导读： 不同于传统意义上的金属和绝缘体，拓扑绝缘体仅在物质表面导电而内部绝缘。作为一种新型的物质态，拓扑绝缘体为调控电子行为提供了新方法，在解决电子器件热损耗、提高器件处理速度方面具有巨大的应用潜力。与拓扑绝缘体类似，光学拓扑绝缘体具有受拓扑保护的边界态，对系统边界上的缺陷具有一定的抵抗能力，因此在光场调控方面被寄予厚望。虽然光学拓扑边界态可以被限制在边界上不会往系统内部散射，但是不可避免的衍射机制依然会造成边界态沿边界方向展宽，限制了光学拓扑边界态作为信息载体的适用性。而利用非线性机制对光场的自聚焦效应来平衡衍射展宽，通过光学拓扑边界态的自陷形成光学拓扑边界孤子，是克服光学拓扑边界态展宽的有效方法之一，也是近年来非线性拓扑光子学研究的热点问题。基于能谷霍尔效应拓扑边界态构造拓扑边界孤子，不仅无需打破时间反演对称性，并且可以实现拓扑激光及光学片上器件的制造，具有操作方便等优势。 近日，西安交通大学电信学部电子学院等离子体与微波电子学研究所张贻齐副教授与南开大学陈志刚教授及宋道红教授合作，首次报道了基于能谷霍尔效应的拓扑边界孤子，填补了目前非线性拓扑光子学研究领域的空白。研究工作主要依托弱光非线性光折变光学晶体，通过调节直写激光的强度对光晶格波导的折射率引入失谐，从而打破系统的空间反演对称性，可得到支持能谷霍尔效应拓扑边界态的畴壁结构。研究表明，在非线性光折变光子晶格中，固有第II类狄拉克锥的光晶格波导阵列系统支持能谷霍尔效应拓扑边界孤子。这项工作为拓扑边界态的空间操纵提供了一种新的方法，光学拓扑绝缘体中不同物理机制的相互作用可能为发展光子技术带来更多可能性。SPIE news、中国激光杂志社对本工作进行了专题报道。(a)实验装置图。(b)利用连续激光直写技术在铌酸锶钡(SBN)晶体中得到具有畴壁结构的复合光晶格。(c)能谷霍尔效应拓扑边界态的传播动力学过程。 相关成果以《基于II型狄拉克锥的非线性能谷霍尔效应拓扑边界态》(Nonlinear topological valley Hall edge states arising from type-II Dirac cones)为题发表在《先进光子学》(Advanced Photonics)上，西安交通大学为第一单位和第一通讯单位。西安交通大学博士生钟华与南开大学夏士齐博士为共同第一作者，张贻齐副教授、陈志刚教授及宋道红教授为共同通讯作者。西安交通大学李永东教授及刘纯亮教授参与了数据分析与讨论。本研究获得了国家自然科学基金面上项目及国家重点研发项目的支持。 张贻齐长期从事拓扑光子学与类量子效应的研究，以第一作者及通讯作者在《自然物理学》(Nature Physics)、《物理评论快报》(Physical Review Letters)、《自然通讯》(Nature Communications)、《激光与光子学评论》(Laser & Photonics Reviews)、《光学》(Optica)等国际著名期刊发表SCI收录论文近70篇。 文章链接：https://www.researching.cn/articles/OJ631738ef969b1a97 SPIEnews报道链接：https://spie.org/news/topological-valley-hall-edge-solitons-in-photonics 中国激光杂志社报道链接：https://mp.weixin.qq.com/s/pSubuBQY9Lc-T_FnLPv_vQ

