
上新啦!復(fù)旦大學(xué)科技工作者近期又取得了一系列矚目的成果與突破,小編整理了1月部分科研成果,速速一睹為快!
科研進(jìn)展
數(shù)學(xué)物理領(lǐng)域
1.提出利用零噴注度實(shí)現(xiàn)質(zhì)子三維結(jié)構(gòu)重建
理解質(zhì)子、中子等核子的內(nèi)部三維結(jié)構(gòu),是強(qiáng)相互作用與非微擾量子色動(dòng)力學(xué)研究的核心前沿,但在高能對(duì)撞實(shí)驗(yàn)中精確提取橫動(dòng)量依賴(lài)部分子分布函數(shù)仍面臨顯著的微擾背景干擾挑戰(zhàn)。面對(duì)這一難題,復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系邵鼎煜課題組與合作者提出了一項(xiàng)創(chuàng)新的理論方案。其核心在于引入并利用“零噴注度”這一形狀變量作為精密的“噪聲抑制器”。通過(guò)對(duì)該變量設(shè)定上限,能夠有效抑制中心快度區(qū)域產(chǎn)生初態(tài)輻射,從而凸顯出與質(zhì)子自旋結(jié)構(gòu)相關(guān)的相干量子信息。相關(guān)成果以“Nucleon Tomography with Zero Jettiness”為題,于1月14日發(fā)表于Physical Review Letters。
這項(xiàng)工作為在復(fù)雜對(duì)撞環(huán)境中,清晰地檢驗(yàn)西弗斯函數(shù)符號(hào)改變這一量子色動(dòng)力學(xué)重要現(xiàn)象,提供了切實(shí)可行的理論工具。該理論方案可自然推廣至未來(lái)電子-離子對(duì)撞機(jī)的深度非彈性散射過(guò)程,以及大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的研究中,為全面開(kāi)啟核子三維結(jié)構(gòu)的精密測(cè)量時(shí)代奠定了理論基礎(chǔ)。

圖 RHIC上極化質(zhì)子對(duì)撞產(chǎn)物末態(tài)構(gòu)型與零噴注度示意圖
新聞鏈接:https://phys.fudan.edu.cn/b5/21/c7609a767265/page.htm
原文鏈接:https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/rvgc-sgv7
2.設(shè)計(jì)狄拉克電磁超表面實(shí)現(xiàn)超對(duì)稱(chēng)朗道能級(jí)
狄拉克簡(jiǎn)并及相關(guān)拓?fù)湮飸B(tài)已在電子體系和光子晶體中得到廣泛研究,但其實(shí)現(xiàn)平臺(tái)卻始終受限于系統(tǒng)的特征尺度。針對(duì)上述挑戰(zhàn),復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系/應(yīng)用表面物理全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周磊教授與復(fù)旦大學(xué)未來(lái)信息創(chuàng)新學(xué)院馬少杰青年研究員和孫樹(shù)林研究員合作,成功構(gòu)建了一類(lèi)(Type-I)狄拉克超表面,基于全新設(shè)計(jì),在實(shí)驗(yàn)上以前所未有的精度觀(guān)測(cè)到超對(duì)稱(chēng)朗道能級(jí),并證實(shí)了其對(duì)表面波的拓?fù)洳倏啬芰Α?月15日,相關(guān)成果以“Supersymmetric Landau Levels in Subwavelength Type-I Dirac Metasurfaces”為題發(fā)表于Physical Review Letters。
該工作提出并驗(yàn)證了一種通過(guò)亞波長(zhǎng)超表面實(shí)現(xiàn)一類(lèi)狄拉克簡(jiǎn)并點(diǎn)的方法。通過(guò)非均勻超表面引入人工規(guī)范場(chǎng),在深亞波長(zhǎng)尺度下實(shí)現(xiàn)了對(duì)超對(duì)稱(chēng)朗道能級(jí)模式的精確表征,同時(shí)得益于系統(tǒng)的高度可控性,實(shí)現(xiàn)了對(duì)表面波傳播行為的拓?fù)湔{(diào)控。該方法突破了傳統(tǒng)六角光子晶體的尺度限制,為二維光子體系中的拓?fù)湮锢硌芯颗c器件應(yīng)用開(kāi)辟了新路徑。未來(lái),通過(guò)結(jié)合磁光材料或米共振設(shè)計(jì),該方法可拓展為光學(xué)陳絕緣體,并延伸至更高頻段。

