近期，西安交大科研人员在人工装配体的可逆融合与分裂、中熵合金、“亚洲水塔”地区水循环机理、胚胎发育、2型糖尿病的线粒体表观遗传学、硫族钙钛矿光电、有机场效应晶体管等领域的研究中接连取得重要进展。

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1 西安交大合作研究成果在《科学》发表

发表期刊

《科学》

内容摘要

融合和裂变行为在生物学、化学工程和理论物理学中已经受到广泛的关注和研究，用以了解细胞行为，发展人工装配体，以及生产多金属化合物等。尽管过去人们通过多种方法实现了脂质/表面活性剂/有机小分子/聚合物胶束和囊泡的融合和裂变，可逆融合裂变过程的实现仍然是一项巨大的挑战。对可逆和可控制的融合与裂变的探索将极大地促进刺激响应性材料的发展，这在开发动态可变形系统和具有定制化纤维亚结构的结构材料方面有可观的前景。

为了实现人工装配体的可逆融合与分裂，西安交通大学航天航空学院刘益伦教授团队联合浙江大学高分子系高超教授团队联合提出了一种溶剂触发的形貌调控策略，以氧化石墨烯（Graphene oxide , GO）纤维为模型，实现了可逆的融合与分裂。相关成果于5月7日发表在《科学》杂志上。

可逆融合与分裂的性质有几个潜在的应用展示。首先，制备直径任意可调的粗融合纤维，并且随着融合纤维的直径增加，力学性能基本不下降。可作为结构材料，有望在工程领域发挥力学优势。其次，可以在不同的纤维基组装结构间灵活转换。例如，通过可控的融合与分裂，一万多根GO纤维基组装体在GO柱与节点融合的GO网之间转变，也能在融合的GO纤维与复杂的组装结构之间变化（图3A-F）。再者，GO纤维束通过融合与分裂能实现包含与排除各种客体等功能性，如聚丙烯腈短纤（图3G-J）、亚毫米级的玻璃珠和聚苯乙烯微球等。另外，普通的纤维（包括聚乙烯醇纤维、尼龙、蚕丝、不锈钢丝、玻璃纤维、玄武岩纤维等）通过GO涂层也能具备这种可逆融合-分裂的特性，进一步扩展了相关应用领域的范围。

论文链接

http://science.sciencemag.org/content/sci/372/6542/614.full

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2 西安交大合作研究成果在Nature发表

发表期刊

Nature

内容摘要

近年来，物理冶金研究的新热点聚焦在“高熵(或中熵)合金”(high-entropy alloys and medium-entropy alloys,以下简称HEA)。涌现出的新科学问题之一，是HEA与化学无序的传统合金的结构不同。其间的化学相互作用，使原子相互之间倾向于吸引或排斥，即元素原子间有偏好地选择回避或聚集。其导致的不同程度的局部化学有序中，化学短程有序(chemical short-range order, CSRO)可以说是最难破解的。迄今为止，HEA中有很多CSRO的确凿证据一直没有找到，也不清楚CSRO中元素分布特征和原子堆垛构型。

近日，西安交通大学材料学院马恩教授、中科院力学研究所武晓雷研究员和清华大学电镜中心朱静院士等人通过设计系统且细致的实验和计算模拟，首次给出了中熵合金存在CSRO以及CSRO与位错交互作用的直接观察证据。相关论文以“Direct observation of chemical short-range order in a medium-entropy alloy”为题于2021年4月28日发表在Nature上。

研究人员利用配备了能量过滤系统的双像差矫正透射电子显微镜，找到合适的晶带轴，综合运用选区和微区电子衍射、高角环形暗场(HAADF)高分辨成像及其傅氏变换(FFT)和反傅氏变换(IFFT)、能量过滤暗场成像，以及原子尺度的化学元素面分布(EDS-Mapping)测试等手段，在中熵VCoNi合金中清晰地看到了CSRO，获得了CSRO的电子衍射晕圆证据及其尺寸、组成元素占位和三维构型的信息。

此工作首次直接实验证实了中熵合金化学短程有序及其与位错的交互作用，为理解高熵合金的基本微结构特征以及设计高性能的高熵合金提供了新的思路。

论文链接

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03428-z

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3 西安交大科研人员在“亚洲水塔”地区

水循环机理研究方面取得重要进展

发表期刊

Geophysical Research Letters

内容摘要

“亚洲水塔”地区是指喜马拉雅—青藏高原地区，该地区是除南极、北极以外全球第三大冰川、积雪和冻土覆盖区，也称为“第三极”。近年来，“亚洲水塔”地区气温快速升高，发生冰川退缩、冻土退化、湖泊扩张等现象，引发了冰湖溃决、洪水、泥石流等重大灾害，未来水资源短缺的风险加剧。因此，在 “亚洲水塔”地区深入开展水循环机理研究对于建立我国西南地区生态安全屏障，保障粮食安全、推动可持续发展，进而实现“碳达峰、碳中和”目标有重要意义。