关键词：拓扑,边界,光学,效应,光子,绝缘体,非线性,能谷,激光,孤子

导读： 中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室（OMG）丘学林团队的程锦辉博士研究生、张佳政副研究员、赵明辉研究员等，联合湖北省地震局工程师杜峰，综合了南海东北部近20年来已公开发表的二维主动源海底地震仪（OBS）深探测研究成果，利用克里格插值方法，获得了南海东北部准三维速度结构模型，探讨了南海东北部地壳速度空间上的展布特征，并结合其它地质地球物理资料，在南海东北部下地壳高速体研究获得新认识。相关研究成果近日发表在国际地学期刊Tectonophysics《构造物理》上。 南海是西太平洋最大的边缘海之一，其构造演化模式一直是地球系统科学的研究热点。随着人工源深地震探测方法的不断成熟，在南海东北部开展了大量的地球物理深探测实验，获得了丰富的地球物理数据(图1)。研究结果发现，南海东北部属于减薄型陆壳，并在下地壳中有高速体的存在。然而，二维剖面中展示的这些结果，具有一定的局限性，对不同形状的高速体的认识存在分歧，无法获得研究区速度结构在三维空间上的展布特征，无法构建研究区速度异常形成机制的整体认识。 研究人员收集了南海东北部12条二维主动源OBS速度结构剖面，开展了数据归一化处理，统一坐标系，统一分层标准；然后利用克里格插值法，建立了南海东北部的准三维速度结构模型，获得了沉积层、上/下地壳、下地壳高速层厚度和莫霍面的空间展布特征（图2，图3a），与前人的研究结果进行对比分析，验证了处理方法与研究结果的可靠性。计算得到了地壳拉张系数，结合研究区磁异常特征（图3b），将南海东北部的下地壳高速体划分为两类；一类位于东沙隆起-潮汕坳陷的下地壳底部，呈连片条带状分布特征，与高磁异常带几乎重叠且位于古太平洋俯冲带前缘，推断其为中生代古太平洋的俯冲残留；另一类离散地分布在大陆坡下方，推测其为陆缘张裂-破裂过程中地幔岩浆对下地壳的底侵改造所致。 本研究收集整合了南海东北部12条深地震测线，构建了准三维速度结构模型，为缺乏三维数据研究的区域提供了新思路。基于该模型，本研究系统分析了南海东北部深部速度结构特征，对其下地壳高速体空间分布和成因机制的进行了探讨，为南海的岩浆活动与演化过程提供了重要参考信息。 本研究得到国家自然科学基金项目，中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室开放基金, 南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）人才团队引进重大专项，广东省基础与应用基础研究基金的联合资助。 　 相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.tecto.2021.229086 图1 南海东北部二维深地震探测剖面位置图 DSR:东沙隆起 CSD:潮汕坳陷 SWTB:台西南盆地 HR:恒春海脊 NLT:北吕宋海槽 COB:洋陆边界 图中测线分别为OBS2001（Wang et al., 2006）、OBS2012（Wan et al., 2017）、OBS2015-2（Liu et al., 2018）、OBS2016-2(Wan et al., 2019) 、NS5、NS7、NS8（Fan et al., 2019）、T1、T2（Eakin et al., 2014）、T3(Lester et al., 2014);T2933、T4A(McIntosh et al., 2013)。 图2 准三维速度结构空间展布 (a)沉积层厚度分布图；(b)地壳厚度分布图； (c)上地壳厚度分布图；(d)下地壳厚度分布图图3 南海东北部下地壳高速体厚度 (a)与磁异常特征(b)分布图

