科大资讯 | 近期科研成果速览

目录

1、实现肿瘤光热治疗和疗效实时成像评估

2、ATLAS实验组在首次发现希格斯玻色子衰变到双缪子证据的工作中做出重要贡献

3、飞秒激光结合自组装复合加工技术研究取得新进展

4、实现亚纳米分辨的近场单分子光致荧光成像

5、首次实验验证量子信道容量的不可加性

6、研制可降解仿生透明薄膜

7、首次发现磁通量绳内部的磁场重联

8、2.5-5um波段红外天光背景测量仪研制成功

实现肿瘤光热治疗和疗效实时成像评估

2020年7月29日，国际著名学术期刊《ACS Nano》在线发表了中国科学技术大学化学与材料科学学院梁高林教授课题组与安徽医科大学第二附属医院王龙胜主任医师课题组的合作研究成果，该文章报导了一种有机纳米粒子用于肿瘤光热治疗及疗效实时成像评估的“智能”策略，在肿瘤治疗与疗效评估一体化方面取得了重要进展。

梁高林教授基于本课题组特色的CBT-Cys点击缩合反应，合理设计并合成了一种有机小分子染料，很便捷地制备了荧光猝灭的光热纳米粒子Cy-CBT-NP。该“智能”纳米粒子Cy-CBT-NP可通过监测近红外荧光的点亮来准确、实时地评估肿瘤光热治疗效果。与传统的肿瘤疗效评估方法相比，该策略具有实时性，可帮助医生及时调整治疗方案。作者希望这种“智能”策略不久就可以用于临床实体肿瘤的光热治疗及其疗效的实时评估。

研究团队在神威太湖之光上完成了超大规模高性能DFT计算模拟。计算结果表明，DGDFT方法可以在神威太湖之光超级计算机上并行扩展到8,519,680个计算处理核(131,072个核组)，用于研究含有数万碳原子(11520碳原子)的二维金属石墨烯体系的电子结构性质。

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http://news.ustc.edu.cn/info/1048/72592.htm

论文链接：

https://pubs.网址未加载/doi/10.1021/acsnano.9b10144

中国科大研制一种可持续生物合成仿生多层级太阳能蒸汽发生器

欧洲核子中心（CERN）于8月3日发布新闻稿重点报道了在大型强子对撞机LHC上首次找到希格斯粒子衰变到双缪子末态证据这一突破性进展。这是首次对希格斯粒子与第二代费米子耦合的直接探测，是一个全新的有里程碑意义的结果。中国科学技术大学ATLAS实验组在该项工作中做出了重要贡献。ATLAS实验组是赵政国院士领导下的一支具有相当规模和凝聚力的稳定团队。

科大组成员负责或参与探测器建造、运行维护及性能研究、触发优化、末态重建性能的标定，和广泛的物理研究。在标准模型的精确检验和测量、希格斯粒子的发现和性质研究，以及超出标准模型的新物理的直接寻找的物理研究中，取得了多个以科大组为主导并得到ATLAS国际合作组高度评价的重要物理结果。

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http://news.ustc.edu.cn/info/1048/72655.htm

论文链接：

https://网址未加载/abs/2007.07830.

https://journals.网址未加载/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.051802.

飞秒激光结合自组装复合加工技术研究取得新进展

中国科学技术大学工程科学学院微纳米工程实验室利用飞秒激光引导毛细力自组装复合加工方法实现了手性可控三维微结构和三维金属纳米间隙结构的灵活制备，并实现了在涡旋光手性检测和高灵敏度生化检测方面的应用，相关研究于近期分别发表在《先进材料》(Back Cover)和《先进功能材料》上。

手性微结构在光学和力学等领域具有重要的应用潜力，可以用于构筑多种多样的光学和力学超材料。微纳米工程实验室研究团队将飞秒激光直写与毛细力驱动自组装技术相结合，通过调控微结构的空间排布、结构尺寸等参数，引导毛细力的方向和大小，成功制备了多层级手性微结构，并展示了该方法高度的灵活性和可扩展性。（如图）

