绿树阴浓夏日长，八月已到。香港118现场直播站近期科研工作取得系列重要进展，快来一探究竟！
· 精密光谱科学与技术领域
01 揭示功能化拓扑索烃分子圆偏振发光机制
分子运动对核心生命过程至关重要，激发了对人工分子机器的研究。其中，机械互锁分子被誉为构建分子机器的理想蓝图或基础构件，特别是具有圆偏振发光性的互锁分子，可拓展其在生物医学和光学中的应用。但由于缺乏有效的实验手段实现对圆偏振发光动力学的实时监测，限制了相关研究。近日，精密光谱科学与技术国家重点实验室陈缙泉教授团队开发了国际上首台纳秒级圆偏振发光光谱系统，实现了对特定分子体系圆偏振发光机制的解析，相关成果发表在Angew. Chem. Int. Ed。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202407929
· 物理学与电子学领域
01 首次“看见”范德华滑移铁电半导体中的原子尺度极化翻转
为了实现高密度存储、延续摩尔定律，探索具有二维极限厚度铁电体是目前研究的热点和难点之一，近年来具有层状结构的二维滑移铁电材料的快速发展为该领域带来了新契机。目前，有关二维滑移铁电材料铁电性的起源和自发极化机制（如离子位移、原子位移、层间滑移、扭角堆垛等），特别是外场调控下滑移铁电极化翻转的动力学过程仍不清晰，直接制约了新型二维铁电材料的开发及应用。
近日，极化材料与器件教育部重点实验室段纯刚教授研究团队联合上海电机学院金敏教授团队，采用原子级别原位球差电镜技术开展了系统的二维滑移铁电极化翻转微观机制的研究。他们首次从原子尺度上观测到滑移铁电半导体γ-InSe中层间的定向滑移，以及该层间滑移所引起的极化翻转过程。研究成果以Atomic-level polarization reversal in sliding ferroelectric semiconductors为题发表于Nature Communications上。
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-024-48218-z
02 光生自旋流提供了自旋电子器件设计新思路
近日，极化材料与器件教育部重点实验室孙琳教授课题组在W/YIG双层膜中观察到了光生自旋流。该工作厘清了光生自旋流现象中自旋光伏效应和自旋塞贝克效应的产生条件，提供了自旋光伏效应存在的实验证据，并进一步揭示了自旋光伏效应的微观机制。该研究可为光生自旋流原型器件的设计提供理论参考。
研究成果以Origin of the light-induced spin currents in heavy metal/magnetic insulator bilayers为题在Nature Communications在线发表。孙琳教授为通讯作者，研究生王鸿如为本文的第一作者。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-48710-6
03 具有可调谐负/正光电导效应的范德华异质结及其图像预处理
物理与电子科学学院胡志高教授团队在石墨烯/InSe基二维范德华异质结光电晶体管中观测到可调谐正负光电导现象，并成功模拟了视网膜预处理过程，显著提升了视觉信息的传输质量和效率。该工作为光电导效应的可逆调节和人工视觉系统构建提供了新思路和新方向，为下一代光电子器件的集成发展奠定了基础。相关研究成果以Tunable Negative and Positive Photoconductance in Van Der Waals Heterostructure for Image Preprocessing为题发表在Advanced Materials上，张金中副教授为论文共同通讯作者。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202401585
04 应力诱导的单层Janus-GeSe
物理与电子科学学院极化材料与器件教育部重点实验室钟妮教授团队深入研究第四主族单硫化物GeSe的2D Janus状态，展示了利用机械力调控极化的新策略。该工作首次利用纳米探针在单层GeSe中引入了一种通过调制翘曲结构产生的新型2D Janus状态。通过SPM、 STEM、DFT等方法，实现并观察到了力诱导的原子级不对称翘曲畸变引起的面外、面内极性，为配置新型2D极化材料提供新颖的视角，具有巨大的应用前景。相关成果以Two-dimensional Janus Polarization Functioned by Mechanical Force为题发表于Advanced Materials上。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202403929
05 磁学表征揭示层状氧化物正极中氧化态晶格氧的失稳机制