关键词：南海,地壳,al,速度,结构,特征,厚度,分布图,模型,探测

导读： CeCu2Si2是第一个重费米子超导体，也是公认的第一个非常规超导体，在超导研究的历史中扮演着重要的角色。它在1979年由德国科学家Frank Steglich教授（现为浙江大学关联物质中心主任）发现。一直以来，人们对CeCu2Si2的强关联物理性质、尤其是其重费米子超导电性保持着极大的兴趣。CeCu2Si2的超导来源于导带电子与电子杂化形成的有效质量很大的准粒子，这种很大有效质量的准粒子配对形成的超导难以用常规的BCS理论（即电声子耦合机制）解释。此前一般认为其超导序参量为波，并且可能来自于磁性量子临界点附近的量子涨落。然而最近又有，等新的超导配对模型被相继提出，目前人们关于CeCu2Si2的超导序参量对称性仍有争议。而由于CeCu2Si2样品非常难以解理，直接的动量分辨的能带信息（特别是有效质量很大的准粒子色散）依然缺失，准确得到其动量分辨的费米面对于理解其超导序参量对称性以及其重费米子行为具有重要的意义。 浙江大学物理学系/关联物质研究中心的刘洋课题组，联合浙江大学Frank Steglich教授、袁辉球教授、杭州师范大学曹超教授等，利用上海光源BL03U高分辨ARPES线站和BL09U梦之线等，在CeCu2Si2的电子结构研究中取得突破。他们克服了实验技术上存在的一些困难，通过角分辨光电子能谱(ARPES)系统地测量了CeCu2Si2动量分辨的电子结构，从实验上确定了CeCu2Si2的多能带费米面，并且确定了电子在其中起到的重要作用。研究发现导带电子与电子具有很强的杂化现象，并且这种杂化具备动量依赖性，从而导致费米面附近的准粒子态具有较大的有效质量差异。在CeCu2Si2动量空间的点处他们揭示了被电子权重占据的重电子费米面，此结构很有可能会主导CeCu2Si2的重费米子超导电性，测量还表明费米面附近还同时存在有效质量较低的准粒子，这些准粒子态也可能对体系的多能带超导产生影响，其中它们同源的电子权重或为带内和带间散射甚至超导电子配对提供可能。该项工作对CeCu2Si2的整体电子结构进行了直接的表征，这些结果将给予后续相关的理论和计算以重要的实验支持。 相关成果于2021年8月在线发表于《物理评论快报》：Phys. Rev. Lett. 127, 067002 (2021)。论文被选为当期《物理评论快报》的封面。 这项工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、浙江省重点研发计划的支持。部分测量也在瑞典MAX IV光源的BLOCH线站完成。 文章链接： https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.067002 图1: (a) CeCu2Si2的晶体结构和动量空间中的第一布里渊区及其二维投影；(b) CeCu2Si2在135eV光子能量下测得的费米面结构；(b) CeCu2Si2沿-高对称方向的能带色散；(d)132eV光子能量下测量的点处的重费米子能带，能谱经过了除以RC-FDD(resolution-convoluted Fermi-Dirac distribution，能量分辨率对费米狄拉克分布函数卷积)的处理；(e) 图(d)重电子能带范围的EDC(energy distribution curve)，谱强度的能量分布曲线簇

关键词：CeCu2Si2,电子,超导,费米,能带,粒子,动量,质量,结构,分辨

导读： 中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室（OMG）构造与模拟学科组副研究员李付成、研究员孙珍等在南海实际地震剖面解释的基础之上，运用热-力学地球动力学模拟方法叠合了珠江口盆地“同张裂+裂后+盆地反转”三期构造阶段，发现同张裂期珠江口盆地的不同伸展程度导致了白云凹陷、东沙隆起在中中新世时出现截然相反的沉积响应。相关研究成果近日发表在国际地学期刊Geophysical Research Letters（《地球物理研究快报》）上。珠江口盆地作为南海北部陆缘最大的含油气沉积盆地，其构造及沉积演化史一直是油气资源勘探的基础。自晚中生代以来，以珠江口盆地为代表的南海北部陆缘盆地至少经历了神狐运动、两期珠琼运动、南海运动及东沙运动，这些构造运动共同构成了珠江口盆地的主体演化三阶段：断陷、拗陷、构造反转。裂陷期是盆地内各凹陷形成的主要时期，同时是构造沉降活跃的时期；从珠海组沉积开始，珠江口盆地进入了裂后热沉降阶段；在中中新世以后，南海北部陆缘进入到裂后构造活化期, 即东沙运动。长久以来，东沙运动被认为是局部的构造事件，仅仅发生在珠江口盆地西部的东沙隆起附近，主要表现为区域削截型构造不整合面（如最明显的T32界面），东沙隆起大部分地区地层遭受强烈的抬升和剥蚀，甚至出现沉积的缺失与基底的剥露（图1）。与东沙隆起的表现截然相反的是，在中中新世时，以白云凹陷为代表的盆地中西部不仅未出现抬升剥蚀，反而表现为异常快的沉积特征（快达400 米/百万年），进而演化成为沉降中心，新生代沉积厚度厚至10千米（图1）。长期以来研究者们认为隆起-剥蚀、断层再激活等是盆地反转的基本响应，所以大家通常将东沙运动的活动范围局限在东沙隆起，而对白云凹陷出现的异常沉降则一直用其他动力或机制来解释。研究团队以南海陆缘的演化过程为基础，在实验室开展了相关的地球动力学模拟研究，实现了陆缘沉积盆地的完整演化过程。模拟根据不同历史时期的应力变化，先开展盆地的同张裂、裂后热沉降过程模拟，在第三阶段对盆地进行反转挤压。模拟研究结果发现：受热冷却的影响，不同伸展程度的陆缘盆地，在盆地反转阶段具有不同的沉积表现。当受到强烈伸展后，如伸展后盆地地壳厚度10 千米时，反转阶段的盆地中心相对于两侧将下凹，接受更多的沉降量；反之，当地壳厚度达16 千米或者更厚，盆地中心将会被挤压抬升，进而出现沉积的剥蚀（图2）。这个结果很好地解释了白云凹陷、东沙隆起现象，实际反射及折射地震资料揭示白云凹陷最薄处地壳厚~4 千米、东沙隆起则厚于21千米，他们在东沙运动期间分别表现为异常沉降和剥蚀抬升（图2）。简言之，以东沙运动为代表的盆地反转不仅可以导致抬升剥蚀，同样可以造成异常沉降。该研究不仅定量验证了盆地反转（如东沙运动）可以造成沉积的抬升与剥蚀，更为重要的是提出了异常沉降亦是盆地反转的另一重要表现形式。这一结论为重新认识盆地的沉积响应提供全新的思路。参与本项工作的还有国土资源部海洋二所研究员丁巍伟、香港中文大学教授杨宏峰、中海油深圳分公司总工程师庞雄，经理郑金云及李洪博，及广东海洋大学副教授谢辉。本研究得到广东省自然科学基金研究团队项目、中科院卢嘉锡国际团队项目、国家自然科学基金、南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）人才团队引进重大专项，中国科学院战略性先导科技专项A类、以及广州市科技项目等项目的资助。相关论文信息：https://doi.org/10.1029/2021GL094750 图1 南海珠江口盆地基本地质情况及沉积特征图2 模拟结果总结及与东沙隆起、白云凹陷沉积特征对比

