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北京大學物理學院量子材料中心江穎、徐莉梅與美國內布拉斯加大學林肯分校曽曉成以及北京大學/中國科學院王恩哥等合作，利用高分辨qPlus型原子力顯微鏡技術，首次在實驗上證實了冰在二維極限下可以穩定存在，將其命名為：二維冰I相，并以原子級分辨率拍到了二維冰的形成過程，揭示了其獨特的生長機制。該工作以“Atomic imaging of edge structure and growth of a two-dimensional hexagonal ice”為題，于1月2日發表在國際頂級學術期刊《自然》上。圖1 （a）南極羅斯海上的厚冰層；（b）自然界最常見冰相（Ice Ih）的分子模型；（c）本工作發現的二維冰（實驗結果的3D效果圖） 冰是水的常見物態，由水分子規則排列形成，其結構與成核生長在材料科學、摩擦學、生物學、大氣科學等眾多領域具有至關重要的作用。早在20世紀20年代，英國著名物理學家、X射線發現者Bragg與其它幾位科學家就分別利用X射線對冰晶體結構進行了表征，經過了近一百年的研究和探索，迄今人們已經發現了冰的18種晶相（三維冰相），其中自然界最常見的冰相為六角結構的Ice Ih相（圖1a 和b）。然而，冰在二維極限下是否能獨立穩定存在？這個問題有很大的爭議。一般認為在單層極限下，二維冰具有相當數量的未飽和氫鍵，需要靠與襯底的相互作用來使得結構穩定。但如此一來，二維冰的結構就非常依賴于襯底的結構和對稱性，并不是真正意義上的本征二維冰。2015年，石墨烯發現者Andre Geim帶領的團隊在雙層石墨烯間發現了一種與表面結構無關的四方二維冰相（Nature 519, 443 (2015)），引起了學術界的強烈反響，但這種二維冰隨后被質疑是NaCl的晶體結構（Nature 528, E1–E2 (2015)），二維冰存在與否一直懸而未決。圖2 二維冰島內部結構的亞分子級分辨成像。a、b圖中從左至右，依次為由高至低不同針尖高度下的原子力顯微鏡實驗圖和模擬圖；c為二維冰結構的模型示意圖的俯視圖和側視圖。圖像尺寸：1.25 nm x 1.25 nm。在大針尖高度條件下，主要利用高階靜電力成像，可以分辨出平躺水分子（暗點）和豎直水分子（亮點）；在中間高度條件下，依靠高階靜電力與泡利排斥力的共同作用，可以分辨出圖中紅色短線所示的氫鍵指向信息。 在本工作中，研究人員通過精確控制溫度和水壓，成功在疏水的金襯底（Au(111)）上生長出了一種單晶二維冰結構，這種二維冰可以完全鋪滿襯底（圖1c）。研究人員進一步利用基于一氧化碳針尖修飾的非侵擾式原子力顯微鏡成像技術（non-invasive AFM），借助高階靜電力，實現了二維冰的亞分子級分辨成像，并結合理論計算確定了其原子結構（圖2）。結果表明，這種二維冰由兩層六角冰無旋轉堆垛而成，兩層之間靠氫鍵連接，每個水分子與面內水分子形成三個氫鍵，與面外水分子形成一個氫鍵，因此所有的氫鍵都被飽和，結構非常穩定，與襯底相互作用很弱，是一種本征的二維冰結構。1997年，Koga和曽曉成等人利用分子動力學模擬首次預測了這種“互鎖型”雙層二維冰（PRL 79, 5262 (1997)，昵稱：Nebraska Ice，美國Nebraska州的印第安語意：廣闊淺平的河水），但一直缺乏確切的結構實驗證據。因此，這也是第一種被實驗所證實的二維冰結構，研究人員將它正式命名為：二維冰I相。圖3 二維冰島的鋸齒狀（a）邊界和扶椅狀（b）邊界對應的“搭橋”（bridging）式和“播種”（seeding）式生長模式。生長由1至4依次循環進行，原子力顯微鏡中的紅色箭頭表示水分子加入，球棍模型圖中的紅色結構表示水分子加入形成的新結構。圖像尺寸分別為：（a）3.2 nm x 1.9 nm和 （b）3.7 nm x 2.2 nm。 為了進一步揭示二維冰的形成機制，研究人員利用前面發展的非侵擾原子力成像技術對二維冰島的邊界進行高分辨成像，成功確定了二維冰的邊界是由未重構的鋸齒狀（zigzag，圖3a所示）邊界和重構的扶椅狀（armchair，圖3b所示）邊界構成。同時，研究人員還通過“速凍”技術，在邊界上捕獲了冰生長過程中的中間態結構，并基于這些中間態邊界結構重現了二維冰的形成過程，結合理論計算和模擬提出了二維冰島鋸齒狀邊界的“搭橋”（bridging）式生長和扶椅狀邊界的“播種”（seeding）式生長機制。此外，根據理論計算和模擬的結果，研究者認為該生長機制具有一定的普適性，適用于其他疏水的襯底。 二維冰的發現改變了一百多年來人們對冰相的傳統認識，開啟了探究二維冰家族系列的大門，為冰在低維和受限條件下的形態和生長提供給了全新的圖像。同時，二維冰在很多應用領域也有潛在意義。比如：表面上的二維冰可以促進或抑制三維冰的形成，這對于設計和研發防結冰材料具有潛在的應用價值；二維冰中水分子所有的氫鍵都被飽和，因此與表面的相互作用極小，可以起到超潤滑作用，減小材料之間的摩擦；此外，二維冰本身也可以作為一種特殊的二維材料，為高溫超導電性、深紫外探測、冷凍電鏡成像等研究提供全新的平臺。

