表面化学反应活性量子效应的实验证明
表面物理国家重点实验室薛其坤领导的研究组,与大连化物所包信和、李微雪,清华大学物理系段文晖以及美国再生能源实验室张绳百的研究组合作,对Si衬底上生长的平顶楔状Pb岛(厚度2—6nm)表面的氧气吸附和氧化反应行为进行了研究。他们利用扫描隧道显微镜观察到了分子吸附和氧化反应随着厚度变化时的振荡现象。分析表明,这个振荡是由于电子的受限运动导致量子阱态对电子结构的调制造成的,量子阱态的形成使不同厚度的Pb薄膜在费米能级附近的电子态密度出现了高低振荡的变化。当费米能级附近电子态密度高时,表面的反应性就强,反之,反应性变弱。在此基础上,他们建立了量子阱态、功函数和表面反应活性的内在对应关系。
该工作给出了量子尺寸效应对表面反应活性调控的直接实验证明,对开展以量子受限的金属薄膜为基础的表面吸附、异相催化等纳米材料的设计和应用具有重要的意义。相关研究成果发表在2007年5月29日PNAS上 。
非晶材料断裂机理的研究进展
物理所汪卫华研究组研制出非晶合金中塑性优异的Zr基非晶合金的同时,也研制出最脆的Mg基材料(其韧性接近一般的窗户玻璃),脆性大块非晶合金的出现为研究脆性材料的断裂行为和机理提供了极好的平台。他们通过对脆性Mg基其断裂面结构的系统观察和研究,发现了这类脆性材料具有与其它韧性金属材料类似的纳米级脉纹结构特征(约100 nm)。研究结果表明脆性金属玻璃的宏观脆性断裂在微观尺度上属于韧性断裂。最近,王刚等人利用原子力显微镜并配合扫描电镜对脆性块体非晶合金的断裂面结构进行了三维成像观察,发现在适当的条件下,在一些脆性非晶合金的断裂面会形成非常规则、反常的具有纳米周期条纹的结构(约80 nm)。该研究结果有助于在更微观层次深入理解脆性材料的断裂机制,阐明脆性材料断裂过程中的一些重要科学问题,为有效提高金属非晶材料的结构可靠性提供了纳米尺度上的理论依据。相关工作发表在2007年6月8日Phys. Rev. Lett.上。
我国建成首台强流质子直线加速器
我国首台强流质子直线加速器在中科院高能物理所建成,这标志着我国在加速器驱动洁净核能系统的研究中进入国际先进行列。这台强流质子加速器采用射频四极加速结构(RFQ),2007年6月23日专家组对这台加速器进行了评审鉴定。测试结果表明,加速器质子束流能量达到3.54兆电子伏特,脉冲流强为45毫安倍,脉冲工作比超过7%,平均流强3.2毫安倍,主要性能指标达到国际先进水平,在国际同类加速器中名列第二。
RFQ加速器是一种新型加速结构,其性能优越,但由于精度要求高、制造难度很大。项目组从物理设计到技术路线的选取,从加工工艺到组装调试,都提出和采用与国外实验室不同的方案,并获得了很好的效果,不仅节省了资金,还缩短了研制周期,使我国在该领域占有了一席之地。这台加速器的成功建成,为我国在洁净核能的开发、大型科学工程“中国散裂中子源”的建设、质子治癌技术等诸多方面奠定了重要的技术基础,是我国先进加速器技术的一个重要成就。
发现双寡聚噻吩分子吸附结构多样性及转化规律