关键词：盆地,东沙,沉积,运动,反转,沉降,隆起,构造,珠江口盆地,南海

导读： 裂离自大陆的微陆块保存了大陆张裂和破裂、海底扩张以及微陆块增生等诸多地质记录，为了解大陆边缘的古地理演化提供重要窗口。位于南海东南缘的巴拉望微陆块（图1）被认为是随着南海在早渐新世-中中新世的海底扩张，而从华南陆缘分离出来的微陆块，因此巴拉望微陆块对于了解华南陆缘的张裂-破裂过程和古地理格局具有重要意义。虽然过去的一些研究显示了巴拉望微陆块与南海北部陆缘之间的物源联系，但是由于缺乏直接的地层学证据，对于巴拉望微陆块何时从华南陆缘的哪个位置分离出来并不清楚。由于南海北部陆缘的破裂不整合具有向西南穿时变年轻的特征，一个可行的方法是通过破裂不整合的对比来识别巴拉望微陆块的共轭陆缘。此外，对于南海扩张以前华南陆缘上裂陷期沉积物的来源和输送路径也知之甚少，特别是剥蚀自华夏地块内部的沉积物不知是否能穿越陆缘到达巴拉望。为了解决上述问题，中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室大陆边缘构造学科组助理研究员陈文煌、研究员闫义及其合作者对位于巴拉望中南部的裂陷期层序Panas-Pandian组进行了详细的生物地层学和物源研究，获得了以下认识：(1)浮游有孔虫和钙质超微化石分析结果显示，Panas-Pandian组的沉积年代为中始新世–渐新世最早期（47.7–32.9 Ma）（图2a、2b和2d）。基于此结果和裂后期层序Nido石灰岩最老的年龄（~32 Ma），巴拉望微陆块的破裂不整合可限定在33–32 Ma。这一时间接近于珠江口盆地（~32 Ma）及其南侧IODP U1435站位（~34 Ma）的破裂不整合时间，说明巴拉望微陆块与珠江口盆地具有共轭关系（图4）。此外，Panas-Pandian组中的遗迹化石Helminthopsis和深水胶结质壳底栖有孔虫（图2c）指示了中部半深海至深海（500 m）水深的陆坡环境。(2)微量元素、Nd同位素、重矿物组合和碎屑锆石U-Pb年龄（图3）分析显示，Panas-Pandian组具有两个主要的源区：近源的中生代盆地基底隆起和远源的华夏地块内部。这暗示了一条类似于现今珠江东北支流的河流在中始新世（47.7–42.1 Ma）就已存在，并且可以穿越华南陆缘，将来自华夏地块内部的沉积物输送至陆坡位置的巴拉望中南部（图4）。这一沉积物输送路径表明南海海底扩张发生以前的华南陆缘为低地形梯度的宽裂谷带。　　相关成果近期发表于Tectonics。该研究受国家自然科学基金、南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）人才团队引进重大专项、中科院南海生态环境工程创新研究院和广东省海洋资源与近岸工程重点实验室开放基金资助项目的支持。论文链接　图1 南海及其周边地区地质图，红色虚线范围为巴拉望微陆块图2 （a）浮游有孔虫扫描电子显微镜照片，比例尺长200 μm; （b）钙质超微化石偏光显微镜照片（c）底栖有孔虫超景深三维体视镜照片，比例尺长200 μm；（d）浮游有孔虫和钙质超微化石（本研究及Wolfar et al., 1986）限定的Panas-Pandian组沉积年代图3 Panas-Pandian组碎屑锆石U-Pb年龄谱（a-j），并与南海周边地区（f-i）及南海南北两侧陆缘白垩世-始新世地层（j-n）进行比较。Panas-Pandian组中，多峰分布模式的样品(b和c)对应于远源源区，单峰分布模式的样品（d）对应于近源源区图4 中始新世（47.7–42.1 Ma）华南陆缘古地理重建图

