封面圖以NASICON型電解質(zhì)骨架保留的鋰鈉離子交換為例, 借由離子交換過程中的結(jié)構(gòu)延續(xù)與離子重構(gòu), 展現(xiàn)固態(tài)電解質(zhì)在組成設(shè)計與結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的重要科學(xué)內(nèi)涵. 詳見段瑩瑩等人文.

悅讀科學(xué)

冰期消失的大氣CO2藏到了哪里?——來自南大洋深海的新線索

黃璜, 于際民

終結(jié)“數(shù)據(jù)孤島”: AlphaEarth重構(gòu)地球智能數(shù)據(jù)底座

夏永奇, 冉有華, 李新

新型人工非范德華超晶格實現(xiàn)超高電導(dǎo)率和優(yōu)異電磁屏蔽性能

趙麒, 楊樹斌

固態(tài)電解質(zhì)專題

編者按

固態(tài)電解質(zhì): 全固態(tài)電池的核心突破與發(fā)展展望

黃富強(qiáng)

進(jìn)展

機(jī)器學(xué)習(xí)輔助的固體電解質(zhì)離子輸運機(jī)制研究進(jìn)展

徐靖卓, 陳熙卓, 龐越鵬, 鄭時有

本文首先介紹了現(xiàn)有固體電解質(zhì)的離子輸運性質(zhì)和機(jī)制, 并闡述了機(jī)器學(xué)習(xí)在材料科學(xué)中的研究范式, 包括核心算法、數(shù)據(jù)庫及描述符; 隨后從實驗數(shù)據(jù)驅(qū)動和理論計算驅(qū)動兩個方面, 系統(tǒng)總結(jié)了機(jī)器學(xué)習(xí)如何加速高性能固體電解質(zhì)的篩選與設(shè)計, 并展望了未來的發(fā)展方向.

電解液設(shè)計: 超越Debye-Hückel理論的新進(jìn)展

李清源, 張昊, 徐吉健

本文突破傳統(tǒng)電化學(xué)理論局限, 提出“液態(tài)馬德隆勢”新框架, 揭示電解液中電極電勢的重構(gòu)機(jī)制. 闡述離子對網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、溶劑分子設(shè)計與鋰鹽分子工程協(xié)同優(yōu)化策略, 結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)與原位表征技術(shù), 建立電解液理性設(shè)計新范式,為高能量密度電池開發(fā)奠定科學(xué)基礎(chǔ).

硫化物基固態(tài)鋰金屬電池負(fù)極界面工程的研究進(jìn)展

魏君, 陳楠, 陳人杰

硫化物基固態(tài)鋰金屬電池因其高能量密度和優(yōu)異的安全性而備受關(guān)注, 但負(fù)極界面不穩(wěn)定性嚴(yán)重阻礙了其發(fā)展.本文系統(tǒng)討論了硫化物基固態(tài)鋰金屬電池中的失效機(jī)制對于負(fù)極界面惡化的影響, 并綜述了當(dāng)前優(yōu)化策略的研究進(jìn)展, 為其相關(guān)研究提供更加全面的參考.

段瑩瑩, 梁一林, 陳俊超, 張果泰, 吳藝弘, 湯衛(wèi)平, 孫淑英

本文系統(tǒng)綜述復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)研究進(jìn)展, 聚焦多相協(xié)同設(shè)計突破單獨單組分材料局限. 主要介紹填充結(jié)構(gòu)(填料形態(tài)離子滲流路徑)、層狀結(jié)構(gòu)(分區(qū)適配電極)兩類結(jié)構(gòu), 協(xié)同解決高離子電導(dǎo)率、機(jī)械強(qiáng)度與界面兼容性等核心問題. 展望了材料創(chuàng)新未來方向, 為全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化提供理論支撐.

評述

動態(tài)鍵驅(qū)動的自修復(fù)聚合物電解質(zhì): 分子結(jié)構(gòu)設(shè)計與表征分析

林文杰, 高強(qiáng), 陳岱岱, 張峰華, 卞海林, 黃丹茹, 裴非, 黃云輝

動態(tài)鍵驅(qū)動的自愈合聚合物電解質(zhì)(SHPEs)通過可逆動態(tài)鍵斷裂重組機(jī)制, 突破傳統(tǒng)聚合物電解質(zhì)機(jī)械損傷修復(fù)與界面穩(wěn)定的技術(shù)瓶頸. 本綜述旨在從動態(tài)鍵的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計和自修復(fù)表征分析技術(shù)兩方面出發(fā), 為自修復(fù)聚合物電解質(zhì)的設(shè)計和優(yōu)化提供指導(dǎo).

無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)中的晶格動力學(xué)行為

官朝紅, 蔡任宇, 余湛, 符予成, 歐陽潤昕, 朱虹

本文系統(tǒng)綜述了晶格動力學(xué)方法在無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)多性能協(xié)同設(shè)計中的研究進(jìn)展. 晶格動力學(xué)從原子尺度揭示了穩(wěn)定性與離子擴(kuò)散的內(nèi)在機(jī)制, 為實現(xiàn)協(xié)同性能提升提供了新途徑. 文章展望了機(jī)器學(xué)習(xí)輔助的晶格動力學(xué)研究,為電解質(zhì)設(shè)計提供了創(chuàng)新思路.