在膽管細胞簇的主要部分（占細胞的59.7%）中發現了ACE2表達的大量富集（圖D）。肝細胞中ACE2的平均表達水平，要比膽管細胞群中的表達水平低20倍。值得注意的是，膽管細胞中的ACE2表達水平與肺泡2型細胞相當，而肺泡2型細胞是肺中SARS和新冠病毒的主要靶向細胞類型。也就是說，SARS和2019-nCoV患者的肝異常可能不是由于肝細胞損傷引起的，而是膽管細胞功能障礙和其他原因，例如藥物誘導的和全身性炎癥反應所引發。研究人員提出，應在住院期間和治愈后不久對2019-nCoV患者進行肝功能異常特別護理，特別是注意與膽管細胞功能有關的肝反應。

液體玻璃化轉變過程中的動力學行為一直是物理、化學、生物、和材料科學等諸多領域的熱點研究問題之一，這不僅歸結于玻璃材料在工程應用方面的潛在價值，還在于玻璃轉變過程涉及很窄溫度區間其動力學多達數十量級的極速變緩這一挑戰性的基礎科學難題。正如2003年諾貝爾物理學獎得主Sir Anthony Leggett在一次演講中所提到的那樣：“Glass: The Cinderella Problem of Condensed-matter Physics”。玻璃形成液體具有諸多簡單液體所不具備的動力學特征，如動力學非e指數弛豫行為這一玻璃液體的典型特征之一。目前為止，無序非晶體系的研究還沒有很好的理論框架和范式來理解和描述玻璃形成液體和玻璃態物質中的諸多異常行為，特別是在過冷液體淬火過程中，隨著溫度的降低系統的時空關聯函數會從拉伸e指數衰減（stretched exponential decay）行為逐步轉變為壓縮e指數衰減（compressed exponentials）。玻璃態中后一種形式的衰減常常被認為與體系內部的內應力釋放有關，但其微觀機制確有待于進一步的考察。如圖所示，在不同的波矢q所定義的空間尺度內，具有不同局域連接度的粒子表現出特異的輸運性質。這些奇異的輸運行為都可以跟某種特定的原子結構直接關聯，它們本身特征的動力學與它們周圍的介質相互作用、相互影響，造就了其特殊的輸運方式。（tau~1/q2: normal diffusion; tau~1/q: ballistic-like motion.） 徐莉梅課題組以典型金屬玻璃形成液體（Cu50Zr50）為模型體系，發現壓縮e指數衰減的弛豫方式在降溫過程中的玻璃形成液體中已經存在；而且，拉伸和壓縮e指數衰減所對應的兩種動力學弛豫模式在玻璃轉變溫度以上可以共存，并可跟某些特定的原子結構進行直接關聯。這一研究表明過冷液體中原子的動力學異常輸運方式與多空間尺度和具有非局域性質的結構序參量直接相關，從而建立了結構與復雜液體的動力學行為的關聯，為研究金屬玻璃所展現出的優良力學性質提供了新的思路和認識角度。

項目概況 以較寬參數范圍內超臨界壓力下豎直上升管內對流換熱為研究對象，通過數據搜集與數據庫整理，完成了超臨界傳熱查詢表的構建，并作了相應的評價。主要特點 與傳統的傳熱預測關系式相比，查詢表具有高預測精度、寬應用范圍、正確的參數趨勢、使用方便、計算時間少以及便于更新等優點。市場前景 本文在國內首次提出了一種新的超臨界傳熱預測方法，并建立了國內首張具有自主知識產權的用于超臨界傳熱預測的查詢表，隨著第四代核能系統超臨界水冷反應堆(SCWR)研發的展開，超臨界水的傳熱查詢表必將有更廣闊的用武之地。