近日，西安交通大学人居环境与建筑工程学院地球环境科学系青年教师姚莹莹与南方科技大学环境科学与工程学院讲席教授、美国地球物理联合会会士郑春苗，德克萨斯大学奥斯汀分校经济地质局首席科学家、美国工程院院士Bridget R. Scanlon教授等团队密切合作，从青藏高原水循环过程研究的“盲区”——地下水系统入手，结合高原观测数据和数值模型，系统量化了雅鲁藏布江流域地下水对地表径流的年季贡献。

该研究成果以“喜马拉雅山北麓地下水对河流径流的贡献作用（Role of Groundwater in Sustaining Northern Himalayan Rivers）” 为题，被地球科学顶级期刊、Nature Index源期刊《地球物理学研究快报》（Geophysical Research Letters）接受发表。

文章作者

西安交通大学人居学院姚莹莹副教授为论文第一作者，南方科技大学郑春苗教授为通讯作者，西安交通大学为该论文的第一单位。德克萨斯大学奥斯汀分校Bridget R. Scanlon教授，西安交通大学吴一平教授，南方科技大学匡星星副教授、曾振中副教授，首尔国立大学Su-jong Jeong副教授，青藏高原研究所李国帅博士等为论文合作作者。

论文链接

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020GL092354

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4西安交大科研人员

在胚胎发育研究领域取得新进展

发表期刊

PNAS杂志

内容摘要

脊椎动物的早期胚胎是辐射对称的球体，随着发育的进行，这种对称性逐渐被打破，胚胎开始获得前后极性，并最终形成一个外观上明显的前后图式：沿着前后轴依次发育形成头、躯干和尾巴。FGF、WNT和RA等几条进化上保守的信号通路控制着脊椎动物早期胚胎的前后图式形成过程，这些信号的激活可促进后部发育，而它们的抑制则促进前部发育。鉴定新的前后图式形成的调控因子对于我们理解这一基本的发育过程具有重要意义。

5月12日，西安交通大学医学部基础医学院/转化医学研究院脑科学研究所丁毅课题组联合美国加州大学洛杉矶分校Edward M. De Robertis课题组、清华大学陶庆华课题组在 PNAS 杂志上发表题为“The Cytokine FAM3B/PANDER is an FGFR Ligand that Promotes Posterior Development in Xenopus”的文章，该研究发现细胞因子FAM3B/PANDER是一个FGF信号的新配体，可在非洲爪蟾早期胚胎中通过激活FGFR/ERK通路促进后部发育。

该研究鉴定了一个新的FAM3B/FGFR/ERK通路，并证明其在脊椎动物胚胎前后图式形成过程中发挥重要作用。FAM3B很有可能在二型糖尿病和癌症的发生中也通过这一分子机制起作用。目前，FGFR的多种小分子抑制剂已作为抗癌药被批准上市或正在进行临床试验，该研究提示这些FGFR小分子抑制剂也可以作为治疗FAM3B相关的二型糖尿病和癌症的候选药物。

文章作者

西安交通大学医学部基础医学院张芳芳、西湖大学朱薛辰和清华大学汪盼为论文的共同第一作者。陶庆华教授、Edward M. De Robertis教授和丁毅研究员为论文的共同通讯作者。西安交通大学为论文完成的第一单位。基础医学院何青、贾红、许临平，西安儿童医院黄惠梅和西安交通大学口腔医院赵华翔为论文共同作者。

论文链接

https://www.pnas.org/content/118/20/e2100342118

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5 西安交大科研人员在2型糖尿病的

线粒体表观遗传学领域取得重要进展

发表期刊

Advanced Science

内容摘要

2型糖尿病的发病率在全球范围内日益增加，已成为危害人类健康的重大公共卫生问题，而胰岛素抵抗是2型糖尿病的基础和核心环节。尽管细胞核DNA的表观遗传学修饰参与胰岛素抵抗的机制已有大量研究，但线粒体DNA表观遗传学修饰的参与机制鲜有报道。

近日，西安交通大学生命学院线粒体生物医学研究所刘健康教授、冯智辉教授团队、医学院臧伟进教授团队以及空军军医大学高峰教授团队等密切合作，从线粒体DNA甲基化调控线粒体稳态入手，在线粒体表观遗传学参与胰岛素抵抗机制方面取得重要进展。

该研究发现，细胞内游离脂肪酸的升高能够通过激活腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）促进DNA甲基转移酶DNMT1的线粒体转位，进一步特异性地诱导线粒体DNA编码的呼吸链复合物Ⅰ关键基因MT-ND6的高甲基化，造成MT-ND6的转录抑制与线粒体氧化磷酸化受损，最终导致胰岛素抵抗的发生。该研究从线粒体表观遗传学的新角度揭示了线粒体稳态失衡参与胰岛素抵抗形成的分子机制，为2型糖尿病的防治提供了新的干预靶点和防治策略。论文评委认为“这一发现是线粒体基因调控和代谢疾病领域的一个里程碑”。