关键词：陆块,南海,华南,Pandian,Ma,Panas,破裂,大陆,沉积物,整合

导读： 低维有机-无机杂化卤素钙钛矿及其衍生物杂化卤化物因其减小的电子维度和结构维度，使其具有强的量子限域效应，其独特的自陷态的宽带发射为制造单组分白光发光二极管（WLEDs）提供了可能性。然而，常压下结构扭曲度较小，很难实现高效自陷发光。高压作为一种重要的基本热力学参量，可以改变材料的原子间距、晶体结构和电子结构，从而有效地改变物质内部原子间的相互作用，诱发许多常压下未曾出现的新结构和新性质。因此，高压是发现和获得具有奇异性质的新型材料的重要的手段。吉林大学超硬材料国家重点实验室肖冠军教授和邹勃教授课题组另辟蹊径，利用高压对物质晶体结构和电子结构的调控，在若干传统无光材料中成功实现了高品质发光，进而提出了“压力诱导发光PIE”的新概念，系列研究成果引起了人们的广泛关注，在压力传感、压力开关和防伪等领域具有潜在的应用前景。然而，高压可逆性（即具有高发光效率的高压亚稳相不能稳定至常压存在）极大地阻碍了这类材料的实际应用。针对这一关键科学问题，邹勃教授课题组创新性提出通过构筑空间位阻提高相变势垒，从而抑制高压亚稳态返回到常压稳定态，最终实现不可逆相变，将具有优异性能的高压相截获至常压。早在2014年，课题组通过结构设计，在硝酸尿素（(NH2)2COH+·NO3−）体系中引入甲基−CH3提供空间位阻，实现了所合成的硝酸乙脒（(C2N2H7+·NO3−）的压致不可逆相变。（J. Phys. Chem. C 2014, 118, 23443）。基于前期学术设想，我们通过引入具有空间位阻和弹簧效应的复杂构型的有机阳离子C6H5CH2CH2NH3+（PEA+）和C5H7N2+（4AMP+），实现了对有机无机杂化卤素钙钛矿及其衍生卤化物的PIE和色温的有效调控，并且成功地将具有高发光效率的高压亚稳相保留至常压。系列工作通过高压下的材料设计，为获得高亮度单一白光源发展了新策略，并为深入了解杂化卤化物材料的光物理行为提供了全新视角。系列研究成果分别以“Pressure-Induced Emission toward Harvesting Cold White Light from Warm White Light”和“Harvesting Cool Daylight in Hybrid Organic-Inorganic Halides Microtubules through the Reservation of Pressure-Induced Emission”为题，发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 10082和Adv. Mater. 2021, 33, 2100323期刊上。发表在《德国应用化学》的论文第一作者为吉林大学物理学院超硬材料国家重点实验室博士生付瑞净，通讯作者为肖冠军教授和邹勃教授。发表在《先进材料》的论文第一作者为吉林大学物理学院超硬材料国家重点实验室在读博士生赵电龙，通讯作者为吉林大学“鼎新学者”马志伟博士、肖冠军教授和邹勃教授。上述工作得到了国家自然科学基金和科技部重点研发计划项目等基金的资助。

