1、Nature！浙工大成果让孔道客体“眼见为实”
浙江工业大学化学工程学院电镜中心朱艺涵、李小年教授团队，与华南理工大学韩宇教授团队、大连化物所郭鹏研究员团队合作，发展了一种基于高斯变迹的单边带叠层成像（Gaussian-Apodized Single Side-Band Ptychography，GASSB-Ptycho）的成像新策略，实现了高保真原子级成像与多孔材料客体物种的精准识别。5月20日，综合类权威期刊《Nature》以Article的形式在线刊发了“High-Fidelity Identification of Guest Species in Porous Materials”这项原创性研究成果。论文的第一单位是浙江工业大学，第一作者是化学工程学院2022级本硕博一体化人才培养项目研究生冯启龙。
本研究揭示了部分相位衬度电子显微成像过程中产生非本征衬度的物理机制，发展了高保真原子级分辨的电子相位成像技术，能够在主客体化学结构表征等多种重要场景获得广泛应用。
基于高斯变迹的单边带叠层成像原理
该研究还得到了来自浙江大学、复旦大学、温州肯恩大学、中科院物理所、上海光源等高校和研究机构相关团队的大力支持。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10527-2
2、中国科大发现镍基高温超导机制的重要实验证据
高温超导机理是凝聚态物理领域的“世纪难题”。近日，中国科学技术大学何俊峰教授研究组与南方科技大学薛其坤院士、陈卓昱副教授研究组合作，在新型镍基高温超导的机理研究中取得重大突破：首次在Ruddlesden-Popper相双层镍氧化物高温超导薄膜中直接观测到无节点超导能隙并发现电子-玻色子耦合，为镍基高温超导机制的两个核心问题“超导能隙对称性”和“超导配对机制”提供了关键实验证据。相关成果发表于国际顶级学术期刊《科学》（Science）杂志。
这是2026年至今
中国科大以第一署名及通讯单位
在Nature、Science、Cell三
大国际顶尖刊物(CNS)上
发表的第9篇成果
超导现象自1911年被发现以来，因其极限电磁性能，成为国际科学界的一个重要研究方向。传统超导体的超导转变温度非常低，极大地限制其应用场景。因此，探索高温超导材料、理解高温超导机理成为国际超导研究的关键科学问题。超导发现之后的一个世纪，铜基和铁基两类高温超导材料被发现；然而，由于高温超导机理复杂，经过几十年的探索仍未破解。近期，镍基高温超导的出现，为理解高温超导机理提供了新的机遇。因此，率先获得镍基高温超导机制的关键实验证据成为全球科学家的最新竞技场。
新技术的突破
在前期研究中，南方科技大学薛其坤院士、陈卓昱副教授研究组在镍氧化物薄膜中实现了常压高温超导（Nature 640, 641–646 (2025)），为探测镍基高温超导电子结构提供了重要的材料窗口。在本项目研究中，中国科大与南方科大研究团队紧密合作。南方科大团队负责优化高温超导薄膜生长，获得高质量样品。针对薄膜容易丢失氧进而失去超导的技术“卡点”，中国科大团队牵头与南方科大团队联合自主研发了基于液氮的超高真空低温淬火与样品传输新技术，成功实现样品从深圳到合肥的“超高真空全冷链”传输。最终，运用中国科大团队研制的高分辨率激光角分辨光电子能谱成功实现对高温超导薄膜样品的关键电子结构探测，并结合上海同步辐射光源形成完备测量。此项电子结构测量结果在Ruddlesden-Popper相双层镍氧化物高温超导薄膜中揭示了“无节点超导能隙”和“电子-玻色子耦合”现象，为“超导能隙对称性”和“超导配对机制”这两个高温超导核心问题的理解提供了关键实验证据。
图1.团队正在调试真空系统。（从左到右：何俊峰教授、博士生沈建昌、博士生缪宇）/中国科学技术大学新闻中心 周欣宇拍摄
图2.团队正在调试激光角分辨光电子能谱。（从左到右：何俊峰教授、博士生 缪宇 、博士生 沈建昌 ）/中国科学技术大学新闻中心 周欣宇拍摄