孫德業(yè), 胡磊, 張增奇, 韓鵬獻(xiàn), 馬君, 董杉木, 崔光磊

硫化物固態(tài)電解質(zhì)膜的制備技術(shù)對于加快實現(xiàn)全固態(tài)鋰電池的應(yīng)用至關(guān)重要. 本文深入剖析了硫化物固態(tài)電解質(zhì)膜的濕法和干法制備技術(shù), 分析了兩種技術(shù)各自面臨的挑戰(zhàn)與解決策略, 并對兩種技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望, 這為促進(jìn)全固態(tài)電池發(fā)展提供了重要思路.

王楠, 趙寧, 郭向欣

本綜述聚焦于超薄固態(tài)電解質(zhì)在高能量密度全固態(tài)鋰電池中的研究進(jìn)展, 系統(tǒng)梳理了氧化物、硫化物及復(fù)合電解質(zhì)三大體系的材料特性、制備工藝及界面優(yōu)化策略, 分析電解質(zhì)在性能提升與應(yīng)用中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)與發(fā)展趨勢, 為實現(xiàn)高能量密度固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化提供參考.

任義, 李志勇, 付佳龍, 劉帥, 郭新

高安全性的固態(tài)電池被廣泛視為下一代能源存儲技術(shù),全球主要國家和地區(qū)正加速推進(jìn)其基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程.本文系統(tǒng)總結(jié)了聚合物基固態(tài)鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展, 深入分析核心技術(shù)難題及應(yīng)對策略, 展望未來發(fā)展趨勢,旨在為新一代鋰電技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用提供參考.

“2024年度中國科學(xué)十大進(jìn)展”解讀

觀點

手性引力子模在分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)中的實驗觀測

杜瑞瑞

本文介紹了南京大學(xué)團(tuán)隊及其合作者在分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)中實驗觀測到手性引力子模的突破性進(jìn)展. 研究以砷化鎵量子阱為平臺, 利用極低溫強(qiáng)磁場下的共振非彈性偏振光散射技術(shù), 揭示了手性引力子作為集體激發(fā)的新型準(zhǔn)粒子. 這一發(fā)現(xiàn)不僅為量子引力子在凝聚態(tài)系統(tǒng)中的研究開辟了新路徑, 也為理解幾何在分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)中的作用及其與廣義相對論和量子力學(xué)的統(tǒng)一提供了實驗依據(jù).

基于聚結(jié)型能量轉(zhuǎn)換器的錒系輻射光伏微核電池

王殳凹, 馬余剛

微核電池憑借核衰變供能, 具有超長壽命與極強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性, 是深空、深海等極端場景的理想微能源. 然而,傳統(tǒng)輻射光伏微核電池因“放射源-閃爍體-光伏電池”堆疊架構(gòu)存在嚴(yán)重的能量自吸收問題, 導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率極低. 2024年, 我國科研團(tuán)隊提出“聚結(jié)型能量轉(zhuǎn)換器”架構(gòu), 通過在分子級別耦合錒系核素與閃爍體, 從根本上抑制了自吸收效應(yīng). 該技術(shù)將衰變能轉(zhuǎn)化為光能的效率提升近8000倍, 并實現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的總能量轉(zhuǎn)換效率.

香山科學(xué)會議專欄

觀點

冰巨星環(huán)繞探測任務(wù)設(shè)想

楊孟飛, 王赤, 高峰, 白梵露, 李暉, 王宇賢, 孟文沁, 王彤

冰巨星及其衛(wèi)星蘊(yùn)含著巨大的科學(xué)價值, 開展環(huán)繞探測將填補(bǔ)空間物理、空間天文和行星科學(xué)等方面的諸多空白,有助于解決太陽系形成與演化、宇宙起源和生命起源等重大基礎(chǔ)科學(xué)問題. 本文提出了可行的冰巨星環(huán)繞探測任務(wù)設(shè)想和亟需攻關(guān)的關(guān)鍵技術(shù), 可為后續(xù)冰巨星環(huán)繞探測任務(wù)的論證工作提供有益的參考.

評述

生命科學(xué)

薛梓鑫, 杜春梅

鏈霉菌抗生素的合成過程受復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的控制. 本文系統(tǒng)梳理了AfsR-AfsS雙組分系統(tǒng)在不同鏈霉菌中調(diào)控抗生素合成的多種模式和分子機(jī)制. 從結(jié)構(gòu)域構(gòu)成出發(fā),闡明了其參與抗生素合成、應(yīng)激響應(yīng)和分化發(fā)育等細(xì)胞過程的重要調(diào)控地位, 強(qiáng)調(diào)了靶向該系統(tǒng)通路可以提升特定抗生素的產(chǎn)量和發(fā)現(xiàn)新抗生素.