物理与电子科学学院李超青年研究员通过原位电子顺磁共振、固态核磁共振等表征，发现P3-Na0.6Li0.2Mn0.8O2在高压弛豫过程π-相互作用的氧会逐渐转化为σ-相互作用的氧，同时伴随着O-O二聚和局部结构重组。这种以氧为中心的键重组与充电态中Li+从碱金属层向过渡金属层的自发迁移紧密相关，并造成了超结构有序的部分重建。该成果以Destabilization of Oxidized Lattice Oxygen in Layered Oxide Cathode为题发表在ACS Nano上。
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.4c03643
06 成功开发电原位核磁共振技术并应用于电催化CO2还原过程的原位观测
上海市磁共振重点实验室姚叶锋研究员、王雪璐教授团队成功开发原位电化学磁共振技术，通过碳纤维丝电极、质子膜封装、磁屏蔽导线与毛细线管路通气等核心技术成功设计了新型三电极原位电催化微反应池，解决了通电且固液气共存带来的磁场扰动难题，实现了产物不分离的情况下对CO2电还原过程中重要机理问题研究及产物动态属性解析。相关研究成果于6月26日以Operando electrochemical NMR spectroscopy reveals a water-assisted formate formation mechanism为题，发表在Chem杂志。
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https://doi.org/10.1016/j.chempr.2024.06.001
07 2D/3D混合维度异质结的多重光电响应机制的协同作用
光电探测器（PDs）是光信号转换为电信号的光电子器件，应用于信息感知领域。为满足PDs向多功能智能化方向的发展需求，物理与电子科学学院白伟教授/唐晓东教授团队和复旦大学陈艳青年研究员/王建禄教授团队利用Te薄膜P型导电性及WSe2半导体的双极性与塞贝克系数可调性，构筑了Te/WSe2同性异质结，实现了多重光电响应机制的协同作用以及瞬态的正负光电响应，可模拟视觉神经冲动信号的信息传递过程。该研究为异质集成、多功能和智能光电感知系统提供了一种新的策略。
该成果以Electrically Tunable Multiple-Effects Synergistic and Boosted Photoelectric Performance in Te/WSe2 Mixed-Dimensional Heterojunction Phototransistors为题发表在Advanced Science期刊上。
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https://doi.org/10.1002/advs.202400018
· 化学领域
01 “钛硅分子筛催化技术”科技成果通过专家评价，达到国际领先水平
5月11日，中国化工学会召开由香港118现场直播站牵头完成的科技成果评价会，专家委员会一致认为，“新一代钛硅分子筛及其酮氨肟化绿色催化技术与工业应用”成果“属国际首创，整体技术处于国际领先水平”。
过去20年基于“绿色碳科学”理念，化学与分子工程学院上海市绿色化学与化工过程绿色化重点实验室与石油化工分子转化与反应工程全国重点实验室开展大宗化学品清洁生产催化技术的产学研合作研究，形成了该创新成果。
02 发现抗骨质疏松活性分子
随着人口老龄化的加快，骨质疏松症已成为全世界面临的重大公共卫生问题。化学与分子工程学院仇文卫教授课题组应用杂环融合策略，设计合成了一系列双降醇衍生物，发现化合物SH442在体内外均具有显著的抗骨质疏松活性，有望成为开发新型抗骨质疏松药物的候选物。该研究工作为发现抗骨质疏松活性物质提供了新的思路与策略。相关成果发表于Journal of Medicinal Chemistry。
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/epdf/10.1021/acs.jmedchem.4c00349
新闻链接：
JMC | 仇文卫团队报道从天然产物衍生物中发现抗骨质疏松活性分子
03 新型手性硫酚催化的不对称氢胺化反应
手性分子的对映体往往表现出截然不同的生物活性，不对称催化是合成手性分子单一对映体的高效方法。氢原子转移虽已存在于生物体内，但在生物体外由于催化剂的手性空间与自由基转移位点相距较远，使手性控制变得困难。近日，化学与分子工程学院董开武教授团队发展了一类手性硫酚氢供体催化剂，高对映选择性地实现了不对称氢胺化环化，合成一系列结构丰富的手性哌啶类分子，实现了抗癌药物尼拉帕利的形式合成。
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.4c04596
04 DNA拓扑图形计算