关键词：高压,发光,常压,结构,重点,吉林大学,杂化,作者,发表,位阻

导读： 中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室（OMG）研究员丘学林团队的博士研究生黎雨晗和副研究员黄海波，联合德国亥姆霍兹海洋研究中心（GEOMAR）教授Ingo Grevemeyer、广州海洋地质调查局高级工程师徐子英等，在运用纵横波速比（Vp/Vs）成像结果研究洋陆过渡带结构和成分方面取得新进展。相关研究成果近日发表在Geophysical Research Letters（《地球物理研究快报》）上。洋陆过渡带（COT）是认识被动大陆边缘裂陷、破裂至海底扩张过程中岩浆供应状态和地球动力学机制的关键区域，尤其在非火山型陆缘，减薄陆壳、剥露地幔和洋壳三者之间较宽的COT区域内的接触形式较为复杂。然而，除大洋钻探对基底岩石进行直接取样外，尚无较有效的地球物理方法对COT结构进行精确约束。Vp/Vs值通常被认为能够有效揭示岩性成分的关键指标，有望用于解决COT结构问题。然而，广角地震探测研究中，传统正演方法获取的Vp/Vs值模型在分辨率上，特别是垂向分辨率上有较大局限性，并且操作方法较为主观，这给S波速度结构的模拟和Vp/Vs值方面的研究带来了挑战。为了精确厘定COT结构，研究人员以中沙地块南侧COT为例，利用主动源海底地震仪（OBS）探测数据，提出一套S波地壳/上地幔速度结构反演方法，获取了Vp/Vs模型结果。模型结果显示，中沙地块南侧基底浅部Vp/Vs值都小于1.9，指示在大陆张裂最后阶段至破裂事件过程中没有地幔剥露的发生。通过与相邻多道地震剖面的验证和对比分析，模型揭示出从北向南可能被岩浆侵入的COT逐渐过渡到薄洋壳下伏蛇纹石化地幔的结构。通过Vp/Vs值对岩性成分的揭示，研究估计初生洋壳的厚度在~2.6–4.5 km之间，其下地壳几近缺失，下伏地幔蛇纹石化程度较轻微，指示了不充足的岩浆供应状态。崎岖的基底形态刻画了断层广布的洋壳基底，为海水渗透进入地幔提供了通道。研究为主动源OBS横波反演成像和Vp/Vs模型的获取提供了范例，并为今后解决COT结构问题提供了新思路。研究使用的OBS数据由国家基金委员会南海地球物理共享航次项目搭载南海海洋所的“实验2”号科考船采集，并得到中科院青年创新促进会、国家自然科学基金项目、南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）人才团队引进重大专项、广东省自然科学基金研究团队项目和国家留学基金委员会公派研究生项目联合资助。论文链接图1.（a）P波速度结构模型；（b）S波速度结构模型；（c）Vp/Vs值模型图2.Vp/Vs值分布对岩性的判定

