來(lái)源 |?iNature、學(xué)之策
自2021年以來(lái)（截至2021年11月16日），以中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)作為通訊單位的研究團(tuán)隊(duì)在Cell ，Nature 及Science 發(fā)表了13項(xiàng)研究成果，在物理學(xué)，化學(xué)，生命科學(xué)等領(lǐng)域取得重大進(jìn)展，iNature系統(tǒng)盤點(diǎn)這些研究成果：
【1】2021年11月10日，斯坦福大學(xué)Dillon Cogan和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)張凱銘共同通訊在Science發(fā)表了題為“Mapping the catalytic conformations of an assembly-line polyketide synthase module”的研究論文，該研究解析了Saccharopolyspora erythraea”生產(chǎn)紅霉素裝配線6-deoxyerythronolide B 合酶（DEBS）的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，揭示了其如何推動(dòng)分子鏈的不斷組裝增長(zhǎng)的理論支持。
【2】2021年11月4日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)李微雪團(tuán)隊(duì)在Science 在線發(fā)表題為“Sabatier principle of metal-support interaction for design of ultrastable metal nanocatalysts”的研究論文，該研究報(bào)告了基于 323 個(gè)金屬-載體對(duì)的動(dòng)力學(xué)模擬，使用來(lái)自 1252 個(gè)能量學(xué)數(shù)據(jù)的比例關(guān)系，金屬-載體相互作用的 Sabatier 原理，用于穩(wěn)定金屬納米催化劑以防止燒結(jié)。
【3】2021年10月22日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)梁海偉，林岳及北京航空航天大學(xué)水江瀾共同通訊在Science?在線發(fā)表題為“Sulfur-anchoring synthesis of platinum intermetallic nanoparticle catalysts for fuel cells”的研究論文，該研究發(fā)展了一種高溫硫錨定合成方法學(xué)，實(shí)現(xiàn)了小尺寸金屬間化合物（intermetallic compounds，簡(jiǎn)寫為IMCs）燃料電池催化劑的普適性合成，成功構(gòu)建出由46種Pt基二元和多元IMCs催化劑組成的材料庫(kù)，并基于該材料庫(kù)發(fā)現(xiàn)了IMCs電催化氧還原活性與其二維晶面應(yīng)力之間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)性。
【4】由于單光子在光纖傳輸中的指數(shù)級(jí)損耗問(wèn)題，量子態(tài)在光纖中傳輸?shù)木嚯x被限制在百公里量級(jí)。為了建立起全國(guó)乃至全球的量子網(wǎng)絡(luò)，需要采用量子中繼方案。其基本思路是把長(zhǎng)程糾纏傳輸?shù)娜蝿?wù)分解為多段短距離的基本鏈路，在基本鏈路上建立量子存儲(chǔ)器之間的可預(yù)報(bào)糾纏，然后利用糾纏交換技術(shù)把量子糾纏擴(kuò)展至目標(biāo)距離。
國(guó)際上已有的量子中繼基本鏈路均基于發(fā)射型量子存儲(chǔ)器構(gòu)建，其糾纏光子是由存儲(chǔ)器本身發(fā)射出來(lái)的。這種架構(gòu)難以同時(shí)支持確定性光子發(fā)射和多模式復(fù)用存儲(chǔ)，從根本上限制了糾纏分發(fā)的速率。理論研究表明，基于吸收型量子存儲(chǔ)器的量子中繼架構(gòu)可以解決這一問(wèn)題。這一架構(gòu)把量子存儲(chǔ)器和量子光源分離開(kāi)來(lái)，故能同時(shí)兼容確定性光子源和多模式復(fù)用，是目前理論上通信速率最優(yōu)的量子中繼方案。
2021年6與月2日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)李傳鋒及周宗權(quán)共同通訊在Nature?在線發(fā)表題為“Heralded entanglement distribution between two absorptive quantum memories”的研究論文，該研究利用固態(tài)量子存儲(chǔ)器和外置糾纏光源，首次實(shí)現(xiàn)兩個(gè)吸收型量子存儲(chǔ)器之間的可預(yù)報(bào)量子糾纏，演示了多模式量子中繼。該成果為量子中繼的發(fā)展研究開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)可行的方向，為實(shí)用化高速量子網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建打下基礎(chǔ)。
