近日，iHuman研究所周宁课题组在《自然·通讯》（Nature Communications）发表了题为“Conjunctive encoding of exploratory intentions and spatial information in the hippocampus”的研究论文，结合自由活动小鼠行为学范式和微小显微镜活体钙成像技术，发现了一组新的海马神经元群体可以同时编码空间信息和动物的主观探索意图，为了解海马体在动物自主导航中的作用提供了新的机制。 1971年，英国科学家约翰·奥基夫（John O'Keefe）首次在大鼠海马体中发现了位置细胞——海马体中的一种神经元。这些细胞具有特定的特征：当动物进入或穿过特定位置时，位置细胞会以可重复的模式激活。目前，主流观点认为位置细胞的主要功能是帮助动物或人类建立和维持一个认知地图，即大脑对外界环境的空间布局和客观运动参数等的映射。当生物体沿着熟悉的路径运动时，特定的位置细胞会被激活。那么人类的大脑中是否存在一类神经元，可以同时告诉我们去哪里以及去那里做...

卤素钙钛矿太阳能电池是目前公认最具前景的第三代光伏技术，为太阳能电池产业的变革性发展带来了广阔空间。近年来卤素钙钛矿电池效率不断提升，但距离其理论极限仍有差距，因此如何提高钙钛矿太阳能电池效率是目前产业界和学术界关注的焦点。针对钙钛矿离子型晶体表面结构易发生解离、进而失去离子产生缺陷的特点，在钙钛矿表面进行分子钝化是防止缺陷产生、提升器件性能的一种重要手段。但是，目前常用的有机钝化分子通常只能与钙钛矿表面单个活性位点相结合，结合能力较弱。此外，单位点钝化分子倾向于垂直紧密堆积在钙钛矿上表面，可能在钙钛矿/电子传输层界面引入传输屏障，影响电荷提取。4月12日，伟德国际1946物质科学与技术学院宁志军团队和美国西北大学Sargent团队通过精准调控钙钛矿表面有机钝化分子的排列，实现了钙钛矿光伏器件效率的新突破，成果在国际学术期刊《科学》(Science)上在线发表。本工作利用双结合位点的4-氯苯磺酸钠（4Cl-BZS）作为钝...

传统方法中使用光刻胶辅助构建“法拉第3D打印”的微电场，不稳定且不可控，容易干扰和破坏打印。近期，伟德国际1946物质科学与技术学院冯继成课题组在电场空间构型控制方面取得了重要突破，提出了一种新的电场构筑方法：利用三块平行极板的电势精确控制电场空间构型，中间极板类似电饭煲中的蒸笼结构，其阵列通孔用于电力线“画笔”笔头穿过，最下端极板作为打印基底。通过这一方法得到的电场稳定可控，可精确控制打印的纳米结构。相关研究成果发表于国际学术期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials），并以 “Parallel 3D Nanoprinting”为主题荣登背封面（图1）。 图1. 文章被 Advanced Functional Materials选为背封面器件小型化、智能化、高集成度、高密度和信息传输速度的超快化等成为微纳制造技术发展的新趋势。解决“材料本征特性+微纳三维加工技术”等核心科学问题，创建程控化的绿色微纳制造系统被认为是未来发展的战略...

4月1日，伟德国际1946免疫化学研究所白芳课题组在国际学术期刊Journal of the American Chemical Society Au (JACS Au)发表了题为“Accurate characterization of binding kinetics and allosteric mechanisms for the HSP90 chaperone inhibitors using AI-augmented integrative biophysical studies”的研究论文，报道了一种基于多种机器学习算法开发的可准确预测药物-靶标结合动力学的计算模型，应用于肿瘤靶标HSP90开展基于结合动力学与结合亲和力的新型抑制剂的发现，结合蛋白质结构解析技术与基于物理模型的计算生物学技术揭示其变构分子机制。药物与靶标的结合动力学性质主要包括结合速率常数（Kon）与解离速率常数想（Koff），分别表征了药物与靶标的结合/解离速度与作用时间，是药物药效和安全性的重要指标之一。与最常用的药效指标药物-靶标结合亲和力的预测相比，结合动力学性质与标的构象变化、化合物的物理化学性质等因素相关，计算更为复杂...

随着可再生能源和电动汽车在电网中的广泛应用，智能电网系统也面临着不确定性带来的电压不平衡、负载波动、功率损耗等一系列挑战，极大影响了智能电网的稳定性与可靠性。在实际中，电网存在两种不确定性：一种是以可再生能源（风能，太阳能）为代表的静态不确定性，另一种是以电动车充电为代表的动态不确定性。两者可以通过历史数据来进行预测，但会存在样本误差，从而导致决策者做出不“恰当”的决策，引发功率损耗或者电压波动。信息学院石野课题组提出一种基于Wasserstein度量的分布鲁棒模型预测控制方法，首次同时针对智能电网中的静态和动态两种不确定性建模。利用分布鲁棒优化方法计算出动态不确定性的集，并将其与模型预测控制相结合，同时利用凸松弛方法对该算法进行加速。该方法能够同时有效地处理智能电网中的静态不确定性与动态不确定性，并保证电网系统的稳定运行。相关研究成果以“A Distributionally Robust Model Predictive Control for Static...