寡聚噻吩既是制备高性能纳米器件的重要功能有机分子,又可用作模型化合物来研究有机电子传输的基本问题,因而其组装行为和单分子性质研究受到了广泛关注。化学所分子纳米结构与纳米技术院重点实验室的研究小组,近年来系统研究了寡聚噻吩分子的组装规律和组装结构。利用高分辨扫描隧道技术(STM),发现寡聚噻吩分子不仅本身可以形成稳定的组装结构,还可以用这种组装结构作为分子模板,对其它分子的排列和分布进行调控。在前期工作基础上,最近,该课题组又深入研究了烷基桥连双寡聚噻吩分子4T-tm-8T和4T-tm-4T 等分子的组装结构和相转变,发现了双寡聚噻吩分子吸附结构的多样性和结构转化规律。部分结果发表在近期的PNAS上。结果发表后引起了广泛关注,Materials Today马上予以报道(vol 10,13,2007);美国化学会网站将该文章列在“Heart Cut”(March 26, 2007)栏目,并发表评论。评论认为:该项研究发现了双寡聚噻吩分子吸附结构的多样性和转化,并成功实现了结构调控。该研究工作对理解分子?蛳分子、分子?蛳基底作用对组装结构的影响,组装结构调控,单分子研究以及寡聚噻吩分子器件的构筑具有重要意义。
国家重大科学工程LAMOST喜获首条天体光谱
LAMOST是一架由我国自主创新的,在技术上非常有挑战性的大型光学望远镜。全面完成后将是我国最大的光学望远镜(主镜为6米)和国际上最大口径的大视场光学望远镜。2007年5月28日凌晨3点,正在调试中的LAMOST喜获首条天体光谱。随着调试的进展,随后的两天,LAMOST获得了越来越多的天体光谱。LAMOST开始产出光谱,标志着其各个子系统(望远镜光学和主动光学、跟踪控制、光纤、光谱仪)已全部联通并达到要求的技术指标。LAMOST项目目前正处在“小系统”联调阶段,“小系统”包括3米口径的镜面(通光口径近2米左右)、250根光纤、一台光谱仪及其两台4k×4k的CCD相机以及完整的望远镜机架、跟踪和控制系统。“小系统”调通后,将在此基础上扩展镜面子镜数至24/37块,光纤数至4000根和光谱仪数量至16台。
我国最大光学天文望远镜投入使用
我国最大口径的通用光学天文望远镜2007年5月12日在中科院/云南省丽江天文观测站落成并正式投入使用,这是目前我国及东亚地区最大的天文光学望远镜。随着这架口径为2.4米的望远镜投入使用,丽江观测站将成为我国南方最重要的天文观测基地,每年可容纳数十项具有先进水平的天体物理课题在此观测、研究。建设南方天文观测基地是我国几代天文学家的夙愿。从上世纪70年代开始,我国天文工作者就开始选址工作。经过对5个候选点的普查筛选,天文专家确定丽江高美古村的天文气象条件最好。2004年3月,丽江天文观测站正式开工,2005年10月开始安装2.4米天文光学望远镜。它是由英国TTL公司制造,其控制系统能支持远程操作和自动操作,一旦预定好计划,就会自动执行,可大大提高工作效率。除2.4米望远镜外,丽江观测站还将建多台望远镜,从而形成不同口径、不同科学目标的多台天文望远镜协同工作的局面。
果蝇基于价值抉择的脑机制研究又获新进展
基于价值的抉择是一种生存能力。上海生科院神经科学研究所郭爱克院士领导的学习与记忆研究组6年前曾发现果蝇具有“趋利避害”的抉择能力。6年来,他们从基因?鄄脑?鄄行为?鄄认知的结合上,将研究聚焦在果蝇抉择的神经环路机制上。采用增强子陷阱和上游激活序列(GAL4/UAS)的二元表达系统的基因操作,在特定的时间阻断果蝇脑的蘑菇体结构和多巴胺神经元的突触递质释放,设计巧妙的极富创造性的认知行为实验,他们发现:(1)果蝇中央脑的蘑菇体结构和多巴胺系统共同掌控果蝇的基于价值的抉择,没有二者共同参与的抉择是简单的“犹豫不决”的线性过程,而二者的协同运作才能实现“当机立断”的非线性抉择;(2)蘑菇体结构和多巴胺系统的参与是在抉择生成的最初始的时间段。(3)果蝇有能力完成系列的抉择任务,在应对新的抉择任务时,能放弃先前的选择,转而做出新的选择;(4)新的抉择任务需要蘑菇体结构和多巴胺系统重新介入;(5)免疫组化的研究结果显示,多巴胺的纤维深入到蘑菇体中,蘑菇体和多巴胺两个系统的解剖学联系紧密。