无节点超导能隙的发现
在高温超导研究中，国际公认“超导能隙对称性”对于高温超导机制的理解具有里程碑意义。因此，在新型镍基高温超导中探索“超导能隙对称性”成为当前国际高温超导研究的最前沿。具体而言，超导能隙在动量空间中是否有“节点”（超导能隙大小为0的点），是揭示超导能隙对称性的一个关键指标。研究团队针对Ruddlesden-Popper相双层镍氧化物 (La,Pr,Sm)3Ni2O7超导薄膜展开电子结构测量，利用高分辨率的激光角分辨光电子能谱观测到超导准粒子相干峰，并进一步揭示超导能隙大小及其动量依赖，发现在材料整个动量空间（布里渊区）中没有能隙节点。这一实验结果与d波节点能隙不同，与s波（s±）超导能隙对称性更为符合。
图3.无节点超导能隙示意图。
电子-玻色子耦合的发现
在高温超导中，“电子配对”是形成超导的关键一步。理解电子如何配对也是解决高温超导机制的一个核心问题。理论认为，本应当相互排斥的两个电子可能以某种玻色子为媒介（胶水），通过“电子-玻色子耦合”实现配对。研究团队通过对Ruddlesden-Popper相双层镍氧化物 (La,Pr,Sm)3Ni2O7超导薄膜电子结构测量，在电子能带色散中发现了费米能级以下~70 meV处的能带扭折--这是电子-玻色子耦合的典型谱学特征。通过定量分析，研究团队确认了电子-玻色子耦合的存在。值得强调的是：类似的电子-玻色子耦合在铜基高温超导中也存在。因此，这一现象在镍基高温超导中的发现展现出重要的普适性，对理解高温超导电子配对机制提供了关键实验证据。
图4.电子-玻色子耦合的发现。
上述研究成果于2026年5月21日在Science杂志线上发表，中国科学技术大学为论文第一单位。在本项合作研究中，何俊峰教授负责中国科学技术大学团队的研究工作，薛其坤院士和陈卓昱副教授负责南方科技大学团队的研究工作。中国科学技术大学博士研究生沈建昌、缪宇、欧志鹏，南方科技大学副研究员周广迪、助理研究员李鹏为论文共同第一作者。中国科学技术大学何俊峰教授、南方科技大学薛其坤院士和陈卓昱副教授为论文共同通讯作者。该研究得到科技部、教育部、基金委等项目支持。
图5.研究团队合影。（从左到右：硕士生孙鸿绪、博士生欧志鹏、博士生沈建昌、何俊峰教授、博士生缪宇、博士生栾润青、博士生勇欣茹）/中国科学技术大学新闻中心 周欣宇拍摄
论文链接：
DOI：10.1126/science.adw8329
3、华科大成果，再登Science！
5月22日，《科学》加速发表（First Release）我校生命学院朱斌教授团队与武汉大学药学院王隆飞教授团队的合作研究成果“DNA Polymerization Activates RNA Cleavage of an RT-like Antiviral Enzyme”。该研究首次揭示了一种通过DNA合成激活RNA切割的多功能抗病毒核酸酶DRT4。
与人类拥有复杂的免疫系统抵御病毒入侵类似，细菌等原核生物在长期进化过程中也演化出多种精巧的抗病毒防御体系。除了已被深入解析的限制修饰系统和CRISPR-Cas系统外，近年来，一类名为DRT（防御相关逆转录酶，Defense-associated Reverse Transcriptase）的免疫系统因其机制与“中心法则”的密切关联及潜在的应用价值而受到广泛关注。已知的DRT2、DRT3、DRT9等系统虽展现出非常规的DNA合成能力，但其抗病毒效应始终依赖于逆转录酶的核心功能——DNA合成。因此，一个关键科学问题悬而未决：DRT家族中是否存在成员能够通过DNA合成以外的新功能实现免疫防御？
自2020年起，朱斌便对这一领域产生了浓厚兴趣。为了进一步揭示DRT系统可能存在的新型抗病毒机制，他带领团队开启了对DRT家族“生物学叙事”的续写与完善。基于课题组在聚合酶与核酸酶领域的长期研究积累，研究团队对DRT4系统开展了系统的生物化学与酶学分析，取得了突破性发现：DRT4不仅具备DNA聚合活性，还具有两种与核酸合成方向相反的切割功能——DNA外切酶活性和RNA内切酶活性。研究首次证实，RNA切割才是DRT系统发挥抗病毒作用的关键效应机制。