图. (a)飞秒激光直写结合毛细力驱动自组装复合加工示意图；(b)期刊封底；(c-d)典型的自组装手性微结构。

此外，研究团队还利用这种飞秒激光复合加工方法成功制备了三维金属纳米间隙结构，并实现了典型表面增强拉曼光谱SERS标的物R6G和抗癌药物DOX的高灵敏度检测。该研究为非平坦表面上构建金属纳米间隙结构提供了一种新的方法，有望将基于微流体的表面增强拉曼光谱检测技术应用于精准医疗、实时在线检测等领域。

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http://news.ustc.edu.cn/info/1048/72654.htm

论文链接：

https://网址未加载/10.1002/adma.202002356

https://网址未加载/10.1002/adfm.201909467

实现亚纳米分辨的近场单分子光致荧光成像

左图为亚纳米分辨的单分子光致发光成像图。右图为光致发光成像技术的艺术化原理示意图。

最近，中国科学技术大学侯建国院士团队的董振超研究小组，在近场荧光成像领域取得重要进展，将成像空间分辨率大幅提升，推进至～8的亚纳米分辨水平，从而在世界上首次实现了亚分子分辨的单分子光致荧光成像，为在原子尺度上展显物质结构、揭示光与物质相互作用本质提供了新的技术手段。该成果于2020年8月10日在国际知名学术期刊《自然·光子学》上在线发表。

用光实现原子尺度空间分辨一直是纳米光学领域追求的终极目标之一，尽管这一目标由于衍射极限的制约曾被认为是遥不可及的。扫描近场光学显微镜（SNOM）的出现点燃了实现这一目标的希望，空间分辨率的极限不再受制于衍射极限，而是取决于实现探针下光场空间局域化的能力。

该团队通过精致的针尖修饰方法实现了亚纳米分辨的单分子光致发光成像。他们惊喜地发现，当探针逼近分子时，既便间距在一纳米以下，光致发光的强度还是一直在随间距的变小而单调增强，通常存在的荧光淬灭现象完全消失。这充分保证了这项技术发明的普适性，为广泛应用于物理、化学、材料、生物等领域提供了坚实的基础。

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http://news.ustc.edu.cn/info/1048/72651.htm

论文链接：

https://www.网址未加载/articles/s41566-020-0677-y

首次实验验证量子信道容量的不可加性

量子信道容量不可加性示意图

我校郭光灿院士团队在量子信道容量的研究中取得重要进展。该团队首次设计并实验实现了一种特殊的“退相并擦除”（dephrasure）量子信道，并在该量子信道中验证了量子相干信息的不可加性。该研究成果2020年8月6日发表在国际知名期刊《物理评论快报》上。

信道容量是通信领域最基本的问题，也是衡量通信信道在噪声环境中通信能力的一个关键参数。量子信道是指基于量子纠缠的信息通道，它不仅可用来传输通常意义下的经典信息，还能传输保密的经典信息和神秘的量子信息。

郭光灿团队的博士生李科甘坐冷板凳，潜心研究了五年时间终于攻下“私密容量不可加性”这个世界性难题，论文发表在2009年《物理评论快报》上,学界称赞这项成果“使得不可加性的三部曲得以完成”。这种奇异的“不可加”现象在香农的经典容量理论中是不会出现的。

所谓不可加性就好比一个人的左耳和右耳都听不到声音，但把两只耳朵一起用时，却能够听得十分清楚。量子信道容量的不可加性虽然在理论上已经有了充分的研究，但是要在实验上观测到“不可加”的现象却是十分困难的。为了能实际观测到这一现象，李传锋研究组在实验上构建了一种同时具有“退相”和“擦除”性质的量子信道，即“退相并擦除”（dephrasure）量子信道，首次明显且直接地观测到了量子容量中相干信息的不可加性。

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http://news.ustc.edu.cn/info/1048/72585.htm

论文链接：

https://journals.网址未加载/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.060502

研制可降解仿生透明薄膜

近日，由中国科学技术大学俞书宏院士团队基于微生物发酵过程，成功研制了一类超强、超韧、透明的高性能可持续仿贝壳复合薄膜。得益于这种仿生结构设计和微生物发酵过程中纳米材料原位复合过程，该薄膜集成了多种优异的宏观特性，展现出比塑料薄膜更突出的综合性能，在新型显示、光电转换、柔性电子器件等领域具有竞争力。