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3.理論預(yù)言一類(lèi)亞鐵磁序量子反?;魻柦^緣體材料
量子反常霍爾效應(yīng)能夠在無(wú)需外加強(qiáng)磁場(chǎng)的條件下實(shí)現(xiàn)量子化、無(wú)耗散的霍爾電導(dǎo),但其目前僅能在極低溫下實(shí)現(xiàn),這使得尋找具有更高相變溫度和更大體能隙的新型量子反?;魻柦^緣體成為拓?fù)洳牧涎芯恐械暮诵奶魬?zhàn)。近日,物理學(xué)系王靖教授課題組首次提出一類(lèi)全新的二維本征量子反?;魻柦^緣體材料: FeTaX2 (X = S, Se, Te) 家族。相關(guān)成果以“FeTaX2: A Ferrimagnetic Quantum Anomalous Hall Insulator”為題,于1月21日發(fā)表于Physical Review Letters。
該工作通過(guò)第一性原理計(jì)算預(yù)測(cè)該材料體系在無(wú)需外加磁場(chǎng)的條件下即可實(shí)現(xiàn)量子化的霍爾電導(dǎo),同時(shí)具備大能隙(0.2-0.4 eV)、高陳數(shù)(C = 2)以及高居里溫度(550 K以上)等關(guān)鍵優(yōu)勢(shì),并進(jìn)一步結(jié)合對(duì)稱(chēng)性指標(biāo)和緊束縛模型等方法分析和闡明了這些優(yōu)勢(shì)背后的物理機(jī)制。該研究組揭示,F(xiàn)eTaX2的優(yōu)秀表現(xiàn)來(lái)源于一種全新的材料設(shè)計(jì)原則:即完全基于d軌道電子的拓?fù)渑c磁性協(xié)同機(jī)制。研究進(jìn)一步指出,F(xiàn)eTaX2本身可視作用Ta對(duì)鐵基超導(dǎo)FeX家族中Fe進(jìn)行半替換得到,與 FeSe 等鐵基超導(dǎo)體在晶格上高度匹配,這一結(jié)構(gòu)上的天然聯(lián)系,為構(gòu)筑拓?fù)?超導(dǎo)異質(zhì)結(jié)、探索手性拓?fù)涑瑢?dǎo)與馬約拉納準(zhǔn)粒子提供了理想平臺(tái)。該工作不僅為高溫量子反?;魻柦^緣體的材料設(shè)計(jì)提供了普適性的設(shè)計(jì)原則,也為未來(lái)低功耗電子學(xué)、量子器件和自旋電子學(xué)的發(fā)展奠定了重要的材料基礎(chǔ)。

圖 (a,c)單層FeTaX2體系的結(jié)構(gòu);(b) 主要對(duì)稱(chēng)性;(d) 晶格場(chǎng)劈裂與電子填充
新聞鏈接:https://phys.fudan.edu.cn/b8/a5/c7609a768165/page.htm
原文鏈接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/5k34-4zyh
4.揭示低維層間反鐵磁體系的磁翻轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象與機(jī)制
反鐵磁體因雜散場(chǎng)弱和快速動(dòng)力學(xué)特性在磁存儲(chǔ)領(lǐng)域展現(xiàn)出重要潛力,尤其是二維范德華反鐵磁體系。但如何在保持反鐵磁態(tài)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)奈爾序方向的切換,成為目前核心挑戰(zhàn)。復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系吳施偉教授團(tuán)隊(duì)與理論物理與信息科學(xué)交叉中心袁喆教授團(tuán)隊(duì)合作,在低維層間反鐵磁體系中報(bào)道了一類(lèi)“Stoner-Wohlfarth反鐵磁體”,相關(guān)成果以“Ferromagnet-like binary switching of a Stoner-Wohlfarth antiferromagnet”為題,于1月28日發(fā)表在Nature。
這類(lèi)材料在外磁場(chǎng)下能夠像鐵磁體一樣展現(xiàn)出確定性的雙穩(wěn)態(tài)整體切換。團(tuán)隊(duì)利用自主開(kāi)發(fā)的多模態(tài)磁光顯微技術(shù)成功捕捉到這一現(xiàn)象,并完善經(jīng)典的磁學(xué)理論框架用以描述其背后的物理機(jī)制。該工作揭示了低維層間反鐵磁體磁化翻轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素與獨(dú)特效應(yīng),為開(kāi)發(fā)新一代低功耗、高速運(yùn)算芯片提供了全新路徑。