化学与分子学院裴昊教授与上海交通大学樊春海院士于近期合作开发了一种拓扑编程的DNA折纸系统，这种拓扑变构的DNA折纸可形成动态支架在纳米尺度上编码信号节点的连接模式与连通性，建立拓扑图形计算新模式。研究成果以“在拓扑编程DNA折纸上编码信号传播（Encoding signal propagation on topology-programmed DNA origami）”为题，于6月17日发表在《自然·化学》（ Nature Chemistry）杂志。
基于DNA折纸系统的拓扑转换与计算
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41557-024-01565-2
05 拓扑手性侧基对螺旋手性主链的精准诱导与调控
拓扑手性是指物体无法通过三维空间的持续形变转换成为其镜像的特性，其不具有传统意义上的手性中心，且具有较高的构型稳定性和多个构象异构体。化学与分子工程学院杨海波教授和王威研究员团队成功构筑了首例以聚苯乙炔为主链的聚拓扑手性[2]索烃，并应用拓扑手性[2]索烃侧基的多重共构象精准调控，实现了主链螺旋的多态手性开关响应。相关研究成果以Inducing and Switching the Handedness of Polyacetylenes with Topologically Chiral [2]Catenane Pendants为题，发表在Angewandte Chemie International Edition杂志。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202408271
· 数学领域
01 Lax对信息神经网络求解可积系统
数学科学学院陈勇教授自2019年提出可积深度学习理念和框架以来，带领团队持续深耕细作、不断探索。近期，陈勇教授和蒲俊才博士开创性地将可积系统的Lax对集成到深度神经网络中，提出适用于可积系统的Lax对信息神经网络（LPNNs），包括LPNN-v1和LPNN-v2。LPNN-v1对于一类可积系统在训练效率方面明显优于标准PINN，LPNN-v2在训练精度方面通常优于标准PINN。LPNNs为研究可积系统的数据驱动局域波解和谱问题，发现未知局域波解、新可积系统甚至是新Lax对提供了崭新的思路、方法和途径。
该成果于5月10日以Lax pairs informed neural networks solving integrable systems为题发表在Journal of Computational Physics上。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jcp.2024.113090
02 构建引力场下欧拉方程的保平衡态保界高精度算法
数学科学学院青年研究员杜洁联合密歇根理工大学的杨扬教授团队最近针对引力场下的欧拉方程数值求解问题，建立了可以同时保持稳态解和维持物理量正性的高精度间断有限元方法。通过避免非物理值可以有效提升方法稳健性，同时可以用较小的计算代价准确捕捉稳态解及其附近小扰动解。
相关成果于5月15日以Well-balanced positivity-preserving high-order discontinuous Galerkin methods for Euler equations with gravitation为题发表于Journal of Computational Physics。数学科学学院青年研究员杜洁为第一作者。
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021999124001268
· 生命科学领域
01 发现先天恐高反应的神经环路
5月3日，生命科学学院袁小兵教授/潘逸萱副研究员团队于期刊Nature Communications发表题为A non-image-forming visual circuit mediates the innate fear of heights in male mice的研究论文，对小鼠先天恐高反应的神经机理进行了深入探讨。该工作构建了研究小鼠先天性恐高的行为学范式，发现视觉是介导恐高反应的主导因素，但恐高反应并不依赖成像视觉，进一步发现小鼠大脑中存在两条神经环路，在调控先天恐高反应中发挥相反的作用。该研究为理解恐高这一重要的生命现象提供了开创性的思路和见解。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-48147-x
新闻链接：
/info/1094/66267.htm
02 植物源光敏色素伴侣蛋白助力哺乳动物基因表达调控
科学家们一直在寻找如何精确控制基因表达的方法，这对于生物合成和基因细胞治疗等领域至关重要。最近的一项研究发现，来自植物的光敏色素伴侣蛋白可以在哺乳动物细胞中发挥重要作用。
