用意念生活不再是想象？国科学家研发出自愈合太阳能电池 | 科研日报

编辑：刘芳、任志锦、金婴
编审：李雪薇
排版：李雪薇

导读： 澳大利亚 62  岁的肌萎缩侧索硬化症（ ALS） 患者  Philip O‘Keefe  成为第一个用意念发推特的人。中国科学院合肥物质科学研究院胡林华教授领导的一个研究小组最近研制出了一种由聚乙烯吡咯烷酮（PVP）功能组合而成的钙钛矿型自愈合太阳能电池。

• 国际头条

ALS 患者首次通过脑机接口发推特

澳大利亚 62 岁的肌萎缩侧索硬化症（ALS）患者 Philip O‘Keefe 成为第一个用意念发推特的人。这款 8 毫米的脑机接口设备由澳大利亚公司Synchron开发，通过颈静脉插入。O‘Keefe 已经失去了语言功能，但是他现在能够通过思考单词来撰写信息。

原文链接：
https://futurism.com/neoscope/als-tweets-brain-implant

可定制的机械手

新加坡国立大学（NUS）发明的机械手能够抓取从果冻到瓶装饮料的各种物体。第一种是 GourmetGlip，它可以抓豆腐 。第二种是 UnisoGlip，它有柔软的可旋转手指和真空吸盘。

原文链接：
https://techxplore.com/news/2021-12-soft-commercial-robotics.html

南极海洋学家利用海豹在船只不敢去的地方探险

（图源网络，侵删）

日本国家极地研究所（National Institute Of Polar Research）将 CTD 卫星中继数据记录仪粘在 8 只韦德尔海豹的头部，探索了东南极东部 Dronning Maud 陆地和西部 Enderby 陆地的冬季海洋条件及其对生物的影响。

原文链接：
https://phys.org/news/2021-12-antarctic-oceanographers-ships.html
https://aslopubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lno.11914

阻挡有害生物的环保食品包装

来自新加坡南洋理工大学和美国哈佛大学公共卫生学院的科学家开发出了一种“智能”食品包装材料，这种材料可生物降解，并能杀死对人体有害的微生物。它可以将新鲜水果的货架期延长两到三天。

原文链接：
https://phys.org/news/2021-12-sustainable-food-packaging-microbes-bay.html
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c12319

前所未有的 DNA 修复可视化工具

美国国家癌症研究中心（CNIO）和来自马萨诸塞州总医院(波士顿)的科学家们利用机器学习和高通量显微镜技术成功地将 DNA 修复机制详细地可视化，并确定了新的修复蛋白。这项研究有助于开发新的癌症疗法。

原文链接：
https://phys.org/news/2021-12-tools-visualize-dna.html
https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(21)01676-4?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2211124721016764%3Fshowall%3Dtrue

中国科学家开发自愈合钙钛矿太阳能电池

（来源：Pixabay）

中国科学院合肥物质科学研究院胡林华教授领导的一个研究小组最近研制出了一种由聚乙烯吡咯烷酮（PVP）功能组合而成的钙钛矿型自愈合太阳能电池。 据研究人员称，这些太阳能电池在运行 500 小时后表现出惊人的湿度稳定性和自愈行为。

原文链接：
https://techxplore.com/news/2021-12-self-healing-perovskite-solar-cell.html
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2095495621005933?via%3Dihub

亚马逊在接受一名 10 岁女孩将硬币碰到半插入插头的挑战后，更新了其 Alexa 语音助手

这个建议是在女孩要求 Alexa 进行"挑战"之后提出的。"将手机充电器插入墙壁插座的一半左右，然后将一分钱碰到暴露的插脚上，"智能扬声器说。亚马逊表示，一旦意识到这一错误，它就会立即修复该错误。女孩的母亲克里斯汀·利夫达尔在 Twitter 上描述了这一事件。她说："我们正在做一些身体上的挑战，比如躺下并翻身，脚上拿着一只鞋。外面天气不好。她只是想要另一个。就在那时，Echo 发言人建议参加它"在网络上发现"的挑战。这种被称为"便士挑战"的危险活动大约一年前开始在 TikTok 和其他社交媒体网站上流传。