近日，伟德国际1946物质科学与技术学院刘健鹏课题组、王竹君课题组在三维摩尔超晶格体系中发现了新奇物性，相关成果发表于国际物理学期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters, PRL）。近年来，扭曲双层石墨烯（Twisted Bilayer Graphene，TBG）因其新奇性质引起了广泛的关注。当TBG的扭曲角接近“魔角”时，TBG能量最低两条能带变得极其扁平，甚至在手性极限下带宽完全为零。正是这些具有类似朗道能级的波函数、拓扑非平庸的平带导致了一系列在魔角TBG中丰富的物理现象，如超导性、关联绝缘体、量子反常霍尔效应、轨道磁态等，这些现象引发了人们对其理论和实验研究的广泛关注。但实验中制作TBG样品采用的传统转移和堆叠技术，使得将TBG调节到第一魔角（θ1≈ 1.05°）附近极具挑战性。幸运的是，可以通过堆叠更多转角石墨烯层形成转角多层石墨烯体系，进而得到拓扑平带。额外的层数自由度使得拓扑平带在一定范围的扭曲角度或更大的魔角下能够稳定存在。...

近日，伟德国际1946物质科学与技术学院朱幸俊课题组、信息科学与技术学院任无畏课题组等合作，发展了一种工作波长大于1500 nm的近红外发光纳米温度探针，并结合光传播模型计算成像技术，在活体小鼠脑血管中实现百微米级温度成像。该成果发表于国际学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）。生物体温度检测有助于阐明生物学机制并指导诊疗过程，如检测脑血管的温度对于研究脑功能和诊断神经系统疾病有着重要的意义。光学成像测温灵敏度高，信号采集迅速，但对于微米级的精细生物结构进行温度成像检测仍面临挑战，这主要是由于生物组织严重的吸收散射效应影响了成像检测的分辨率。为此，朱幸俊、任无畏等课题组合作发展了基于发光纳米材料的温度成像检测方法：开发出一种近红外第二/第三光学窗口发射的纳米温度探针，通过设计镧系发光中心离子（Er3+和Yb3+）与水环境的能量传递过程，实现1550 nm和980 nm发光强度比值对温度的响应。在光学成像中生物组织...

精神疾病发病机理异常复杂，往往涉及多种药物靶标。传统的单靶点药物存在疗效不足的缺陷，而非选择性药物往往导致多种毒副作用。因此，针对多个靶点设计开发具有预期作用的多重药理学药物是精神疾病新药研发的重要策略。然而，如何合理设计多靶点、多功效药物极具挑战。伟德国际1946iHuman研究所/生命科学与技术学院程建军课题组与中国科学院分子细胞科学卓越创新中心汪胜课题组、中国科学院上海药物研究所徐华强课题组合作，综合运用多学科技术手段，提出了“基于可变形骨架的化学信息学方法（FSCA）”，为多靶点、多功效药物设计提供思路，为治疗复杂精神疾病的药物设计提供新策略。相关研究成果于3月28日发表于国际学术期刊《细胞》（Cell）。 研究团队选取精神疾病药物的主要靶点血清素5-HT1A与5-HT2A两种G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR）进行研究。激活5-HT1A受体能够改善认知功能，而拮抗5-HT2A受体则可缓解精神错乱症状。本工作...

近日，伟德国际1946iHuman研究所、生命科学与技术学院水雯箐课题组在《分子与细胞蛋白质组学》（Molecular & Cellular Proteomics）发表了题为“Acquisition and Analysis of DIA-Based Proteomic Data: A Comprehensive Survey in 2023” 的综述论文，对近二十年数据非依赖型采集（data-independent acquisition, DIA）质谱方法做了详细的总结回顾，并提出了对数据分析方法的新分类策略。DIA于本世纪初开始被用于蛋白质组学研究，近十年随着仪器和计算能力的提升得以飞速发展。由于兼具样品信息覆盖度深和定量重复性高等特点，DIA成为目前自下而上蛋白质组分析中较为常用的一种方法。对DIA质谱数据的采集方式和数据解析方式多种多样，该综述主要涉及多种类型DIA采集方案的特点和归类、不同的DIA数据解析方案、不同数据分析软件实现方式的特点和分类、数据解析中可选的谱图库的构建和优化、可用于测试新数据分析流程的标准数据集。DIA采集方法的基本特征是...