【5】2021年4月16日，中科大潘建偉、陳帥和北京大學(xué)劉雄軍共同通訊在Science?在線發(fā)表題為“Realization of an ideal Weyl semimetal band in a quantum gas with 3D spin-orbit coupling”的研究論文，該研究通過(guò)對(duì)超冷原子進(jìn)行3D自旋軌道耦合工程實(shí)現(xiàn)的IWSM波段的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)平衡狀態(tài)下的虛擬切片成像技術(shù)可以清楚地測(cè)量拓?fù)鋀eyl點(diǎn)，并在淬滅動(dòng)力學(xué)中進(jìn)一步解析。?IWSM波段的實(shí)現(xiàn)為研究固體中難以接近的各種奇異現(xiàn)象開(kāi)辟了一條途徑。
【6】2021年3月21日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)田志剛、彭慧、孫汭及法國(guó)馬賽大學(xué)EricVivier 共同通訊在Science?發(fā)表題為“Liver type 1 innate lymphoid cells develop locally via an interferon-γ-dependent loop”的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)成年肝臟造血前體細(xì)胞向1型天然淋巴細(xì)胞（肝臟ILC1，即肝臟定居NK細(xì)胞）的分化潛能及調(diào)控機(jī)制，揭示天然淋巴細(xì)胞的骨髓外發(fā)育新路徑。
【7】2021年3月4日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)汪義豐及利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校Kendall N. Houk共同通訊在Science?在線發(fā)表題為“Sequential C–F bond functionalizations of trifluoroacetamides and acetates via spin-center shifts“的研究論文，該研究發(fā)展了一種三氟甲基逐級(jí)可控脫氟官能團(tuán)化反應(yīng)。該反應(yīng)從廉價(jià)易得的三氟乙酸衍生物出發(fā)，通過(guò)spin-center shift的過(guò)程，選擇性切斷一個(gè)和兩個(gè)碳-氟鍵，然后轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)多樣的功能性雙氟和單氟產(chǎn)物。該方法以廉價(jià)易得的三氟乙酸或者三氟乙酸酐為起始原料，為制備功能性的單氟和雙氟化合物提供了更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的途徑。
【8】2021年2月26日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)王興安教授課題組與中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所孫志剛研究員和楊學(xué)明院士課題組合作在Science?在線發(fā)表題為“Quantum interference between spin-orbit split partial waves in the F + HD → HF + D reaction”的研究論文，該研究報(bào)告了有關(guān)電子自旋和軌道角動(dòng)量在F + HD→HF + D反應(yīng)中的影響的實(shí)驗(yàn)和理論研究的組合。使用高分辨率成像技術(shù)，該研究在前向散射方向周圍的產(chǎn)品旋轉(zhuǎn)狀態(tài)分辨的微分截面中觀察到了特殊的馬蹄鐵形圖案。當(dāng)考慮到完整的自旋軌道特性時(shí)，只有通過(guò)高精度的量子動(dòng)力學(xué)理論才能正確解釋這種異常的動(dòng)力學(xué)模式。理論分析表明，馬蹄鐵形很大程度上是自旋軌道分裂-部分波共振具有正負(fù)平衡的量子干擾的結(jié)果，這提供了自旋軌道相互作用如何有效影響反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的獨(dú)特例子。
【9】2021年2月19日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)侯建國(guó)，王兵及譚世倞共同通訊在Science?在線發(fā)表題為”Determining structural and chemical heterogeneities of surface species at the single-bond limit“的研究論文，該研究結(jié)合了掃描隧道顯微鏡（STM），非接觸原子力顯微鏡（AFM）和尖端增強(qiáng)拉曼散射（TERS）來(lái)表征假定的非活性體系，即Ag（110）表面上的并五苯。?該研究能夠通過(guò)特定的碳?xì)滏I斷裂，明確關(guān)聯(lián)三種并五苯衍生物的結(jié)構(gòu)和化學(xué)異質(zhì)性。STM-AFM-TERS聯(lián)合策略為確定廣泛存在于表面催化，表面合成和二維材料中的化學(xué)結(jié)構(gòu)提供了全面的解決方案。