该项成果于2007年6月29日以article形式发表在Science上,论文的第一作者张柯是在读博士研究生。这是该研究组自2001年以来,第三次在Science上发表研究论文。另外,最近该研究组经过三年多的研究还发现。果蝇利用先期学习的经验可以显著提高其随后的视觉模式特征抽提能力,论文于2007年5月9日发表在国际神经科学的权威期刊Journal of Neuroscience上,论文的第一作者彭岳清也是在读博士研究生。
昆虫进化生态学研究取得重要成果
动物所康乐研究员领导的研究组,在昆虫特有蛋白的鉴定中取得突破性进展。该研究组通过分析完全变态与不完全变态昆虫的基因组信息,并与其它真核生物的基因组信息进行比较,鉴定出51种昆虫特有蛋白,包括与环境胁迫和感受刺激相关的蛋白、表皮蛋白和气味结合蛋白等,揭示了昆虫在环境适应与信息交流方面的独特特征。相关论文发表在国际著名基因组学杂志BMC Genomics上。国际同行认为:“作者进行了一项十分值得赞扬的工作,成功鉴定出的昆虫特征对研究昆虫进化具有重大的创新意义。”“这篇文章十分有趣地研究了昆虫的核心蛋白,而这些蛋白在哺乳动物、线虫和真菌中从未被发现过。”“作者推测了昆虫的基因组和蛋白质组是如何进化的,所有的分析十分细致,文章中的大量数据非常有意义,这是一个非常有趣的论题。”“昆虫与人类的生活息息相关,每年昆虫的危害都给农作物生产和人类健康造成很大损失,通过基因组学与蛋白质组学信息分析寻找昆虫特有蛋白,是发现昆虫防治新途径的重要手段,该研究具有重要的理论价值与实际意义。”
神经元轴发育研究取得新进展
神经元的基本功能是接收信息、处理信息与传出信息,这种功能由其特殊结构决定: 多根树突负责接收信息,单根轴突负责传出信息。神经元轴-树突极性的建立以及轴突的发育是形成神经网络的基础,对其分子机制的研究是神经科学的基本问题。上海生科院神经所罗振革研究组发现了Wnt信号途径下游的 Dishevelled蛋白对轴突的形成是必须的,从而进一步阐明了Dishevelled的作用机制。另,发现 Dishevelled通过结合、稳定并激活非典型蛋白激酶C (atypical protein kinase C, aPKC)促进轴突发育,并且 Wnt5a (一种非经典的Wnt) 可促进神经元极性建立和轴突生长, 其作用依赖于Dishevelled和 aPKC。这些发现不仅加深了对神经元极性建立和轴突发育机制的了解,并且将为神经损伤修复和神经退 行性疾病的研究提供新的思路。研究成果2007年6月10日以article形式在线发表在Nature Cell Biology上。
我国第一只子二代滇金丝猴繁育成功
由昆明动物所繁育的我国第一只子二代滇金丝猴于2007年5月25日顺利出生,目前健康状况良好。滇金丝猴是我国的特产珍稀动物,仅分布于云南西北部和藏东南高海拔地区,为我国一级保护动物,被世界自然保护联盟列为最濒危的物种之一。昆明动物所自20世纪80年代起采用多学科和现代生物学研究技术,对滇金丝猴的资源状况、区系分类、系统演化、遗传进化、繁殖生物学、行为生态学、分子遗传进化和保护生物学等方面进行了系统深入的综合研究,并首次引进滇金丝猴的种源进行人工饲养,开展迁地保护研究,现人工养殖的种群数已达12只,并成功建立了一整套驯养、管理、繁殖和疾病防治的科学方法体系。
我科学家又一考古新成果