通过一系列结构生物学研究，团队成功阐明了DRT4如何将DNA合成信号转化为RNA切割活性的精巧分子机制。生化与结构数据共同揭示了其完整的抗病毒工作模型：在正常生理状态下，DRT4的DNA聚合活性与外切酶活性处于动态平衡，其所合成的短链单链DNA被限制在聚合活性口袋内，系统保持静默；当烈性噬菌体入侵后，细胞内作为病毒基因组复制原料的dNTP浓度迅速升高，导致DNA聚合活性超过外切活性，DNA链得以持续延长并掺入dG或dA。随着DNA长度增加，其末端从聚合口袋中翻出，同时结合其中的dGTP发生构象翻转，触发蛋白整体结构重排，最终在六聚体界面形成一个全新的RNA内切酶活性位点。该酶随即广泛切割宿主与噬菌体的RNA，导致细胞代谢停滞，从而有效阻断病毒复制。
这一发现不仅首次将RNA切割确立为DRT系统的抗病毒执行机制，也大幅拓展了DRT家族的功能版图，提示其他DRT成员也可能通过尚未被发现的非合成功能实现免疫防御。同时，该研究揭示了逆转录酶在核酸代谢演化中的核心地位——它不仅能催化核酸合成，还可演化出核酸切割能力，体现了生命分子机器在进化上的高度可塑性。
DRT4抗病毒机制模型
该发现同时暗示逆转录酶在核酸代谢功能演化中的核心地位，其可以向核酸合成和切割两个相反方向演化。特异性的DNA从头合成与长度监控、特异性的RNA加工性能、以及二者的精密联系赋予DRT4及其同源酶在DNA合成、DNA存储、RNA加工、基因编辑及分子感知等技术中的应用潜力。该工作填补了DRT系统研究中的机制空白，将原本断裂的生物学逻辑链条完整衔接，真正实现了一个“信号感知-安全调控-效应输出”的闭环免疫模型。
我校博士研究生荣雪君、武汉大学肖军博士、我校博士研究生赵新元、我校闫艳博士与武汉大学李静博士为论文共同第一作者，我校朱斌教授、武汉大学王隆飞教授、我校博士研究生王雄略为共同通讯作者，华中科技大学为论文第一单位。
朱斌课题组专注于“核酸酶的博物学”研究，利用分子水平的生物多样性及课题组长期坚持的生物化学与酶学方法发现前所未见的核酸酶功能，探索新奇核酸酶涉及的生物学新机制并开发其应用。近年来发现多种新型核酸酶，基于此揭示了Gabija、E2-CBASS、DRT4等新型原核生物免疫系统机制，论文发表于Science、Nature、Nature Microbiology、Cell Host & Microbe等期刊，原创成果已由相关企业转化为Ice LakeTM RNA polymerase、Clean T7TM RNA polymerase、T7 RNA polymerase 2.0等商业化RNA合成工具酶。
4、Science+1！交大丁洪院士团队，最新实验发现！
近日，上海交通大学李政道研究所李政道讲席教授丁洪院士带领联合研究团队以长文（Research Article）形式在Science上发表题为“Observation of quantum vortex core fractionalization and skyrmion formation in a superconductor”的文章，上海交通大学李政道研究所和物理与天文学院为第一通讯单位。博士生郑渝（指导老师严智明）、博士后胡全欣（指导老师丁洪）为共同第一作者。胡全欣、吕佰晴副教授、严智明副教授、丁洪教授为共同通讯作者，李政道研究所Vadim Grinenko教授、袁凡奇副教授、博士后籍海娇、博士生李勇伟和高烨，瑞典皇家理工学院Egor Babaev教授和博士生Igor Timoshuk，中国科学院物理研究所武睿副研究员、工程师于鑫和博士后徐翰翔，北京师范大学鲁兴业教授为文章的共同作者。
