质子交换膜燃料电池以其高能量转换效率、零排放等优势, 成为构建未来氢电社会的关键电化学转换装置, 在交通运输、分布式发电等领域展现出巨大应用潜力. Pt基合金催化剂可在显著降低贵金属Pt负载量的同时, 大幅提升催化活性, 成为燃料电池领域的重点突破方向. 然而, 在阴极强氧化、高电位的苛刻工况下, 合金催化剂会发生复杂的衰减过程, 严重制约了燃料电池的长期运行稳定性. 深入揭示这些衰减过程的微观机制, 对突破燃料电池寿命限制、加速全球能源转型具有重要意义. 封面图像生动呈现了膜电极中PtCo合金催化剂的衰减机制和影响: 部分颗粒溶解导致尺寸缩小直至消失; 同时Oswald熟化使颗粒粗化, 活性比表面积下降; 溶解的金属离子向膜内迁移, 造成催化剂流失; 引发的后续化学反应还会破坏质子膜“长城”般分隔阴阳极的功能, 最终导致电池性能衰退. 详见郝明晟等人文(p289).
悦读科学
郭雨尘, 杨硕
韩相和, 陈辉, 高鸿钧
张启蒙, 杨成浩
王丹赫, 马红梅, 史贵涛
亮点述评
程海
单细胞分析与空间组学专题
特邀编辑:朱志
进展
基于质谱分析的单细胞代谢组学研究进展
夏丹丹, 江德臣
细胞异质性是组成生物系统多样性和复杂性的关键因素. 基于质谱的单细胞代谢组学分析迅速发展, 成为探索细胞异质性的有力工具. 本文聚焦于质谱成像和毛细管原位取样直接电喷雾质谱两种技术近年来在单细胞代谢组学中的进展及应用, 并对尚存的挑战进行探讨.
评述
微流控芯片单细胞分泌分析技术研究进展
陈映汶, 陆瑶
细胞分泌是最基本且关键的生命功能之一, 解析其异质性对于揭示生命系统调控机制和推动精准医学发展具有重要意义. 本文介绍了近年来基于微流控芯片的代表性单细胞分泌分析技术, 综述其最新研究进展及在基础生物学和临床医学中的应用, 并展望了发展趋势.
空间多组学技术研究进展
张闻一, 黄星烨, 何立勇, 赵祥伟
本文从空间单组学出发, 梳理了基于荧光显微成像、质谱成像、质谱和测序技术的重要的空间单组学技术, 并总结了五类重要的空间多组学联合分析技术和数据分析策略. 最后, 介绍了空间多组学技术在肿瘤学、脑与神经科学、生殖发育及衰老变化过程中的应用并展望了空间多组学未来的发展方向.
基于滚环扩增的原位测序空间转录组学技术研究进展
刘艳秀, 叶培莹, 陈诗婕, 陈嘉驭, 林辰, 柯荣秦
本文聚焦基于滚环扩增的原位测序空间转录组学技术的开发与应用进展, 详细比较了探针设计、滚环扩增、测序化学和图像处理等关键环节, 系统总结了各方法的独特优势与特征, 分析了现有技术的局限性及潜在改进方向, 并阐述了其在生物医学研究中的广阔应用前景.
论文
基于富含硼酸金属有机框架的痕量样本蛋白组学前处理技术
张爽, 丁显廷
非靶蛋白质组学在珍贵痕量样本中的应用常受限于繁琐的预处理步骤. 本文设计了一类富含硼酸镧系金属有机框架, 用于捕获痕量生物样品中的蛋白质. 基于此, 开发了一种MOF辅助的样本前处理流程, 以减少样本损失, 实现痕量样本中的深度蛋白组学分析.
自然科学基金项目进展专栏
进展
钙钛矿太阳电池中锚定组装型空穴传输材料研究进展
章乐源, 李依蓉, 蔡虹, 占礼庆, 吴永真
本文从分子结构设计的终端基团、间隔基团及锚定基团出发, 系统评述了锚定自组装空穴传输材料在倒置钙钛矿太阳电池中的结构-性能关系、研究进展与挑战, 旨在为高效稳定钙钛矿器件的界面材料理性设计提供参考.
评述
磁性拓扑绝缘体MnBi2nTe3n+1研究综述
杨诗祺, 叶堉
范德华磁性拓扑绝缘体MnBi2Te4(Bi2Te3)n家族具备本征磁性与拓扑序, 为探索量子反常霍尔效应、轴子绝缘体等新奇物态提供了理想平台. 本文系统综述其从三维至二维极限下丰富的磁相变和量子输运行为, 以及晶格缺陷和外场等对磁序的调控, 并展望其应用潜力与挑战.
弹性波超材料隐身性能研究进展
宁莉, 王毅泽, 汪越胜
本文综述了弹性波超材料隐身性能的研究进展, 以坐标变换、超弹性理论、散射相消和超表面相位调节4种隐身机理为主, 从基本概念、工作原理以及性能优势等方面对弹性波超材料隐身性能进行介绍, 并对其应用前景和面临的挑战进行了探讨.
党政, 王亚玲
本文系统综述了国内外同步辐射软X射线与荧光联用装置的发展现状、技术特点及其面临挑战, 深入分析了该技术在细胞成像中的应用进展. 同时, 对关联技术的未来发展方向进行展望, 旨在为基于X射线成像的细胞生物学研究提供新思路与参考.