关键词：结构,Vs,Vp,COT,模型,地幔,速度,基底,洋壳,海洋

导读： 关节软骨损伤是临床上最为常见的关节退行性疾病，尤其在中老年人群中发病率极高（65岁以上发病率大于69%），累及人群巨大，严重影响中老年人的生活质量。针对局限性软骨缺损的中度退变患者，临床上主要采用微骨折术或自体软骨移植术进行治疗，但是该类手术仅限于小范围的软骨缺损修复，且供体来源十分有限，特别是移植软骨与周围正常软骨整合欠佳（马塞克现象）。 最新研究结果表明，组织工程与再生医学技术为解决上述难题提供了全新的治疗策略。软骨组织工程是通过结合自体软骨细胞和三维支架材料（如水凝胶材料）进行关节软骨缺损修复的先进技术。随着微创手术的普遍应用，基于水凝胶材料的软骨组织工程技术能否与关节镜手术结合使用一直是临床医生关注的焦点问题。由于关节镜手术需要在一定的水压（~10 kPa）下实施操作，这对于当前的水凝胶材料无疑提出了巨大的挑战：水凝胶材料需要通过关节镜装置准确注射至缺损部位并在水下快速固化，固化后需要与周围组织牢固粘合且在水压环境维持机械稳定性。迄今为止，没有任何一项水凝胶技术能够突破这一技术壁垒。 近期，上海交通大学生物医学工程学院林秋宁研究员、上海交通大学附属第九人民医院周广东研究员联合设计了一种超快、高强、强粘的杂化光交联水凝胶技术（如图一）。该类水凝胶技术能够满足关节镜手术实施软骨缺损修复的苛刻要求，即在水压环境下实现光固化操作，并通过负载自体软骨细胞的水凝胶支架材料，成功实现了大动物（猪）负重区关节软骨缺损修复。 图1 杂化光交联水凝胶技术的构建示意图 该研究团队在“光偶合交联”技术构建水凝胶材料多年的经验与基础上，通过结合光致亚胺交联策略和传统的光引发自由基聚合交联策略，构建了秒级固化、高强、高粘的双网络光交联水凝胶：1）透明质酸高分子上双建官能团的快速聚合交联（第一重网络）；2）另一透明质酸高分子上的邻硝基苄醇在光照下生成的醛基与明胶上的氨基发生亚胺交联（第二重网络）。同时，光致亚胺交联赋予的组织粘附力（Adv. Mater. 2016, 28, 2724）能够有效实现与周围组织的化学键键合固定。 进一步，系统地研究并表征了杂化光交联水凝胶的理化特性。实验结果表明：该类凝胶技术具有超快的交联速度（约1 s；如视频一）、较高的力学性能（约2 MPa）、以及较高的组织粘附能力（凝胶-软骨界面强度：纵向拉伸力16.4±1.2 kPa；横向剪切力29.0±3.2 kPa；如图二）。同时，该类凝胶技术具有优异的生物相容性和生物降解性，以及较低的免疫炎症反应，结合软骨细胞的水凝胶材料，能够在裸鼠皮下再生成熟的组织工程软骨。 图2 杂化光交联水凝胶的理化特性表征 接着，重点探讨了杂化光交联凝胶技术结合关节镜手术实施水下原位软骨缺损修复的可行性。实验中，水凝胶前体溶液可以结合为该技术量身定制的关节镜辅助装置，方便地注射至水下的软骨缺损部位，并随即打开395 nm光源照射，实现快速固化并与周围软骨组织一体化整合（如视频二）。同时，固化后的凝胶-软骨复合物能够承受47.8±6.5 kPa强度的水压，这远远超出了临床上关节镜手术所需的水压（~ 10 kPa）。 最后，应用杂化光交联水凝胶包裹自体软骨细胞实施了在体关节镜手术，并成功修复了猪关节负重区的软骨缺损。与体外模拟实验结果一致，该类水凝胶技术可以在连续液体（生理盐水）灌溉压力（~ 10 kPa）下，精准修补软骨缺损（如视频三）。修复6月后，关节软骨缺损基本被新生的透明软骨组织覆盖，呈现出软骨特异性染色和典型的软骨陷窝结构，并且与周围正常软骨组织实现一体化整合（如图三）。综上所述，该类凝胶技术集可控快速交联、优异机械性能以及可组织粘附的特性，满足关节镜手术水压环境下的应用要求，有望拓展成为微创手术盛行趋势下软骨缺损治疗的新策略。 图3 杂化光交联水凝胶技术用于关节镜手术下的在体软骨缺损修复 相关论文“Ultrafast, tough, and adhesive hydrogel based on hybrid photocrosslinking for articular cartilage repair in water-filled arthroscopy”已被《Science Advances》在线刊登。华宇杰博士、夏会堂博士及贾立涛为共同一作，周广东研究员、林秋宁研究员为通讯作者。该工作得到了上海交通大学朱麟勇教授的悉心指导，上海交通大学附属第六人民医院赵金忠主任团队的大力支持，以及国家重大研发计划（2019YFA0110500 、2017YFC1103900）、国家优秀青年科学基金（22022506）等项目支持。