姚蘇宸, 單驥, 胡理, 呂雪靖

隨著人工智能的快速發(fā)展, 人機(jī)協(xié)作日益普及, 深刻改變了社會互動模式. 本文梳理合作研究的經(jīng)典范式, 提出涵蓋策略構(gòu)建、行為執(zhí)行和結(jié)果評估與學(xué)習(xí)的三階段合作框架, 比較人際與人機(jī)合作在行為模式和機(jī)制上的異同,為優(yōu)化人機(jī)協(xié)作提出多維建議.

醫(yī)學(xué)科學(xué)

徐苗苗, 閆冰, 劉穎, 王成碩

本文系統(tǒng)梳理空氣微塑料的檢測方法及吸入暴露特征, 揭示不同類別微塑料對呼吸系統(tǒng)過敏性疾病的多重影響.重點解析其對氣道屏障破壞、炎癥激活、免疫細(xì)胞功能及鼻腔微生物群調(diào)控的作用機(jī)制, 為理解致敏過程與指導(dǎo)環(huán)境健康防控提供科學(xué)依據(jù).

論文

醫(yī)學(xué)科學(xué)

馬歡歡, 王紅娟, 陳歡, 侯宏衛(wèi), 胡清源

該研究借助DSS誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎模型, 揭示了煙堿和槲皮素組合的作用機(jī)制: (1) 逆轉(zhuǎn)臨床和組織病理學(xué)損傷;(2) 通過改善腸道菌群-代謝物軸, 豐富有益菌群、抑制促炎菌群, 并部分恢復(fù)短鏈脂肪酸水平; (3)通過上調(diào)ZO-1/MUC2表達(dá), 增強(qiáng)腸屏障完整性; (4) 主要抑制PI3K/AKT和NF-κB信號通路, 顯著緩解潰瘍性結(jié)腸炎.

整合多腫瘤生物標(biāo)志物速度分析和機(jī)器學(xué)習(xí)的肺結(jié)節(jié)惡性轉(zhuǎn)化早期檢測: 一項中國人群的大隊列研究

劉銘濤, 劉雨婷, 胡海圣, 程章愷, 鄭月影, 廖慧昭, 方艷婷, 王清, 劉思彤, 潘慶軍, 鄭佩燕, 孫寶清

本研究整合多腫瘤生物標(biāo)志物速度分析與機(jī)器學(xué)習(xí), 在中國12459人的大隊列中開發(fā)了生物標(biāo)志物速度指數(shù)(BVI).BVI通過動態(tài)監(jiān)測血清標(biāo)志物變化, 較傳統(tǒng)靜態(tài)方法提前5.8個月識別肺結(jié)節(jié)惡性轉(zhuǎn)化(AUC0.892), 聯(lián)合兩階段算法可提升敏感性至95.8%, 減少不必要檢查, 為肺癌早期篩查提供創(chuàng)新動態(tài)框架.

材料科學(xué)與工程

簡易可控合成中空多孔Co3O4/CeO2納米籠作為p-n結(jié)雜化材料以增強(qiáng)CO氣敏性

蘇琳琳, 何楊, 劉杭松, 盧龍, 陳超, 徐敏, 楊剛, 龍琭璐

面向工業(yè)廢氣與密閉空間CO監(jiān)測需求, 本研究采用ZIF-67模板法簡易制備中空多孔p-n異質(zhì)結(jié)Co3O4/CeO2材料.該策略同步實現(xiàn)形貌構(gòu)筑與異質(zhì)結(jié)優(yōu)化, 突破傳統(tǒng)半導(dǎo)體傳感器性能瓶頸. 所獲材料憑借中空結(jié)構(gòu)加速氣體擴(kuò)散與精準(zhǔn)調(diào)控的p-n協(xié)同效應(yīng), 顯著提升CO響應(yīng)靈敏度, 為高性能金屬氧化物傳感器設(shè)計提供了新思路

《科學(xué)通報》是中國科學(xué)院主管、中國科學(xué)院和國家自然科學(xué)基金委員會共同主辦的綜合性中文學(xué)術(shù)期刊，致力于快速報道自然科學(xué)各學(xué)科基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究的最新研究動態(tài)、消息、進(jìn)展, 點評研究動態(tài)和學(xué)科發(fā)展趨勢。

• 旬刊，每10天出版1期；

• 欄目：進(jìn)展、評述、快訊、論文、觀點、科技前沿、科學(xué)訪談、亮點述評、悅讀科學(xué)等；

• 中國科學(xué)院文獻(xiàn)情報中心分區(qū)表綜合性大類1區(qū)TOP期刊；

• 中國科技期刊卓越行動計劃領(lǐng)軍期刊；

• 《中國科技論文與引文數(shù)據(jù)庫》和《中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫》的源期刊，同時被EI、ESCI和Scopus等收錄；

• 期刊官網(wǎng)：http://csb.scichina.com.

轉(zhuǎn)載、投稿請留言

| 關(guān)注科學(xué)通報 | 了解科學(xué)前沿