原文链接：
https://www.bbc.com/news/technology-59810383

• 国内头条

中科院：国家纳米中心等在全小分子有机太阳能电池研究中取得进展

近日，该团队与国家纳米中心研究员裘晓辉课题组合作，以全小分子有机太阳能电池 ZR-TT/Y6 为基础，引入受体材料的同源聚合物 PJ1 作为相界面相容剂，以加强给受体的相互作用、改善给受体活性层形貌，将能量转换效率从 14.3% 提高到 15.5%。结果表明，PJ1 在活性层中位于给受体界面，增强了给体受体间的相互作用，使活性层中分子堆积更加致密，从而实现活性层形貌的优化，加快空穴转移速率，最终获得能量转换效率的提升。该聚合小分子受体添加策略具有普适性，为全小分子有机太阳能电池的形貌优化提供了新思路。

原文链接：
https://www.cas.cn/syky/202112/t20211223_4819459.shtml

中科院：高原鼠兔肠道菌群组成和功能对苦马豆素化合物的响应研究获进展

（图源网络，侵删）

室内饲养显著降低了高原鼠兔肠道菌群 α 多样性，对 β 多样性和功能及核心菌群的丰度均产生显著影响。 食物中添加 SW 可显著增加菌群 α 多样性。 室内饲喂导致菌群共现网络结构简单化，添加 SW 能够显著增加复杂度。 功能分析表明，室内饲养使丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢通路显著降低，添加 SW 后得到恢复，SW 也能够显著降低目标动物的 SCFA 浓度。 高原鼠兔野外种群具有三种肠型，室内饲养降低了肠型的多样性； 苦马豆素具有调节核心菌群丰度和肠型的作用，可促进肠型发生转变和适应性恢复。 该项研究证明，植物次生化合物在调节哺乳动物肠道稳态方面发挥重要作用，有利于宿主健康，与该物种种群增长存在密切关系。

原文链接：
https://www.cas.cn/syky/202112/t20211222_4819235.shtml

中科院：研究提出评估降水中再循环水汽比例的新模型

建立了考虑蒸腾水汽贡献的新模型。该模型通过集成外来平流水汽、局地蒸发水汽和蒸腾水汽三个端元，实现了更为全面的降水水汽源地追踪方法。科研人员选取位于东亚季风边缘区的宁夏固原开展降水观测研究。研究表明，不考虑蒸腾水汽贡献得到的降水再循环率约为 5%～21%，降水量加权年平均值为 7.5%，夏季降水再循环率低于其他季节。将蒸腾水汽纳入 d-excess 模型后，该地区降水再循环率的全年变化幅度为 7%～22%，降水量加权年平均值增加至 14.8%。考虑蒸腾水汽贡献后降水再循环率增加一倍，说明局地蒸腾作用对该地区降水变化的贡献十分重要。研究进一步探讨了当地大气降水线形成机理，指出除受外来水汽影响，再循环水汽使得降水氘盈余增加，而云下蒸发作用导致其减小，三者共同影响了当地大气降水线。

原文链接：
https://www.cas.cn/syky/202112/t20211220_4818868.shtml

中科院：力学所在非常规形状微马达驱动机理研究中取得进展

不同于以往研究局限于规则球型微马达，研究团队通过自研的微流控芯片技术制备了具有不同凹/凸曲面的碗状微马达。通过镀层位置控制微气泡分别生成于凹面或者凸面，可以相应实现微马达朝凸面或凹面驱动。研究揭示了曲面曲率对微气泡成核及生长过程的影响，发现凹面抑制气泡形成导致较小的微气泡尺寸及较慢的气泡生长周期。进而通过引入 Kelvin 冲量来描述气泡溃灭形成的射流对微马达的驱动作用。由于射流对应的 Re 数可达 10，不能简单的基于低 Re 数 Stokes 流理论忽略微马达形状的影响。综合上述因素，研究发现并解释了从凸面生长气泡并朝凹面运动的微马达具有更高的速度。研究结果为通过形状调控微马达驱动机制及微气泡动力学行为提供了理论基础，并为微机器人应用中采用非常规形状微马达提供了新思路。