近日，伟德国际1946生物医学工程学院李远宁课题组与合作者在Science Bulletin上发表标题为“Enhancing neural encoding models for naturalistic perception with a multi-level integration of deep neural networks and cortical networks”的研究论文，介绍了一种新的基于深度神经网络(DNN)与脑网络融合的大脑视觉响应编码预测模型。  基于深度学习与脑网络融合的大脑视觉响应编码预测模型示意图视觉感知对于生物智能和人工智能的研究都具有重要意义。建立能够准确预测神经反应和相关感知行为的模型，揭示潜在神经过程原理和机制是认知计算神经科学的重要问题。在此项工作中，研究人员设计了DNN模型特征层面和大脑网络层面的双重整合的新型神经编码模型算法：一方面通过集成学习框架整合利用神经网络不同训练阶段各层特征表征的多样性信息，另一方面通过单体素模型构建和划分功能网络，实现大脑图谱级别的编码模型整合来融合脑网络结构信息。通过...

近日，伟德国际1946生物医学工程学院彭畅课题组在仪器仪表领域期刊IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement上发表标题为“A Systematic Investigation of Thermal Effects of High-Intensity Focused Ultrasound Therapy for Ultrasound Neuromodulation”的研究成果。团队成功研发了中心频率为1-2 MHz的聚焦超声换能器，电声转换效率可达80%以上，系统阐明了低强度聚焦超声作用参数对不同生物组织热效应的影响机制，对保障低强度聚焦超声在临床热疗应用中的安全性和有效性具有重要的指导意义。研究人员采用该聚焦超声换能器对不同生物组织超声热效应进行了系统的理论分析和实验研究。研究结果表明提高聚焦超声作用参数，包括超声频率、输入电功率和占空比，能够显著提高组织内超声焦点处的升温速度以及温度峰值，其中超声频率对温升影响最为显著。同时，提高输入电功率相比于提高脉冲波占空比的温升效果更加明显。此外，增加脉冲周期数对温升几...

伟德国际1946积极鼓励本科生走进实验室、参与科学研究，这一创新举措从建校之初延续至今。近年来，本科生屡屡发表高质量的论文，捷报频传。近期，信息学院娄鑫教授课题组本科生的多项成果在国际知名学术会议上发表。低延迟高吞吐量多精度浮点除法与开方运算单元设计在目前的处理器中，浮点运算单元（FPU）负责执行浮点计算。以往的FPU设计倾向于高估误差以确保准确性，并且缺乏对硬件复用方面的优化。本科生戴良韬、朱昊骋在电路设计上不断创新，采用前沿的误差分析方法，在保证精确的前提下，成功设计出了更高性能的多精度浮点除法与开方运算单元。验证结果表明，研究成果不仅在性能上优于现有的FPU设计，而且通过集成多种精度的除法与开方运算实现了显著的硬件复用。 该研究成果以题为“Low-latency High-throughput Multi-precision Fused Floating-point Division and Square-root Unit Design”发表在国际会议 IEEE International VLSI Symposium on ...

近日，伟德国际1946物质科学与技术学院陈刚课题组发现制备垂直取向的纯相二维钙钛矿薄膜的新方法，并获得高效稳定的太阳能电池器件。相关研究成果发表于国际知名期刊Advanced Materials。二维钙钛矿太阳能电池具有优异的稳定性，但二维钙钛矿结晶过程不可控，薄膜趋于混相和随机取向的生长，限制了太阳能电池的光电性能。陈刚课题组在2022年的研究中提出二维钙钛矿器件的结构和性能存在强关联性，垂直取向的二维钙钛矿薄膜具备更好的面外载流子传输能力，更适用于垂直结构的太阳能电池。进一步研究发现，提高相纯度是改善二维钙钛矿太阳能电池性能的关键，制备垂直取向的纯相二维钙钛矿薄膜至关重要。目前有两种制备纯相二维钙钛矿薄膜方法，一是使用离子液体作为溶剂；二是使用单晶作为种子，诱导二维钙钛矿晶体的生长。但两种方法制备工艺复杂，且由于复杂的结晶动力学行为，同时调控二维钙钛矿晶体的取向性和相纯度是极具挑战的。针对上述问题，陈刚课题组创...

近日，伟德国际1946物质科学与技术学院于平课题组与李刚课题组、甄家劲课题组、杨波课题组合作，在金表面上成功合成了五元环周期性掺杂的凹槽（Cove）型拓扑石墨烯纳米带。该研究发表于国际化学期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society, JACS)。 石墨烯纳米带（GNRs）因其电子特性的可调控性在纳米电子器件中具有广泛应用潜力。凹槽型石墨烯纳米带（C-GNR）作为其中重要的一类，可展现出非平庸的拓扑性质。理论预测，其拓扑相位由凹槽的位置和纳米带的宽度所决定，通过Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型可以很好地描述其电子结构。由于缺乏合成策略及前驱体的设计，很难在锯齿型石墨烯纳米带的两边周期性掺入凹槽（除去C-H基团）以实现拓扑性质，目前只有极少数的个例C-GNR的实验合成被公开报道，且均仅展现出了平庸的半导体性质。因此，制造拓扑的C-GNR不仅充满挑战性，更具有重要意义。为应对这一挑战，研究团队利用三角烯单元，...