该工作同时得到了怀柔综合极端条件实验装置的用户机时支持、并获得科技部、国家自然科学基金、腾讯新基石科学基金会、上海市科委、上海量子科学研究中心，中国博士后基金和上海交通大学的资助。
图一 “复合涡旋”劈裂为分数涡旋并形成超导斯格明子
磁通涡旋是超导物理中最重要的概念之一。1957 年，Abrikosov 理论预言，在第二类超导体中，外加磁场可以以磁通涡旋晶格的形式进入材料；这一开创性贡献后来成为其获得 2003 年诺贝尔物理学奖的重要基础 [1]。1961 年，M.Fairbank [2] 和 M.Näbauer [3] 分别在实验上独立发现涡旋磁通满足量子化条件, 同年，杨振宁从理论上指出，磁通量以为单位量子化是由于超导体中电子配对导致 [4]。此后，“磁场以整数磁通量子涡旋的形式进入第二类超导体”成为超导物理中的普遍认知：每个孤立涡旋通常携带一个完整的量子磁通，并表现为具有稳定、可移动核心的拓扑缺陷。
这一经典图像也引出了一个更深层次的问题：超导涡旋是否只能以整数磁通量子的形式存在？在传统单分量超导体中，涡旋的相位绕转与磁通量子化紧密绑定，因此孤立涡旋通常只能携带整数倍的量子磁通。然而，在多带或多分量超导体中，磁通涡旋会变得更复杂。早在2002年，瑞典皇家理工学院的Egor Babaev教授便从理论上指出 [5]，多分量超导体具有多个相位自由度，涡旋的相位绕转可以只发生在某一个超导分量中，从而形成携带部分量子磁通的分数磁通涡旋。分数磁通涡旋在基础物理中具有重要意义。早在任意子理论发展的早期，人们就认识到，二维体系中的电荷—分数磁通复合体可以表现出介于玻色子和费米子之间的分数统计行为 [6]。因此，分数化涡旋不仅是理解分数统计的重要原型之一，也被认为可能与拓扑量子计算密切相关。
然而，如何在真实材料中实现具有核心奇点、并能够移动和重组的分数磁通涡旋，长期以来一直是凝聚态物理中的重要挑战。在多带超导体中，分数磁通涡旋通常并不能自由分离：由于它们耦合于同一矢势场，并彼此受到带间约瑟夫森耦合的约束，不同分数磁通涡旋之间往往存在随分离距离近似线性增长的，类似于夸克之间吸引力的有效吸引相互作用。因此，它们通常会被束缚在一起，形成携带一个整数量子磁通的“复合涡旋”。换言之，分数磁通涡旋在多带超导体中长期处于一种“理论上允许、实验上难以实现”的类“夸克禁闭”状态。要实现其空间分离，必须找到一种能够稳定涡旋分裂的物理机制。
破缺时间反演对称性的多带超导体为此提供了一种可能。除通常的规范对称性之外，这类超导态还会破缺与时间反演相关的 Z2 离散对称性，其自发破缺可产生畴壁。当一个复合涡旋与畴壁相交时，畴壁附近的相对相位结构可以缓解带间约瑟夫森耦合导致的相位阻挫，从而促使复合涡旋分裂为多个分数磁通涡旋 [7]。尽管这一理论图像极具吸引力，但长期以来缺乏真实材料中的直接实验证据。近年来，Vadim Grinenko教授及其合作者利用 μSR 和输运测量等手段，实验上发现多带超导体 Ba1-xKxFe2As2 在 x = 0.77 附近具有破缺时间反演对称性的 s ± is 超导态 [8,9]；斯坦福大学研究团队随后利用扫描超导量子干涉仪在该体系中观测到孤立的携带分数量子磁通的涡旋 [10]。然而，分数磁通涡旋如何从复合涡旋中形成和分离，以及其核心结构的演化，仍缺乏直接的实空间和谱学证据。
图二 122型铁基超导体不同的解理面
2023年，丁洪教授带领联合研究团队，利用扫描隧道显微镜对 Ba1-xKxFe2As2（x = 0.77）开展了深入研究。然而，由于化学掺杂引入的无序以及122体系极性表面的复杂性，其具有超导性的解理面存在明显的表面重构和无序，阻碍了对磁通涡旋的高分辨实空间成像。令人惊奇的是，研究团队在同一体系中发现了另一种解理面——As 解理面（图二）。该表面具有电荷密度波（CDW），但不表现出表面超导电性。丁洪教授意识到，该表面 CDW 的形成源于完全暴露的 As 表面失去了上层 Ba/K 原子层的电子补偿，从而产生自空穴掺杂效应；其表面空穴掺杂水平略高于纯 KFe2As2。空穴掺杂使原本位于费米能级下方的鞍点移动到费米能级附近，鞍点之间的嵌套进一步诱导了 CDW 的形成。该工作已发表于Nature Communications 16, 253 (2025) [11]。