6月8日，生命科学学院、上海市调控生物学重点实验室、医学合成生物学研究中心叶海峰研究员团队在Nature Communications期刊发表了题为Exploring plant-derived phytochrome chaperone proteins for light-switchable transcriptional regulation in mammals的研究长文。该研究首次发现植物来源的光敏色素伴侣蛋白在哺乳动物细胞中具备转录激活子活性，进一步开发出了一种新型的光开关转录调控系统（PTRC），为生命科学基础研究和生物医学工程应用研究带来了更大的可能性。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-49254-5
新闻链接：
/info/1094/66684.htm
03 发现灰霉菌通过调控柠檬酸分泌维持氧化还原稳态和致病力
5月30日，生命科学学院分子植物病理与果实品质安全课题组在微生物领域期刊mBio上发表题为The GATA transcription factor BcWCL2 regulates citric acid secretion to maintain redox homeostasis and full virulence in Botrytis cinerea的研究论文，揭示了灰霉菌通过调控柠檬酸分泌维持氧化还原稳态和致病力。
研究发现BcWCL2的缺失不仅会导致灰霉菌光敏表型丧失，而且Δbcwcl2突变菌株表现出柠檬酸分泌减少、侵染垫发育延迟、菌丝穿透能力减弱和致病力降低的表型。总之，BcWCL2可通过调控全局调节因子Bcvel1的表达，影响柠檬酸分泌和氧化还原平衡，进而在灰霉菌生长发育和致病过程中发挥重要作用。
原文链接：
https://doi.org/10.1128/mbio.00133-24
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https://life.ecnu.edu.cn/45/e6/c18135a607718/page.htm
· 地理学领域
01 基于SDGSAT-1卫星夜间微光数据的SDGs指标遥感估算
监测评估联合国可持续发展目标（SDGs）是应对不断加剧的全球性危机的重要手段。目前衡量世界各国SDGs的实践进展仍然面临着巨大挑战，其中，数据和方法缺乏是首要制约因素。
地理科学学院余柏蒗教授团队基于新型的SDGSAT-1卫星数据，提出了SDGSAT-1夜间微光数据去噪方法，并针对SDG指标开发了通电区域识别、灾害损失估算、路灯能耗计算的方法，成功估算了SDG指标7.1.1、11.5.2和子目标7.3，检验了SDGSAT-1数据在估算SDGs指标中的应用能力，也为SDGs的监测评估提供了一种基于遥感的解决思路和方法。相关研究成果发表在Remote Sensing of Environment上。
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425724000907
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https://geo.ecnu.edu.cn/e6/6a/c43207a583274/page.htm
· 生态与环境科学领域
01 农业土壤中抗生素抗性基因-重（类）金属抗性基因的共存证据
前期研究基于抗生素抗性基因（ARGs）和重（类）金属抗性基因（MRGs）丰度之间的相关性，表明ARGs和MRGs可能共存于有机肥施用的农业土壤，但尚缺乏其共存于同一遗传元件的证据。生态与环境科学学院张思宇研究员团队对全球尺度的农业土壤宏基因组进行分析，揭示有机肥施用增加了土壤中ARG-MRG的共存类型，为有机肥施用促进土壤微生物组ARGs和MRGs共选择提供了直接证据。
相关成果以Organic fertilization co-selects genetically linked antibiotic and metal(loid) resistance genes in global soil microbiome为题在Nature Communications在线发表。张思宇研究员为通讯作者，博士研究生刘子腾为论文第一作者。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-49165-5
· 河口海岸学领域
01 流域输沙量减少和海洋风暴加强导致的全球水下三角洲隐性退化
河口海岸学国家重点实验室汪亚平教授团队在气候变化和人类活动双重压力驱动下的三角洲地貌演化研究方面取得新进展，揭示在流域输沙量减少和海洋风暴加强背景下，波浪是水下三角洲侵蚀过程中至关重要的因素，发现四十年来全球水下三角洲普遍存在着隐性退化风险。相关成果近日以Hidden delta degradation due to fluvial sediment decline and intensified marine storms为题发表于Science Advances期刊。