关键词：软骨,凝胶,缺损,手术,关节镜,修复,交联,光交联,杂化,关节

导读： 近日，中国科学院大连化学物理研究所大连光源科学研究室研究员袁开军团队利用自主研制的极端条件下稳态和瞬态综合光谱表征系统，揭示出高压下Cs2NaBiCl6晶体的发光机理。压力作为一种极端条件可以有效改变材料内部原子间的相互作用，迫使材料的电子结构和光学性质发生改变。研究压力下材料的光学及超快动力学性质有利于深入认识物质结构和性质之间的关系。由此，该团队自主研制了超高压条件下稳态和瞬态综合光谱表征系统，可有效揭示功能材料的能量转移、分子激发态超快动力学过程、光电转换等物理机制，此套系统的技术指标达到国际领先水平。该研究中，研究人员利用自行研制的高压原位拉曼、高压时间分辨荧光和飞秒瞬态吸收等设备对Cs2NaBiCl6晶体高压下的发光机理开展研究。研究表明，不发光的立方相Cs2NaBiCl6在高压下转变为四方相，从而导致[BiCl6]3-八面体扭曲产生双发射的自陷激子荧光。不同压力下的飞秒瞬态吸收实验观察到Cs2NaBiCl6晶体中暗态自陷激子和亮态自陷激子的转变。研究揭示了Cs2NaBiCl6晶体结构与性质之间的关系，可为设计改进无铅双钙钛矿的性能提供新思路。相关研究成果以Transformation between the Dark and Bright Self-Trapped Excitons in Lead-Free Double-Perovskite Cs2NaBiCl6 under Pressure为题，发表在《物理化学快报》（The Journal of Physical Chemistry Letters）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会动态化学前沿研究中心项目、国家自然科学基金项目、辽宁省“兴辽英才计划”等项目的资助。论文链接大连化物所利用自主研制的极端条件下稳态和瞬态综合光谱表征系统，揭示了高压下Cs2NaBiCl6晶体的发光机理

关键词：Cs2NaBiCl6,高压,瞬态,条件,性质,系统,揭示,晶体,研制,发光

导读： ［本站讯］近日，山东大学前沿交叉科学青岛研究院分子科学与工程研究院韩克利教授团队在复杂体系非铅钙钛矿动力学机理研究方面取得新进展，实现了光致发光和光催化可调控的功能，并针对一系列的性能变化探究了其动力学机理。相关研究成果以“Controlling Photoluminescence and Photocatalysis Activities in Lead-Free Cs2PtxSn1-xCl6Perovskites via Ion Substitution”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed.上。山东大学为该论文的第一完成单位，分子科学与工程研究院2018级博士研究生尹航为该论文的第一作者，韩克利教授为该论文的通讯作者。 全无机非铅钙钛矿因具有低毒性和高稳定性的特征，已被应用到了发光领域和光催化领域当中。但是由于在水中的稳定性仍然受到限制，目前仍没有高效的可以同时实现水中发光和光催化活性调控的非铅钙钛矿材料。锡（IV）基钙钛矿Cs2SnCl6虽然具有优良的水稳定性和空位有序的结构，但是该材料具有极宽的光学带隙，这大大限制了其对可见光的利用率和荧光量子产率。如何基于原有性能优势，设计合成新型非铅钙钛矿材料，提高对光生载流子的利用效率，成为了当前研究的主要问题。此工作中，该团队创新性地合成了一系列锡铂基钙钛矿Cs2PtxSn1-xCl6，通过调节Pt/Sn的取代比例，有效的调控了光学带隙，并在可见光区产生了第一激子吸收峰，打破了跃迁禁阻效应，实现了水中发光和光解水产氢的双应用。当Pt4+含量较多（x=0.75）时，该材料展现出宽光谱、长寿命、高效稳定的橙色荧光发射；当Pt4+含量极少（x=0.05）时，该材料具有更强的水稳定性和有效的光解水产氢活性，但是伴随而来的是减弱的荧光发光强度和降低的荧光量子产率。这一光学性能的切换调控与材料中亚带隙的形成有着密切的关联。研究人员通过紫外可见吸收光谱、变温荧光光谱和时间分辨荧光光谱，结合自主研发的泵浦-探测飞秒时间分辨光谱仪等手段，证明了材料中亚带隙的存在，同时揭示了自陷态荧光发射和光解水产氢两种不同模型中光生载流子的动力学进程，为开发复杂功能化的非铅钙钛矿材料提供了独特的研究策略。上述工作得到国家自然科学基金委人工光合成基础科学中心和国家自然科学基金重点项目等资助。 原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202108133

关键词：荧光,钙钛矿,调控,稳定性,动力学,论文,合成,水产,发光,研究院