【10】2021年2月3日，北京大學(xué)，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，海軍軍醫(yī)大學(xué)，首都醫(yī)科大學(xué)等40多家單位聯(lián)手合作，張澤民，周鵬輝，蔣慶華，黃志偉，貝錦新，卞修武，劉新東，程濤，趙平森，王福生，蘇冰，王紅陽(yáng)，張政，瞿昆，王曉群，陳捷凱，金榮華等共同通訊在Cell?在線發(fā)表題為“COVID-19 immune features revealed by a large-scale single cell transcriptome atlas”的研究論文，該研究對(duì)來(lái)自196名COVID-19患者和對(duì)照的284個(gè)樣品應(yīng)用了單細(xì)胞RNA測(cè)序，并創(chuàng)建了一個(gè)擁有146萬(wàn)個(gè)細(xì)胞的全面免疫環(huán)境。大型數(shù)據(jù)集能夠確定不同的外周免疫亞型變化與COVID-19的年齡，性別，嚴(yán)重性和疾病階段等不同的臨床特征有關(guān)。SARS-CoV-2 RNAs存在于多種上皮和免疫細(xì)胞類型中，并伴隨病毒陽(yáng)性細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)錄組顯著變化。S100A8 / A9的系統(tǒng)性上調(diào)主要由外周血中的巨核細(xì)胞和單核細(xì)胞引起，可能導(dǎo)致重癥患者中頻繁觀察到的細(xì)胞因子風(fēng)暴。該研究數(shù)據(jù)為了解COVID-19的發(fā)病機(jī)理和制定有效的治療策略提供了豐富的資源。
【11】2021年1月6日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉，彭承志及陳宇翱共同通訊在Nature?在線發(fā)表題為”An integrated space-to-ground quantum communication network over 4,600 kilometres“的研究論文，該研究演示了一個(gè)集成的空對(duì)地量子通信網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)合了包含700多個(gè)光纖QKD鏈路和兩個(gè)高速衛(wèi)星對(duì)地面自由空間QKD鏈路的大規(guī)模光纖網(wǎng)絡(luò)。使用可靠的中繼結(jié)構(gòu)，地面上的光纖網(wǎng)絡(luò)覆蓋了2,000多公里，為實(shí)際設(shè)備的缺陷提供了實(shí)用的安全性，并保持了長(zhǎng)期的可靠性和穩(wěn)定性。對(duì)于典型的衛(wèi)星通行證，衛(wèi)星對(duì)地面QKD可以實(shí)現(xiàn)平均47.8 kb / s的平均密鑰速率，比以前的速率高40倍以上。此外，其信道損耗可與對(duì)地靜止衛(wèi)星和地面之間的信道損耗相比，從而使通過(guò)地球同步衛(wèi)星構(gòu)建更通用和超長(zhǎng)的量子鏈路成為可能。最后，通過(guò)集成光纖和自由空間QKD鏈路，QKD網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到了2600公里以外的遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)，使網(wǎng)絡(luò)中的任何用戶都可以與其他任何用戶進(jìn)行通信，總距離可達(dá)4600公里。
【12】2021年5月6日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉及朱曉波共同通訊在Science?在線發(fā)表題為“Quantum walks on a programmable two-dimensional 62-qubit superconducting processor”的研究論文，該研究設(shè)計(jì)和制造了一個(gè)由62個(gè)功能性量子位組成的8×8二維方形超導(dǎo)量子位陣列。?該研究使用此設(shè)備演示了高保真單粒子和兩個(gè)粒子的量子步態(tài)。此外，由于量子處理器的高度可編程性，該研究實(shí)現(xiàn)了一個(gè)Mach-Zehnder干涉儀，其中量子步進(jìn)器在干涉和射出之前相干地沿兩條路徑運(yùn)動(dòng)。通過(guò)調(diào)整進(jìn)化路徑上的障礙，該研究觀察到了單行和雙行的干擾條紋。該研究的工作是該領(lǐng)域的重要里程碑，使未來(lái)的大規(guī)模量子應(yīng)用更接近在這些嘈雜的中型量子處理器上實(shí)現(xiàn)。
【13】2021年10月21日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)朱書(shū)及哈佛醫(yī)學(xué)院吳皓共同通訊在Cell?在線發(fā)表題為”Phase separation drives RNA virus-induced activation of the NLRP6 inflammasome“的研究論文，該研究表明 NLRP6 在體外和細(xì)胞中與雙鏈 RNA (dsRNA) 相互作用后經(jīng)歷液-液相分離 (LLPS)，并且 NLRP6 的內(nèi)在無(wú)序聚賴氨酸序列 (K350-354) 對(duì)多價(jià)相互作用、相分離和炎癥小體激活至關(guān)重要。Nlrp6 缺陷或 Nlrp6K350-354A 突變小鼠在小鼠肝炎病毒或輪狀病毒感染時(shí)顯示炎癥小體激活減少，表明 NLRP6 LLPS 參與抗微生物免疫。通過(guò)螺旋組裝招募 ASC 固化了 NLRP6 凝聚物，并且 ASC 進(jìn)一步招募和激活 caspase-1。脂磷壁酸是一種已知的 NLRP6 配體，也促進(jìn) NLRP6 LLPS，而 DHX15（NLRP6 誘導(dǎo)的干擾素信號(hào)傳導(dǎo)中的解旋酶）與 NLRP6 和 dsRNA 共同形成縮合物。因此，這些發(fā)現(xiàn)表明 NLRP6 的 LLPS 可能賦予 NLRP6 多功能性以響應(yīng)多種配體和/或使下游途徑多樣化，并闡明炎癥小體中 PRR 的感覺(jué)和激活模式以及其他免疫信號(hào)通路。
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