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https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk1698
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Science Advances发表最新研究成果：流域输沙量减少和海洋风暴加强导致的全球水下三角洲隐性退化
02 滨海盐沼湿地高时空分辨率净生态系统CO2交换量估算新方法
滨海湿地生态系统能吸收多少大气中的二氧化碳（CO2），这是面向国家碳中和，实现滨海蓝碳有效管理的重要科学问题之一。近期，河口海岸学国家重点实验室黄颖副研究员团队提出了滨海盐沼湿地高时空分辨率净生态系统CO2交换量的估算方法，实现了滨海盐沼湿地CO2吸收/排放量动态监测由点向面的跨越，相关成果以Capturing the net ecosystem CO2 exchange dynamics of tidal wetlands with high spatiotemporal resolution by integrating process-based and machine learning estimations为题，发表在Agricultural and Forest Meteorology上。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2024.110045
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滨海盐沼湿地高时空分辨率净生态系统二氧化碳交换量估算新方法
03 物理条件对盐沼短期演变格局的塑造作用
河口海岸学国家重点实验室李秀珍研究员团队在盐沼湿地植被格局与关键生态过程相互作用方面取得新进展，揭示了水-沙-地貌共同作用下盐沼先锋植被演变格局在景观水平的空间分异，阐明了物理条件塑造盐沼景观动态多样性的关键机制。相关成果以Short-term evolution pattern in salt marsh landscapes: the importance of physical constraints为题发表于Landscape Ecology。
原文链接：
https://link.springer.com/article/10.1007/s10980-024-01898-w
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物理条件对盐沼短期演变格局的塑造作用
04 破解大规模地理时序数据交互式分析困境：用户驱动的关键帧选取方案
近期，河口海岸学国家重点实验室河口海岸数字孪生团队取得了地理时序数据交互式探索分析的重要进展。相关成果以SalienTime: User-driven Selection of Salient Time Steps for Large-Scale Geospatial Data Visualization为题，发表于ACM Conference on Human Factors in Computing Systems（简称CHI '24）。ACM CHI是人机交互领域最具权威的国际会议之一，被列为CCF A类会议，其H-5指数达到122，Impact Score高达13.7。
本工作所涉及的代码已开源至：
https://github.com/billchen2k/salientime
原文链接：
https://dl.acm.org/doi/10.1145/3613904.3642944
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破解大规模地理时序数据交互式分析困境：用户驱动的关键帧选取方案
· 计算机领域
01 认知症非药物干预研究获ACM CHI 2024最佳论文奖
5月11日-16日，人机交互领域国际顶级学术会议ACM CHI 2024（CCF-A）在美国夏威夷召开。计算机科学与技术学院人机交互课题组孙玉灵博士以第一作者发表了题为Technology-Mediated Non-pharmacological Interventions for Dementia: Needs for and Challenges in Professional, Personalized and Multi-Stakeholder Collaborative Interventions的长文，并荣获“最佳论文奖（Best Paper Award）”。
该研究主要关注以技术为媒介的认知症非药物干预，并从理疗师视角分析了目前干预交互技术在支持专业、个性化、多角色和多方法协同的非药物干预过程中所面临的挑战。