新聞鏈接:https://phys.fudan.edu.cn/b9/9e/c7609a768414/page.htm
原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41586-025-10019-9
化學(xué)材料領(lǐng)域
1.提出拓?fù)淠そ缑嫘戮S度,實(shí)現(xiàn)神經(jīng)信號(hào)“物理重編碼”
神經(jīng)信號(hào)的編碼與調(diào)控長(zhǎng)期依賴(lài)分子或外源刺激手段,而作為神經(jīng)信號(hào)物理載體的細(xì)胞膜,其結(jié)構(gòu)與電學(xué)特性如何直接影響神經(jīng)編碼,尚未得到系統(tǒng)性揭示與利用。復(fù)旦大學(xué)智能材料與未來(lái)能源創(chuàng)新學(xué)院/聚合物分子工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室步文博教授、劉艷顏青年研究員與合作者,突破傳統(tǒng)思路,創(chuàng)新性地提出“細(xì)胞膜界面拓?fù)涔こ獭毙虏呗?,成功?shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)信號(hào)的“物理重編碼”。研究成果以“Topology of the Cell Membrane Interface for the Physical Re-Encoding of Neural Signals”為題,于1月7日發(fā)表于Journal of the American Chemical Society。
研究人員巧妙設(shè)計(jì)了Au@PDA納米棒作為“膜結(jié)構(gòu)編輯工具”,該特殊結(jié)構(gòu)可利用化學(xué)鍵緊密貼合在神經(jīng)元膜表面,形成穩(wěn)定的拓?fù)鋸?fù)合界面,相當(dāng)于在神經(jīng)元電路中“嵌入”耦合電容和串聯(lián)電阻,顯著改變膜的電學(xué)特性,并誘導(dǎo)神經(jīng)元發(fā)生與可塑性相關(guān)的適應(yīng)性調(diào)整,從物理層面持續(xù)降低神經(jīng)元的興奮性。該技術(shù)在動(dòng)物模型中展現(xiàn)出顯著的治療潛力。這項(xiàng)創(chuàng)新工作不僅驗(yàn)證了通過(guò)拓?fù)浣缑婀こ讨苯印拔锢碇鼐幋a”神經(jīng)信號(hào)的可行性,更提供了神經(jīng)調(diào)控策略從 “離子通道靶向” 邁向 “膜結(jié)構(gòu)工程” 拓展的新維度,為發(fā)展新一代神經(jīng)調(diào)控工具、高性能腦機(jī)接口及神經(jīng)疾病治療技術(shù)開(kāi)辟了全新的物理干預(yù)路徑。