该研究成果以“肝脏线粒体ND6基因的高甲基化推动全身性胰岛素抵抗的发生”为题，被Advanced Science 接收发表。

文章作者

西安交大生命学院曹可副教授、博士生吕伟强和王雪强为该论文的共同第一作者，刘健康教授和冯智辉教授为通讯作者。西安交通大学生命学院龙建纲教授、杨铁林教授、董珊珊副教授、许洁助理研究员，贵州航天医院马庆庆主任、林牧医师，交大二附院邹璇副研究员、交大医学院臧伟进教授以及空军军医大学高峰教授等为文章的共同作者。西安交通大学生命学院线粒体生物医学研究所为该论文的第一作者和通讯单位。

论文链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202004507

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6 西安交大科研人员在硫族钙钛矿光电领域

研究中取得重要进展

发表期刊

Nano Energy

内容摘要

近年来，有机无机卤化物钙钛矿型太阳能薄膜电池由于其出色的转化效率得到了快速的发展。但卤化物钙钛矿通常含有毒性元素Pb，对生态环境与生命健康危害较大，而且该材料对水分和温度较为敏感。基于此，国内外研究者尝试以无机硫属化物作为替代材料研究其太阳能转化性能，其中钡锆硫化物因具有出色的可见光吸收和高化学稳定性而备受关注，然而这种薄膜加工通常在1000℃以上的高温，限制了相关器件的开发。

近日，西安交通大学物理学院杨森教授团队与纽约州立大学布法罗分校曾浩教授团队合作，在500 ℃下成功合成了一种薄膜以及相关光电探测器和场效应晶体管。该薄膜表面粗糙度仅为0.6 nm，且去除了高温处理带来的硫空位和碳污染。以其为核心材料的光电探测器显示出了极快的光电响应速度（0.3 ms）和较高的开/关比（80）。场效应晶体管表现出双极性行为，其中电子和空穴迁移率分别为16.8cm²/ Vs和2.6cm²/ Vs，这些都为硫族化物钙钛矿薄膜在光电器件中的进一步应用打下了坚实的基础。

该研究以“Chalcogenide perovskite thin-film electronic and optoelectronic devices by low temperature processing“为题发表在国际期刊 Nano Energy 上。

文章作者

论文第一作者为西安交通大学物理学院博士生于忠海，西安交通大学物理学院为第一单位，通讯作者为杨森教授和曾浩教授。

论文链接

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105959

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7 西安交大科研人员在

有机场效应晶体管领域取得重要进展

发表期刊

Chemistry of Materials

内容摘要

可溶液加工的聚合物半导体因其优良的薄膜成型能力和质量轻等优势在柔性电子、可穿戴器件、智能器件等领域受到广泛关注。虽然目前有机场效应晶体管（OFETs）在迁移率和开/关比方面的性能与商用硅晶体管相当，但环境稳定性仍然限制了它们的商业应用。溶液加工的聚合物半导体薄膜是多晶的，形态上是多分散的，这意味着薄膜中不同部分的局域电子性能和性能衰减速率会有很大的差异。尤其是在这类薄膜中常常会发生垂直相分离的现象，这就导致聚集/结晶度沿薄膜深度方向变化，因此电子性能也沿薄膜深度方向变化。

近日，西安交通大学化学学院卜腊菊教授课题组使用组内近年来发展的断层光谱分析技术研究了聚合物半导体薄膜在深度方向上的结晶度变化，并利用软等离子体刻蚀技术提高了OFETs的稳定性。对常用的聚合物半导体材料的研究表明，其薄膜表面的结晶度高于表面以下部分。然而，对于p型聚合物半导体，较高的结晶度通常会导致较低的电离能，使得薄膜暴露于空气时产生较高的氧气掺杂浓度，从而产生了较高的背景电流，降低了OFETs的关闭能力。采用软等离子体辅助的表面刻蚀的方法，有选择性地除去暴露在空气中的薄膜表面（结晶度高），而留下来的表面以下部分的结构和电子功能都没有任何损坏，所制备的OFETs在空气中的寿命有效地增加了50%以上。这项工作为通过调控薄膜深度方向上的电荷分布来提高OFETs的环境稳定性提供了借鉴。

该研究成果以“Surface Etching of Polymeric Semiconductor Films Improves Environmental Stability of Transistors”为题发表在《材料化学》（Chemistry of Materials）上。

文章作者

西安交通大学化学学院硕士生翟晨阳为本文第一作者。西安交通大学化学学院卜腊菊教授、西安交通大学前沿科学技术研究院鲁广昊教授和中山大学张鹏副教授为共同通讯作者。西安交通大学化学学院为第一通讯单位。

论文链接

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.1c00628

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编辑：凌墨