图. 高性能可持续仿贝壳透明薄膜的制备过程与结构示意图。(A-B) 常温常压下微生物辅助合成复合水凝胶的过程。(C) 具有三维纳米纤维网络结构的复合水凝胶。(D) 高性能可持续仿贝壳透明薄膜内部的“砖-纤维”结构。

该薄膜具有优异的光管理特性，在高透明度的基础上兼具极高的光学雾度，能高效地散射透过的光线，从而实现理想的匀光效果。对于光电器件来说，这种结合了高透明度和高光学雾度的光学特性可以有效提高透过光的比例，延长光的传输路径，从而显著提升光捕获效率。

该薄膜还具有高强、高韧的优异性能。其强度和模量分别是商用PET塑料薄膜的6倍和3倍以上。该薄膜可以被折叠成各种形状，并且在多次折叠展开后没有明显的损伤。

作为一种生物基可持续材料，该仿生薄膜还具有优异的热稳定性。而且，相对于在高温下极易软化变形的塑料薄膜，该薄膜在250℃下仍能保持结构和性能稳定，因此在极端环境下具备比塑料薄膜更为优异的服役性能。

这种仿生薄膜材料集成了优异的光学、力学和热学性能，并且在自然条件下可以完全生物降解，避免了微塑料的产生及其对人类健康的威胁。该薄膜全生命周期绿色无污染，在未来柔性电子器件领域将具有广泛的应用前景。

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http://news.ustc.edu.cn/info/1048/72649.htm

论文链接：

https://www.网址未加载/matter/fulltext/S2590-2385(20)30372-6

首次发现磁通量绳内部的磁场重联

中国科大中科院近地空间环境重点实验室陆全明、王荣生研究团队，和北京航空航天大学的符慧山教授合作，在磁场重联的磁能耗散研究领域取得重要进展。他们利用MMS卫星高分辨率观测资料，首次发现在磁场重联产生的磁通量绳内部丝状电流中，可发生次级重联并导致磁能的快速耗散。相关结果近日发表在《Nature Communications》上。

考虑到电流片中大量的磁通量绳，这些磁通量绳携带着可观的磁自由能。利用高时间分辨率高精度的卫星数据，该研究团队首次发现磁通量绳内部的小尺度电流片会进一步发生不稳定而破碎成丝状电流，丝状电流内部可以触发次级磁场重联，快速地耗散磁能。由于磁场重联过程中、电流片中会生成大量磁通量绳，由磁通量绳内部的次级磁场重联产生的耗散，可能在整个磁场重联过程中将占据重要位置。

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http://news.ustc.edu.cn/info/1055/72635.htm

论文链接：

https://www.网址未加载/articles/s41467-020-17803-3

2.5-5um波段红外天光背景测量仪研制成功

光学模型和测量仪外形

由中国科学技术大学近代物理系“核探测与核电子学国家重点实验室”王坚课题组带领的光电探测技术团队经过两年的攻关，根据InSb探测器在2.5-5um波段上高响应的性能，利用线性可变滤波片在此波段线性可变的特点完成了此波段上连续扫描观测的红外天光背景测量仪。

由于天光背景强度极其微弱，探测器输出信号低于nA量级，采用锁相放大技术成功提取出淹没在噪声中的信号；为了降低探测器暗电流的影响，探测器制冷到-150℃以下；为了克服由于仪器带来的背景热噪声，进行了适应低温的斩波器和光学设计。团队攻克了微弱信号检测，高增益灵敏放大，暗流及背景噪声抑制，高真空低温封装，高精度数字锁相放大等关键技术，相关成果于2020年8月13日发表在JATIS上。同时申请专利“用于窄波段连续红外光谱扫描的天光背景测量装置和方法”并获得授权。

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http://news.ustc.edu.cn/info/1055/72642.htm

论文链接：

https://网址未加载/10.1117/1.JATIS.6.3.036001

来源：中国科大新闻网

本期编辑：李文心