论文链接：
https://dl.acm.org/doi/full/10.1145/3613904.3641977
新闻链接：
http://www.cs.ecnu.edu.cn/1a/b5/c24535a596661/page.htm
· 统计学领域
01 随机森林和神经网络的有机结合
统计学院於州教授及其博士生邱锐、徐顺拓，将随机森林与神经网络有机结合，提出了一种精度更高的回归及分类方法。该方法结合了两种技术的优点，尤其在小样本、高噪音的数据类型中表现出色。通过随机森林生成权重，神经网络能够更准确地拟合复杂函数，并在理论上证明了估计器的极大极小最优收敛速率。这一创新方法不仅提高了预测精度，还为解决导数估计及充分降维等任务提供了新的解决方案。相关论文Neural Networks Meet Random Forests在线发表于统计学期刊Journal of the Royal Statistical Society Series B。
原文链接：
https://academic.oup.com/jrsssb/advance-article-abstract/doi/10.1093/jrsssb/qkae038/7679634
02 基于随机森林的非欧数据回归
统计学院邱锐博士在於州教授及美国伊利诺伊大学香槟分校朱若青副教授的指导下，针对一般度量空间中的复杂数据回归问题进行了深入研究。基于随机森林诱导的自适应权重提出了两种局部非欧回归方法，有效消减了现有方法存在的维数灾难问题，并在大量数值实验中验证了新方法的优良效果。并且详尽给出了估计器的一致性、非渐近收敛速率等理论结果，为复杂数据的分析提供了坚实的理论支撑。
其研究成果Random Forest Weighted Local Fréchet Regression with Random Objects在线发表于机器学习期刊Journal of Machine Learning Research。
原文链接：
https://www.jmlr.org/papers/volume25/23-0811/23-0811.pdf
03 无估算块缺失数据的半监督推断
在半监督框架下，统计学院周勇教授团队研究了高维线性模型中的单个或低维参数进行统计推断问题，其中数据集是一个相对较小的标记块缺失数据集和一个较大的未标记数据集的组合。提出了处理半监督分块缺失数据的张量投影方法，所提出的方法同时利用了标记数据和非标记数据，而不需对缺失观测数据进行任何估算或删除，大大提高数据挖掘的效率。在正则条件下，建立了估计的渐近特性。还研究了低维系数的假设检验等统计推断问题。为了检验理论结果，进行了大量模拟，说明所提出方法的有效性。该方法在阿尔茨海默病神经影像数据上进行了评估，取得有指导意义的结果。
统计学院周勇教授团队相关研究成果发表在机器学习领域期刊Journal of Machine Learning Research。
原文链接：
https://www.jmlr.org/papers/v25/21-1504.html
04 协变量偏移下无需分布假设的预测区间及其在因果推断中的应用
如何为未来的结果变量构建具有覆盖率保证的预测区间是当前统计研究的热点。由于不需要模型假设，共形推断已成为解决这类问题的广受欢迎的统计方法；但当存在协变量偏移时，该方法大多采用数据分割技术，往往导致预测区间更宽和覆盖率不准确。
为此，基于参数化工作模型导出的枢轴量和重抽样方法，统计学院刘玉坤教授团队开发了一种新的共形预测区间构造方法，并用于因果推断。该方法不仅提高了经典方法的预测效率，而且具有近似覆盖率保证和双重稳健性，在医疗诊断、工业自动化等领域具有重要潜在应用价值。相关研究成果发表在统计学期刊Journal of the American Statistical Association。
原文链接：
https://amstat.tandfonline.com/doi/full/10.1080/01621459.2024.2356886
· 体育与健康领域
01 运动干预的性别差异：源于雌激素波动
体育与健康学院刘微娜教授团队在药理学期刊Pharmacological Research发表文章，跳出雌激素作为性激素参与维持性发育的传统视角，重点关注雌激素在神经系统中的作用潜力，解释了神经精神疾病性别差异的激素起源及雌激素类药物在疾病治疗中的作用，提出雌激素作为运动的性别特异性反应的原因之一会影响运动干预的效果。
2022级硕士何文柯和2022级博士章森共同作为本文的第一作者，刘微娜教授、漆正堂副研究员作为本文的通讯作者。
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1043661824001452
来源｜科技处 通联｜王群 编辑｜蒋萱 方卉 校对｜史佳妮 题图｜张文斌 编审｜郭文君