古脊椎动物与古人类所的徐星研究员和内蒙古自治区国土资源系统的学者合作,在内蒙古二连盆地大约8000万年前沉积的岩石中发现了一种巨型似鸟恐龙化石——二连巨盗龙,该成果发表在近期出版的Nature上。这一发现将极大丰富人类对于恐龙向鸟类演化过程的理解。这件被命名为二连巨盗龙的化石标本采集于内蒙古二连盆地出露的晚白垩世二连组,是国土资源部和内蒙古自治区国土资源厅组织的二连盆地化石保护项目的系列成果之一,也是这一盆地近年来发现的第四种新的恐龙属种。
利用秸秆合成高品位内燃机燃油
理化技术所杨正宇领导的研究组采用自主设计的工艺路线和自行研制的装置,成功进行了年规模50吨的生物质直接脱氧合成高品位内燃机燃油中试,合成的燃油大部分指标均优于实验室小试水平,生物质转化率高达理论值的80%,产率达到12%—16%,合成燃油化学成份与矿产标准柴油相近,热值与标准柴油相当(45兆焦/升),氧含量小于0.5%,硫含量小于0.001%。这标志着我国在生物质直接合成高品位内燃机燃油技术上有了新的重大突破。该技术工艺流程简单,易于操作且适应性强,现已对15种生物质(如稻草、麦秸、棉花秧、大豆秧、落叶、玉米秆、红薯秧、花生秧、油料作物秸秆、木屑、果壳等)原料进行了中试,均获得理想的试验结果。根据中试试验数据初步分析,利用生物质直接合成高品位内燃机燃油经济上是可行的。利用生物质直接合成高品位内燃机燃油不仅可为我国的燃油来源提供一条新途径,而且还有助解决“三农”问题和环境污染,有力地促进我国能源、经济以及社会的可持续发展。
我国新型钛合金研究获重要进展
金属所沈阳材料科学国家(联合)实验室工程合金研究部近期研究发现,其研制的具有高强度、低弹性模量、超弹性和阻尼性能的多功能柔韧钛合金(Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn,简称Ti2448)的泊松比显著低于常规金属材料,为一类兼容低泊松比和高韧性的新型金属材料,在医用植入和密封等领域具有很好的应用前景。该研究结果发表于近日出版的Phys. Rev. Lett.上。工程合金研究部组建4年以来,十分重视以国家重大需求为背景、以新材料研制为目标的原创性基础研究,并致力于高性能材料的推广应用。他们研制的Ti2448合金同时具有低弹性模量和高强度,是生物相容性和力学相容性优异的新一代医用植入金属材料。2003年以来持续与中国医科大学和第四军医大学的4个附属医院进行合作研究;2005年与威高集团骨科材料有限公司开展合作,申报该材料植入许可和产品注册证;2007年4月与威高集团共建中科院金属所?蛳威高集团医用金属研发中心和联合实验室,加速该材料医用的产业化进程。现已按计划向威高集团提供了两批次材料,用于制造临床试验所需的骨板系统。
有机电致发光材料与器件研究取得新进展
化学所有机固体院重点实验室与长春应化所高分子物理与化学国家重点实验室合作,合成了具有强吸电子能力的蓝光电子受体材料2,3–二氰基–5,6–二–[4–(2,3,4,5–四苯基)苯基]–苯基吡嗪(CPP),并用该化合物作为电子传输兼发光层应用于有机电致发光器件中。通过合理地设计器件结构,向空穴传输层与发光层之间引入6,7–二甲基–2,3–二–[4–(2,3,4,5–四苯基)苯基]–苯基喹喔啉(MPQ)作为激基复合物消除层,可以有效地抑制器件中激基复合物的生成得到高效的蓝光发射。制备的蓝光器件具有高发光效率(5.2 cd/A)及亮度(6230 cd/m2)。此项研究为制备高效的基于强电子受体材料的蓝光有机电致发光器件提供了一个有效的方法。有关研究成果发表在近期的Adv. Mater.上并申请了中国发明专利。 |