原文链接：
https://www.cas.cn/syky/202112/t20211222_4819273.shtml

中科院：上海硅酸盐所等提出微氧泵缺陷修复策略

针对 T-Nb2O5 电导率不足的问题，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员李驰麟团队提出了新型的氧缺陷诱导策略及微氧泵缺陷修复补氧机制，利用酸溶液中 H+ 与非晶态 Nb2O5·nH2O 之间的路易斯酸碱交互引入缺陷结构，退火后即可产生含氧缺陷的 T-Nb2O5-x，进而运用氧掺杂的石墨化氮化碳（O-g-C3N4）作为微氧泵修补氧化铌中过多的缺陷结构。这种诱导和修补缺陷的方法可控地调节了 T-Nb2O5-x 中的氧缺陷浓度，在提高电导率的同时，稳定了层状结构，实现了 T-Nb2O5-x 作为锂离子电池负极在大电流密度下的超长稳定循环。

原文链接：
https://www.cas.cn/syky/202112/t20211228_4819971.shtml

上交大：上海交大密西根学院陈倩栎课题组在 Advanced Energy Materials 刊发最新研究成果

陈倩栎团队进一步发现，当改变材料结构引起活化能变化时，不同活化能的电导率曲线相交于一个等动力温度。在此温度下，质子电导率的值与活化能无关，只与材料本身性质有关。通过对等动力温度与材料结构之间联系的深入研究，陈倩栎团队提出通过材料结构设计调控晶格振动频率，进而实现所需的等动力温度，提高低温下的质子电导率。该论文提出的材料设计准则将推动质子导体新材料的研发和质子器件的应用。

原文链接：
https://news.sjtu.edu.cn/jdzh/20211228/166055.html

南京大学：电子学院邢钟文教授和物理学院李绍春教授等发现反常超导邻近效应

结合电输运和扫描隧道显微谱学测量，研究团队对 Bi2Se3/FeSe0.5Te0.5 异质结构中的超导邻近效应进行了探索，其中 Bi2Se3 是理想的三维拓扑绝缘体，FeSe0.5Te0.5 是典型的铁基超导体。当 Bi2Se3 薄膜的厚度超过400纳米时，在其表面仍然可以观测到超导邻近效应诱导的超导转变，且超导转变温度（Tc）大于 10 K。这一结果表明 Bi2Se3 薄膜中存在超长程的超导邻近效应，这种反常现象很可能与三维拓扑绝缘体的拓扑性质有关。在拓扑绝缘体中存在两种机制可以诱导超导邻近效应：一种是通过体效应，随着厚度变化；另一种是通过闭合的拓扑表面态，它对厚度的变化不敏感，取决于拓扑表面态的鲁棒性。对于较薄的 Bi2Se3 薄膜，二者同时对超导邻近效应起作用；而对于较厚的 Bi2Se3 薄膜，则仅有后者贡献。作为三维拓扑绝缘体，Bi2Se3 的拓扑表面态可以在表面形成闭合传导回路。因此超长程的超导邻近效应主要归因于 Bi2Se3 的拓扑表面态的鲁棒性，并不十分依赖于薄膜的厚度。研究结果显示，这样的厚度可以比常规导体的相干长度要长很多。

原文链接：
https://www.nju.edu.cn/83/2a/c3674a557866/page.htm

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2021-12-21