圖 Au@PDA與神經(jīng)元之間的拓?fù)淠そ缑鎸?shí)現(xiàn)神經(jīng)信號(hào)物理重編碼
新聞鏈接:https://icome.fudan.edu.cn/b3/b9/c49277a766905/page.htm
原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.5c17879
2.精密神經(jīng)修復(fù)的無(wú)線(xiàn)自卷曲生物可吸收神經(jīng)接口
在體內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)操控、形態(tài)自適應(yīng)并在完成治療后自然降解的新型神經(jīng)接口,成為神經(jīng)精準(zhǔn)治療領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。然而,如何在保證器件力學(xué)順應(yīng)性的同時(shí),實(shí)現(xiàn)對(duì)局灶性神經(jīng)區(qū)域的穩(wěn)定包覆及多模態(tài)治療功能,仍是亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)與工程問(wèn)題。針對(duì)上述挑戰(zhàn),光電研究院宋恩名課題組提出并實(shí)現(xiàn)了自卷曲、生物可吸收的雙穩(wěn)態(tài)神經(jīng)接口(self-wrapping bistable, SWB neural interface),用于精密神經(jīng)損傷的無(wú)線(xiàn)多模態(tài)治療。相關(guān)成果以“A self-wrapping, bioresorbable neural interface for wireless multimodal therapy of localized peripheral nerve injury”為題,于1月9日發(fā)表于Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America。
該器件基于應(yīng)力梯度驅(qū)動(dòng)的超薄SiNx雙層結(jié)構(gòu),在觸發(fā)后可由平面狀態(tài)自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S卷曲結(jié)構(gòu),從而對(duì)不同直徑的外周神經(jīng)實(shí)現(xiàn)溫和而穩(wěn)定的包覆。在功能集成方面,該神經(jīng)接口引入MXene光熱層與藥物負(fù)載模塊,構(gòu)建了無(wú)線(xiàn)近紅外觸發(fā)的光熱治療與藥物釋放相結(jié)合的多模態(tài)治療體系,實(shí)現(xiàn)了對(duì)神經(jīng)修復(fù)過(guò)程的時(shí)空精準(zhǔn)調(diào)控。該工作在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、力學(xué)機(jī)制及治療策略層面實(shí)現(xiàn)了有機(jī)融合,為下一代微創(chuàng)、智能神經(jīng)接口的發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。

圖 自卷曲雙穩(wěn)態(tài)神經(jīng)接口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作原理
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原文鏈接:https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2521817123
3.突破傳統(tǒng)芯片硅基研究范式、率先提出并制備“纖維芯片”
長(zhǎng)期以來(lái),纖維系統(tǒng)的集成普遍依賴(lài)連接硬質(zhì)芯片電路板,穿戴舒適性差、連接不穩(wěn)定、體內(nèi)植入安全性風(fēng)險(xiǎn)大。針對(duì)這一科學(xué)問(wèn)題,復(fù)旦大學(xué)纖維電子材料與器件研究院、高分子科學(xué)系、先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)室、聚合物分子工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室彭慧勝、陳培寧團(tuán)隊(duì)突破傳統(tǒng)芯片硅基研究范式率先提出并制備“纖維芯片”。在彈性的高分子纖維內(nèi)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集成電路,成功將供電、傳感、顯示、信號(hào)處理等多功能集成于一根纖維之內(nèi),為纖維電子系統(tǒng)開(kāi)辟全新的集成路徑。該成果以“Fibre integrated circuits by multilayered spiral architecture”為題,于1月22日發(fā)表于Nature。
研究團(tuán)隊(duì)先后攻克了高分子表面平整化、耐溶劑侵蝕、形變下電路穩(wěn)定等多個(gè)技術(shù)難題,最終成功制備出具有信息處理功能的“纖維芯片”。其不僅保持了纖維柔軟、可編織的本征特性,更實(shí)現(xiàn)了電阻、電容、二極管、晶體管等電子元件的高精度互連,光刻精度達(dá)到了實(shí)驗(yàn)室級(jí)光刻機(jī)最高水平。這意味著,基于“纖維芯片”,未來(lái)可將發(fā)光、傳感等模塊直接集成在一根纖維上,形成無(wú)需外接設(shè)備的全閉環(huán)系統(tǒng),甚至實(shí)現(xiàn)自供能,有望為腦機(jī)接口、電子織物、虛擬現(xiàn)實(shí)等新興產(chǎn)業(yè)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

