammalian low-complexity domains for liquid-liquid phase separation–driven underwater adhesive coatings”为题在线发表。该成果为如何在生物工程和生物材料领域开发和利用基于哺乳动物低复杂序列蛋白的液液相分离行为提供了重要启示（图1）。近年来，哺乳动物细胞内广泛存在的液液相分离（LLPS）现象备受生物学家关注，细胞内的蛋白分子可以通过液液相分离形成液态凝结物（liquid condensates），即无膜细胞器，调节细胞内的生理活动，在突变或恶劣条件下，液态凝结物会进一步形成与神经退行性疾病相关的病理性淀粉样蛋白纤维。细胞内蛋白的这种顺序自组装（sequential assemblies）在生物学领域的重要性逐渐被发现并认可，但是很少被...

2019年8月19日，上海科技大学iHuman研究所/生命学院钟桂生课题组、东南大学柴人杰课题组与复旦大学附属眼耳鼻喉科医院李华伟课题组合作在《Nature Communications》在线发表了题为“AAV-ie enables safe and efficient gene transfer to inner ear cells”的最新研究成果。该研究开发出一种可用于耳聋基因治疗的AAV新变体，命名为AAV-ie （AAV-inner ear）。相较传统的血清型AAV，AAV-ie能够高效且安全地靶向小鼠内耳的各种组织细胞且在支持细胞（Supporting cell）上显示出优于其它AAV的感染率。而且，AAV-ie也能高效感染人的内耳组织细胞，表明其具有临床应用的潜力。目前，相关研究已经鉴定出超过3000个基因的突变会导致符合孟德尔遗传的疾病[1]。基因治疗利用载体将外源正常基因或者基因编辑工具导入靶细胞，从而达到纠正基因缺陷的目的。该方法能在根源上解决基因突变所导致的疾病。腺相关病毒（AAV）以其高细胞感染性和低免疫原性成为现阶段基因治疗的理想...

近日，我校物质学院陈刚教授课题组在钙钛矿太阳能电池的制备与机理探究方面再次取得重要进展。他们通过创新性地引入一种季胺有机阳离子，制备了新型二维钙钛矿薄膜，进而通过对薄膜内部晶粒取向性的操控调节，实现了高性能高稳定性的二维钙钛矿太阳能电池的制备。目前，该成果以“A New Organic Interlayer Spacer for Stable and Efficient 2D Ruddlesden-Popper Perovskite Solar Cells”为题，发表于国际知名学术期刊《Nano Letters》。作为一项颠覆性的新兴光伏技术，近年来，钙钛矿太阳能电池的光电转换效率实现了长足发展。而其环境稳定性问题，即在高湿度/温度条件下的退化问题严重制约了其进一步产业化应用。已有研究表明，在钙钛矿晶体中引入长链有机阳离子，形成二维钙钛矿结构可以有效提高此种材料的环境稳定性。而当前主要应用伯胺离子作为长链有机阳离子间隔层，尚未对其进一步的优化做出有体系有目的的筛选。在这一项研究中，陈刚教授团队引入一...

近日，我校物质学院陈宇林-柳仲楷课题组在拓扑外尔半金属的电子结构人工调控研究中取得重要进展：采用表面修饰的方式，首次实现外尔半金属表面费米弧的原位操纵并直接观察到拓扑Lifshitz转变。目前该成果以“Topological Lifshitz transitions and Fermi arc manipulation in Weyl semimetal NbAs”为题，在知名学术期刊《Nature Communications》上在线发表。拓扑外尔半金属是近年来发现的重要拓扑量子材料之一。它具有奇特的拓扑电子能带结构：该种材料的体内导带和价带线性接触形成 (成对出现) 具有手性的外尔点，不同手性的外尔点由奇特的拓扑表面费米弧（非封闭的费米面）所连接。这些非平庸的拓扑能带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、非局域电压产生效应等。为了研究外尔半金属的拓扑性质和有效实现其器件的开发应用，对其拓扑电子结构进行人工调控至关重要。在此次发表的工作中，陈宇林-柳仲楷课题组通过超高真空...

有机-无机杂化钙钛矿发光材料以其半峰宽窄、色域可调、高量子产率等一系列优异的性能而备受关注。经过短短数年的发展，钙钛矿材料发光二极管器件的外量子效率便已突破20%，是下一代高分辨率显示设备的有力竞争者之一。然而，稳定性问题严重阻碍了该材料在电致发光器件中的发展和应用，由于钙钛矿结构的形成能较低，钙钛矿结构在电场和外界水氧存在的条件下容易发生结构解离和离子迁移，造成材料本身发光光谱变化和发光二极管器件工作寿命较短。稳定性的提升是该材料在平板显示领域商业化应用的重大挑战。我校物质学院宁志军、刘伟民和柯友启课题组合作在有机-无机杂化钙钛矿发光器件的稳定性研究上取得重要进展。近日，该成果以“Highly Stable Hybrid Perovskite Light-Emitting Diode Based on Dion-Jacobson Structure” 为题，于《Science》旗下子刊《Science Advances》上发表。这项研究首先通过第一性原理计算揭示相对于范德华力连接的Ruddlesden-Popper...

凝聚态体系中由于存在电荷、自旋、轨道等多种自由度，它们相互配合和竞争可以衍生出很多非平凡的物理结果，因此一直是人们研究的热点和新奇物性的实现平台。然而，正是由于多自由度的耦合，对于某种实验观测到的宏观物理现象主要是由何种微观机制所导致这一问题，在很多情况下难以理解清楚。其中非常具有代表性的问题是在过渡金属元素构成的半导体/绝缘体中，电子的能隙究竟是由电子电荷关联导致的，还是由电子自旋关联导致的，长久以来答案一直模糊不清。近日，我校物质学院助理教授李刚、柳仲楷和郭艳峰的研究团队通力合作，成功揭示了在低维量子体系CrSiTe3中电子关联所扮演的重要作用，首次明确地指出了该体系中的电子能隙主要源于电子间的库仑排斥作用。该项工作近日以“Unveiling Electronic Correlation and the Ferromagnetic Superexchange Mechanism in the van der Waals Crystal CrSiTe3”为题在国际顶尖物理杂志《Physical Review Letters》发表。...