图三 “1 × 1” K 解理面显著的超导增强和多带超导电性
受到 As 解理面自空穴掺杂效应的启发，丁洪教授带领联合研究团队转而研究整数化学计量比 KFe2As2中的“1 × 1” K 解理面。该表面上额外的 K 原子可向最上层 FeAs 层提供电子掺杂，同时保持原子级平整的表面形貌，非常适合开展扫描隧道显微镜研究。通过超导谱测量、准粒子干涉测量以及与第一性原理计算的对比分析，研究团队证实该解理面的超导电性显著增强，其近表面有效掺杂水平更接近 x ≈ 0.75 的重空穴掺杂区域（图三）。这就意味着该截止面有可能像Ba1-xKxFe2As2（x = 0.77）一样具有更高转变温度的时间反演对称性破缺的非常规超导电性，为实现分数磁通涡旋提供了可能。
值得一提的是，中国科学院物理研究所潘庶亨研究员指导的刘立民与朱长江的博士论文中，曾于 2021年6月在同一材料体系中报道过类似的超导增强和涡旋数目异常增多现象 [12,13]。这一早期观察为本研究进一步探索“1 × 1” K 解理面中的非常规涡旋行为提供了有益启发。
图四 整数磁通涡旋劈裂和分数涡旋谱学特征
研究团队进一步对涡旋核心结构及其谱学特征开展系统研究，揭示了分数磁通涡旋的实空间形貌及其形成超导斯格明子的微观机制（图四）。研究团队首先通过系统的变温实验发现，KFe2As2 “1 × 1” K 解理面上存在两类截然不同的磁通涡旋：一类涡旋在温度变化过程中始终保持孤立的整数涡旋形态；另一类涡旋在低温下表现为孤立涡旋，而随着温度升高逐渐发生劈裂。在 4.2 K 时，部分涡旋可劈裂为两个核心，部分则可劈裂为三个核心；当温度重新降低时，这些劈裂的涡旋又会重新合并为一个孤立涡旋。这种可逆的温度诱导劈裂—合并行为，揭示了涡旋核心内部存在可重构的多分量结构。
以上发现的涡旋劈裂行为也导致实验观测到的涡旋核心数目与理论预测的不一致，实验观测到的涡旋数目远超过理论预测。研究团队通过大量对比实验，排除了涡旋—反涡旋对、快速位置涨落、普通钉扎效应等可能解释。结合温度演化、空间分布、涡旋计数和谱学特征，研究团队将这些劈裂产生的涡旋核心归因于携带部分磁通的分数磁通涡旋。
谱学测量进一步揭示了整数涡旋与分数磁通涡旋之间的本质差异。与普通整数涡旋相比，分数磁通涡旋中的涡旋束缚态信号明显更弱，而超导相干峰则更强。这些谱学特征与“部分核心奇点”的图像相一致：在分数磁通涡旋核心中，只有部分超导序参量分量消失，而其他分量仍保持有限值。这为涡旋核分数化提供了直接的谱学证据。更重要的是，研究团队发现这些分数磁通涡旋并非随机分布，而是倾向于排列成链状结构。理论分析表明，这类由分数磁通涡旋组成的链状结构具有非平庸拓扑性质，形成了一种新的拓扑缺陷——手性超导斯格明子，其拓扑特征可由 CP2 拓扑不变量刻画。
该工作将分数磁通涡旋从长期的理论设想和间接观测推进到原子尺度实空间与谱学表征阶段，不仅为多带超导体中分数磁通涡旋的形成和手性超导斯格明子提供了直接证据，而且表明 KFe2As2的“1 × 1”K 解理面在表面电荷转移掺杂的作用下，可能形成一种二维的、破缺时间反演对称性的超导态。该超导态不仅促进了涡旋核分数化和 CP2 斯格明子的形成，也为在凝聚态体系中模拟分数化激发、线性束缚相互作用、拓扑缺陷形成以及类夸克禁闭现象提供了新的实验平台。
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads0189
来源：浙江工业大学、中国科学技术大学、华中科技大学、上海交通大学
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