圖 在單根纖維上實(shí)現(xiàn)多功能一體化集成的示意圖和實(shí)物照片
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原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41586-025-09974-0
地球科學(xué)領(lǐng)域
1.大氣觀(guān)測(cè)為全球氫氟碳化物差異化減排策略制定提供關(guān)鍵依據(jù)
針對(duì)強(qiáng)效溫室氣體氫氟碳化物(HFC)排放缺乏準(zhǔn)確的長(zhǎng)時(shí)間排放結(jié)果及全球HFCs排放增長(zhǎng)的區(qū)域貢獻(xiàn)劃分不清等問(wèn)題,大氣與海洋科學(xué)系姚波教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合浙江大學(xué)方雪坤教授團(tuán)隊(duì)及多所國(guó)內(nèi)外科研單位,利用中國(guó)10個(gè)站點(diǎn)十余年連續(xù)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù),結(jié)合FLEXPART粒子擴(kuò)散模型與貝葉斯反演框架,獲得了2011-2021年中國(guó)九種主要HFCs的逐年排放量及空間分布,發(fā)現(xiàn)中國(guó)不同HFCs排放呈現(xiàn)顯著差異化趨勢(shì),且2017年以后反演得出的HFCs排放量比國(guó)家清單低1.2億噸二氧化碳當(dāng)量/年,相當(dāng)于反演排放估算值的78.3%。相關(guān)研究成果以“Estimation of hydrofluorocarbon emissions from China and other non-Annex I countries”為題,于1月28日發(fā)表于Nature Geoscience。
該研究成果為《蒙特利爾議定書(shū)》履約評(píng)估提供了重要科學(xué)支撐,為全球差異化減排策略制定提供了關(guān)鍵依據(jù)。

圖 中國(guó)HFCs的CO?當(dāng)量排放的清單對(duì)比,包含本研究、國(guó)家清單和 EDGAR v8.0清單在2012、2014及2017、2018、2020、2021年的估算結(jié)果
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原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41561-025-01908-9
信息領(lǐng)域
1.復(fù)旦×創(chuàng)智孵化創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)「模思智能」,語(yǔ)音模型上新了
多人說(shuō)話(huà)場(chǎng)景的語(yǔ)音轉(zhuǎn)錄是語(yǔ)音識(shí)別領(lǐng)域的落地痛點(diǎn)問(wèn)題。1月1日,由復(fù)旦大學(xué)計(jì)算與智能創(chuàng)新學(xué)院、上海創(chuàng)智學(xué)院教授邱錫鵬擔(dān)任首席科學(xué)家的模思智能發(fā)布了多說(shuō)話(huà)人自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別(ASR)模型 MOSS-Transcribe-Diarize,不但可以語(yǔ)音轉(zhuǎn)文字,還可以將音頻片段與對(duì)話(huà)中不同的說(shuō)話(huà)者關(guān)聯(lián)起來(lái),性能超過(guò)了 GPT-4o、Gemini、豆包等一眾模型。
語(yǔ)音處理目前面臨一個(gè)經(jīng)典且極具挑戰(zhàn)的問(wèn)題:SATS,即「帶說(shuō)話(huà)人歸屬和時(shí)間戳的轉(zhuǎn)錄」。MOSS-Transcribe-Diarize 一掃現(xiàn)有 SATS 方案的不足,一舉解決了三大核心瓶頸,即長(zhǎng)上下文窗口受限、長(zhǎng)時(shí)記憶脆弱和缺乏原生時(shí)間戳。其支持 128K 的長(zhǎng)上下文窗口,可以一次性輸入并處理長(zhǎng)達(dá) 90 分鐘的音頻,突出了復(fù)雜場(chǎng)景下的抗干擾能力。在 AISHELL-4、Podcast、Movies 等多個(gè)語(yǔ)音基準(zhǔn)測(cè)試中,模型均取得了業(yè)界最優(yōu)(SOTA)的整體表現(xiàn)。

圖 影視劇背景下該模型實(shí)現(xiàn)了最低的 CER(字錯(cuò)誤率)與 cpCER(最優(yōu)排列字錯(cuò)誤率)、最佳的 Δcp 指標(biāo)(說(shuō)話(huà)人分離性能)
2.實(shí)現(xiàn)0.64nm等效電容厚度柵介質(zhì)集成
原子層半導(dǎo)體因原子級(jí)厚度和高遷移率被視為延續(xù)摩爾定律的關(guān)鍵候選材料,但其惰性范德華界面難以生長(zhǎng)高質(zhì)量超薄高介電常數(shù)介質(zhì),使得將其整合進(jìn)現(xiàn)有的CMOS工藝面臨嚴(yán)峻阻礙。針對(duì)這一重大關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,復(fù)旦大學(xué)集成電路與微納電子創(chuàng)新學(xué)院周鵬-劉春森團(tuán)隊(duì)提出了一種面向CMOS兼容的單原子層半導(dǎo)體與超薄介質(zhì)集成策略,相關(guān)成果以“Wafer-scale monolayer dielectric integration on atomically thin semiconductors”為題,于1月12日發(fā)表于Nature Materials。
通過(guò)原位誘導(dǎo)單層半導(dǎo)體均勻氧化,與本征氧化的Si/SiO2類(lèi)似,將惰性的單原子層材料構(gòu)筑為晶圓級(jí)超薄介質(zhì),實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體與高介電常數(shù)柵介質(zhì)的高良率集成,并成功將電容等效厚度(CET)降至0.64 nm,顯著低于國(guó)際器件與系統(tǒng)路線(xiàn)圖2 nm節(jié)點(diǎn)對(duì)柵介質(zhì)CET的要求(< 1 nm),為未來(lái)先進(jìn)制程下的器件微縮預(yù)留了充足的性能空間。該成果為在原子層半導(dǎo)體上原位集成超低CET介質(zhì)提供了一種極具潛力的技術(shù)路徑。