項目背景：近年來，我國自動售貨機蓬勃發展的最佳時 期已經到來，從零售行業的視角來看，隨著線上流量紅利的 衰退，線下流量的價值越來越突出，但線下門店業態也面臨 著高昂的人力成本和租金成本壓力。而智能化升級引入自動 售貨機，通過網絡實現移動支付功能以及貨物管理功能，使 得自動售貨機運營效率得以提升，業務模式上也有了無限的 想象空間。隨著移動支付的興起，國內自動售貨機市場近幾 年可謂遍地開花，發展迅猛。近些年自動售貨機行業一直朝 著低成本、多功能、更便利、售貨廣的方向發現。所以一款 造價低、性能穩定，運營簡單，購物便利，售賣商品范圍廣 闊的機器越來越受到運營商的青睞。目前智能視覺柜采用靜 態識別系統將非常好的滿足上述條件，將來的發展潛力巨 大。目前消費者掃碼后開門，取走商品后，關門，通過錄制 取走商品的視頻進行解析消費者取走的什么商品，從后進行 自動結算流程。核心技術是視覺識別，能通過人工智能 AI 進行識別商品類別及數量。 所需技術需求簡要描述：掃碼開門，采集視頻或圖片， 關門后通過算法自動識別消費者購買的商品明細，目前算法 準確度只有 90%，尚需突破。希望能基于視頻、圖像等媒體 資源，針對工廠質檢、智能識別商品明細、智能補貨統計等 場景，提供整體 AI 算法解決方案，全面提升智能售貨機開 門取貨自動識別商品的準確率達到 100%，帶來更便捷的購物體驗。  對技術提供方的要求:1.具有成功的自動化控制實施案 例，承擔過國家重點研發計劃項目。2.熟悉產品結構設計， 熟悉產品信息化、自動化設計。3.具有工學博士學位或高級 工程師職稱，技術方案成熟可靠穩定有創新思維，不涉及知 識產權侵犯。 

近日，上海交通大學生命科學技術學院、微生物代謝國家重點實驗室董濤團隊發現細菌Ⅵ型分泌系統（T6SS）可以分泌一種新型的具有分子內伴侶的核酸酶毒素，并揭示了該毒素蛋白的分泌和自剪切機制。相關研究成果以“Intramolecular chaperone-mediated secretion of an Rhs effector toxin by a type VI secretion system”為題發表于Nature Communications雜志上。上海交通大學博士研究生裴同同、李浩和碩士研究生梁小夜為共同第一作者，董濤研究員為通訊作者，該文作者還包括謝志平研究員、于明特別研究員、林雙君教授和許平教授等。本文是董濤團隊自2019年11月在PNAS和2020年2月在Nature Microbiology上發表的研究結果的延續和擴展，深化了領域對效應蛋白的分泌機制和功能的研究，并為下一步對T6SS進行合成生物學工具化改造和應用有重要的推動作用。 微生物廣泛存在于自然環境中或寄主體內，相應也進化出了多種與其他物種競爭的策略。Ⅵ型蛋白分泌系統（T6SS）是大多數革蘭氏陰性致病菌與環境中其他微生物競爭及感染宿主的重要“武器”。T6SS 能夠通過直接接觸將具有抗菌活性或細胞毒性的效應蛋白注射到受體細胞內。T6SS效應蛋白往往具有不同的大小、結構和功能特性，因此對其分泌機制的解析一直是領域內的熱點和難點。 本研究在致病性氣單胞菌Aeromonas dhakensis中發現了首個能夠自我剪切的T6SS效應蛋白TseI。通過多種生化和遺傳突變實驗，作者發現TseI表達時能夠自剪切為三個片段（N、 Rhs 和 C）。C端是一個核酸酶毒素，而N端和 Rhs在剪切后能夠作為伴侶蛋白與C端毒素非共價結合。在N端和Rhs的輔助作用下，C端毒素能夠通過T6SS分泌到受體細菌內至其死亡。此外，該研究還在包括銅綠假單胞菌、丁香假單胞菌和副溶血弧菌等多種病原微生物中發現了具有類似特性的T6SS效應蛋白。因此，作者將TseI及其同源蛋白定義為一類新型的含分子內伴侶的自剪切效應蛋白。 A：純化后的 TseI 顯示蛋白剪切為三段； B：TseI同源蛋白的序列對比顯示保守氨基酸序列和N/C端自剪切位點； C：TseI同源蛋白在致病菌中的分布；D：分子內伴侶介導的TseI分泌模型。 該研究獲國家重點研發項目(2018YFA0901200)和國家自然科學基金委(31770082)等項目的支持。

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