锂硫电池中多硫化锂结构与性质研究进展
赵梦, 李博权, 黄佳琦
本文深入讨论了多硫化锂研究的三大核心问题: 其存在形式、溶剂化结构与液固反应机制, 以指导高比能、快充放、长循环及全生命周期安全的锂硫电池的构筑.
化学发光技术在活性氧检测中的研究进展
代鸿宇, 孙红红, 管伟江, 吕超
本综述聚焦化学反应驱动的发光技术在活性氧检测中的最新研究进展, 着重介绍化学发光、生物发光与电化学发光体系的构建与功能优化, 分析当前面临的挑战, 并展望其在智能化、多模态检测及精准医学中的应用前景.
双清论坛专栏
观点
科技助力我国石油化工产业转型升级
李婉君, 张锦威, 袁小帅, 张小菲, 肖宇, 蔡睿, 刘中民
在“双碳”目标引领下, 我国石油化工产业迎来深刻变革. 本文以“多能融合”理念为基石, 剖析产业面临的挑战与机遇, 提出借助多能融合及数字化等手段, 探索绿色转型路径、强化新技术示范应用、推动智能化升级, 为产业低碳高质量发展提供新思路.
评述
界面光热绿色蒸汽驱动低碳创新
赵鑫如, 宋琰, 朱嘉
本综述系统总结了界面光热绿色蒸汽技术在水资源、清洁能源、农业灌溉、环境修复和医疗灭菌等领域的最新进展. 通过材料设计、器件构建与系统集成的协同创新, 该技术兼具高效、低成本和环境友好等优势, 为实现“双碳”目标与绿色低碳产业转型提供了重要支撑.
评述
生命科学
吴锁伟, 邹欣欣, 刘小娟, 侯全璨, 安学丽
植物花药和花粉发育中关键基因的功能缺失可引发雄性不育. 核雄性不育基因的分子调控网络, 对雄性发育理论创新及作物杂种优势利用具有重要意义. 本文综述了植物核雄性不育基因最新研究进展, 为植物雄性发育理论研究和新型智能不育系统创制提供参考.
被子植物雌雄互作的分子机理与育种应用
祝蕾, 韩佳琪, 龙艳, 安学丽
雌雄互作在被子植物生命周期中扮演着举足轻重的角色, 不仅是完成世代交替的关键环节, 还直接关系到人类主要的食物来源——种子与果实的形成. 被子植物雌雄互作的分子机理及其育种应用, 对于保障全球粮食安全、推动农业可持续发展具有重要理论意义和应用价值.
医学科学
非小细胞肺癌Wnt/β-catenin信号通路相关ncRNAs: 多维机制解析与诊疗转化研究
钟杨, 赖恒周, 何佳玮, 黄春霞, 杨澳羚, 黄文博, 马琼, 付西, 郑川, 由凤鸣
本文系统综述了不同类型ncRNAs在Wnt/β-catenin通路配体分泌、受体激活、信号转导及转录调控中的功能分工与协同网络, 揭示了ncRNAs/Wnt/β-catenin轴驱动NSCLC发生发展的多维调控机制, 并探讨了ncRNAs作为NSCLC生物标志物和治疗靶点的诊疗转化前景与挑战, 为NSCLC精准诊疗提供新视角和理论依据.
地球与环境科学
微生物驱动的生源要素循环: 生物地球化学过程及其生态响应
韩平, 刘丛强
微生物是驱动地球碳、氮、磷、硫等生源要素循环的“看不见的引擎”. 本文系统阐述了微生物如何通过其多样的代谢网络, 主导元素的形态转化与全球通量, 并揭示其在应对气候变化、维系生态系统功能中的核心作用. 文章进一步探讨了微生物群落对全球变化的响应与适应, 并展望了利用微生物技术助力实现可持续发展的广阔前景.
医学科学
冯育祺, 杨之雨, 柯居中, 金怡, 方乐天, 刘文斌, 曹广文
慢性炎症是癌症发生的重要驱动因素. 一项基于中国52万人双队列的研究发现, 运动可显著降低C反应蛋白水平,进而有效降低癌症发生与死亡风险, 揭示了“运动-抗炎-防癌”的潜在通路, 为运动防癌提供了扎实的中国人群证据, 对公共健康策略制定具有重要价值.
阿尔茨海默病中性别特异性的蛋白质表达谱差异
田凤元, 张耀元, 李静颖, 孟姝, 葛微, 王霞
该研究基于串联质谱标签蛋白质组学, 比较了阴性对照与阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)捐献者内嗅皮层的蛋白表达. 结果发现, 女性AD患者蛋白失调更广泛, 髓鞘相关蛋白下调更显著, 提示髓鞘形成障碍可能是女性易感AD的重要机制.
材料科学与工程
PEMFC中Pt-Co核壳催化剂衰减规律研究
郝明晟, 丁宗耀, 胡玉波, 李印实
本研究构建了Pt-Co核壳催化剂的一维衰减模型. 该模型耦合了Pt壳层溶解与再沉淀及Co核溶出等反应过程, 揭示了电势循环中催化剂粒径分布、Pt壳厚度以及Pt/Co原子比的变化规律, 探究了电压上限和工作温度对催化剂颗粒衰减行为的影响, 有望为未来合金催化剂的设计提供一些参考.
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