圖(a)晶圓級(jí)單層MoS2向MoO3轉(zhuǎn)化的光學(xué)圖片;(b)單層MoO3的CET統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù);(c)單層MoO3與超薄HfO2集成的TEM圖;(d)不同CET下MoO3/HfO2疊層的漏電流密度統(tǒng)計(jì)。
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原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41563-025-02445-x
3.首次實(shí)現(xiàn)二維電子器件的太空在軌驗(yàn)證
增加屏蔽層或采用冗余加固電路是目前太空通信中主流的抗輻射方案,但這也會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)體積增大、重量上升、功耗攀升等代價(jià)。復(fù)旦大學(xué)集成芯片與系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室集成電路與微納電子創(chuàng)新學(xué)院周鵬、馬順利研究團(tuán)隊(duì)研制“青鳥(niǎo)”原子層半導(dǎo)體抗輻射射頻通信系統(tǒng),原子層級(jí)薄的二維半導(dǎo)體材料會(huì)積累最小的輻射誘導(dǎo)損傷,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)空間輻射免疫。依托“復(fù)旦一號(hào)”(瀾湄未來(lái)星)衛(wèi)星平臺(tái),團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)基于二維電子器件與系統(tǒng)的在軌驗(yàn)證,系統(tǒng)在軌運(yùn)行9個(gè)月后,其傳輸數(shù)據(jù)的誤碼率仍低于10-8,展現(xiàn)出優(yōu)異的抗輻射性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。相關(guān)成果以“Radiation-tolerant atomic-layer-scale RF system for spaceborne communication”為題,于1月29日,發(fā)表于Nature。
“超長(zhǎng)壽命”與“超低功耗”的雙重優(yōu)勢(shì),為二維電子系統(tǒng)在深空探測(cè)、高軌衛(wèi)星等空間任務(wù)中帶來(lái)了獨(dú)特競(jìng)爭(zhēng)力。新一代抗輻射電子系統(tǒng),不僅有望支撐下一代衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、深空探測(cè)等重大工程,也將為我國(guó)在新一代空間信息基礎(chǔ)設(shè)施中贏(yíng)得先機(jī)。

圖 空間輻射免疫概念圖
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科學(xué)智能領(lǐng)域
1.提出3D數(shù)字器官重構(gòu)新算法
理解組織結(jié)構(gòu)的3D復(fù)雜性是解析生物功能的關(guān)鍵,但現(xiàn)有空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)主要受限于二維觀(guān)測(cè)與Z軸稀疏采樣,難以連續(xù)、完整地重建器官尺度的三維基因表達(dá)與細(xì)胞互作結(jié)構(gòu)。復(fù)旦大學(xué)類(lèi)腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院馮建峰/原致遠(yuǎn)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所趙屹團(tuán)隊(duì),發(fā)展了一種全新的計(jì)算框架SpatialZ。相關(guān)成果以“Bridging the Dimensional Gap from Planar Spatial Transcriptomics to 3D Cell Atlases”為題,于2025年12月31日,發(fā)表于Nature Methods。
該框架基于細(xì)胞微環(huán)境連續(xù)性假設(shè),融合最優(yōu)傳輸理論,在稀疏的真實(shí)切片間生成虛擬切片(Virtual Slices),實(shí)現(xiàn)了從離散2D切片到密集3D圖譜的重構(gòu)。同時(shí),基于該突破性框架,研究團(tuán)隊(duì)收集公開(kāi)數(shù)據(jù)集,利用稀疏采樣的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),成功構(gòu)建了包含超3800萬(wàn)個(gè)細(xì)胞基因表達(dá)和三維坐標(biāo)的數(shù)字鼠腦。這是首個(gè)具有單細(xì)胞分辨率的空間三維大腦參考系(3D Reference Atlas),為生命科學(xué)領(lǐng)域提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的組學(xué)數(shù)字器官模型,為解析大腦的復(fù)雜空間組織提供了統(tǒng)一的參考系統(tǒng)。

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生命醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
1.揭示SIRT3-SARM1信號(hào)軸通過(guò)軸突變性調(diào)控糖尿病神經(jīng)病變的新機(jī)制
糖尿病周?chē)窠?jīng)病變的核心病理特征是SARM1介導(dǎo)的軸突變性,但在高血糖微環(huán)境下其被精準(zhǔn)激活背后的翻譯后修飾機(jī)制尚不明晰。 復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院余巍課題組首次揭示了高血糖環(huán)境下,線(xiàn)粒體去乙?;窼IRT3通過(guò)去除SARM1 K641位點(diǎn)的乙酰化修飾,從而激活其N(xiāo)ADase活性,加劇神經(jīng)變性的新機(jī)制,為DPN的干預(yù)提供了潛在的分子靶點(diǎn)。其研究成果以“Hyperglycemia Promotes SIRT3-Mediated Deacetylation of SARM1 to Exacerbate Diabetic Peripheral Neuropathy in Mice”為題,于1月9日發(fā)表于Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America。
本研究不僅深入闡明了SIRT3-SARM1軸在糖尿病神經(jīng)損傷中的分子調(diào)控邏輯,還鑒定了調(diào)控SARM1功能的全新翻譯后修飾位點(diǎn)。這一發(fā)現(xiàn)提示,開(kāi)發(fā)針對(duì)SIRT3-SARM1相互作用的抑制劑,或通過(guò)藥理手段維持K641位點(diǎn)的乙?;?,可能成為治療糖尿病周?chē)窠?jīng)病變的新策略。

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2.聯(lián)合開(kāi)發(fā)無(wú)標(biāo)記、非接觸腫瘤邊界實(shí)時(shí)可視化技術(shù)助力肝腫瘤術(shù)中精準(zhǔn)導(dǎo)航
在外科手術(shù)中實(shí)現(xiàn)術(shù)中實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確判斷腫瘤邊界至關(guān)重要,但現(xiàn)有依賴(lài)醫(yī)生肉眼判斷或術(shù)中病理檢查的方法在速度、覆蓋范圍和實(shí)時(shí)性方面均存在顯著局限。近日,復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系張凡教授、藥學(xué)院何海生青年副研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院副院長(zhǎng)欽倫秀教授/朱文偉主任醫(yī)師團(tuán)隊(duì),成功研發(fā)了一種無(wú)需注射任何造影劑的術(shù)中實(shí)時(shí)腫瘤邊界可視化新技術(shù),即組織自發(fā)熒光近紅外成像技術(shù)(Tissue Autofluorescence NIR-II Imaging,TANI)。相關(guān)研究成果以“Label-free tissue NIR-II autofluorescence imaging for visualization of human liver malignancy”為題,于1月20日發(fā)表于Nature Biomedical Engineering。
該技術(shù)通過(guò)利用組織內(nèi)源性熒光物質(zhì)在近紅外二區(qū)(NIR-II,1000-1700 nm)的信號(hào)差異,實(shí)現(xiàn)了多種肝臟惡性腫瘤邊界的清晰、高對(duì)比度可視化,并有效避免了血液和膽汁污染、肝硬化背景以及良性病灶帶來(lái)的干擾。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步于多例患者體內(nèi)驗(yàn)證了該技術(shù)在外科手術(shù)導(dǎo)航中的應(yīng)用潛力,為肝臟惡性腫瘤的精準(zhǔn)切除提供了全新的臨床輔助手段。

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