【Nature】

鳗草全基因组序列
　　
　　Nature封面：芬兰西南“群岛海”（Archipelago Sea）的Kolaviken附近受损的海草草场边缘。Nature杂志第7590期封面文章报道了海草的作用，即固碳、稳定底土并为地球上生产力最高、生物多样性最大的生态系统之一提供基本支持。鳗草（Zostera marina）在整个北半球广泛分布，在生态上相当重要，但同其他海草一样，其沿海生境也属于世界上最为濒危的生态系统。Jeanine Olsen 等报告了鳗草的全基因组序列，该分析有助于认识与“回到大海”（back to the sea）逆向演化轨迹相关的演化变化，后者发生在被子植物的这个分支，其中包括全部气孔基因的丢失和硫酸化的细胞壁多糖的存在、细胞壁多糖与巨藻的相似度大于与植物的相似度。
　　
请为后代着想
　　
　　Nature封面：今天的科学家在做决定时是否考虑明天的世界以及他们为什么应当考虑。Nature杂志第7591期封面文章报道我们现在要为后代考虑做的事情。明天的世界肯定与今天的世界有极大的不同，甚至生活在其中的人也可能会不同。同所有人一样，科学家也发现难以太多关注他们身后的世界会是什么样子的。当前的气候经济学模型含蓄地假设未来的生命不是很重要，这是一个大问题，因为今天不加控制的气候变化对未来生命的影响可能最大。社会科学突显了我们关心他人、但却重视当前利益胜于重视未来利益的两种趋势之间的矛盾。行为经济学家呼吁设计能够操控这些演进出的行为的可持续发展政策和方案。
　　
真核细胞演化与线粒体
　　
　　Nature封面：真核细胞的演化。Nature杂志第7592期封面文章报道真核细胞的演化观点。真核细胞比细菌和古菌细胞大且复杂，重建演化的一种观点是，真核细胞的演化是当一个古菌样的细胞容纳了细菌、后者继而变成线粒体时被触发的；另一种观点是，真核细胞在它们获得了随后变成线粒体的细菌之前就早已处在向其现代形式的演化过程中。第二种观点得到一项最新研究的支持：线粒体基因与人们所提出的跟其相关的细菌基因的相似程度，要大于很多其他真核细胞基因与人们所推断出的跟它们对应的真核细胞基因的相似程度。这一结果（可能是有争议）表明，线粒体是已经在演化中的真核细胞后来获得的装饰品，而不是真核细胞生成过程的触发因素。
　　
CRISPR－Cas9基因编辑工具
　　
　　Nature封面：我们希望一个基因被编辑过的世界是什么样子的？Nature杂志第7593期封面文章报道CRISPR—Cas9 基因编辑工具的发展及其给分子生物学带来的革命性变化。CRISPR（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats），被称为规律成簇间隔短回文重复，实际上就是一种基因编辑器，是细菌用以保护自身对抗病毒的一个系统。作为基因编辑工具被科学家用来改变病毒、细菌、动物和植物基因组，具有揭示基因组组织的秘密、对抗疾病、改良作物和培育动物等多方面潜力。然而，所有这些都给监管部门造成了需要应对的道德问题，而这一点更因为关于该方法已被用来改变人类胚胎基因组的消息发布而复杂化了。
　　
　　
【Science】

编织物的分子构造
　　
　　Science封面：编织物结构图。Science杂志第6271期封面文章报道了编织物的分子结构图。研究人员合成了一种涉及有机多聚物编织的结构与众不同的材料，有机分子由强共价键连接在一起编织一个三维的共价有机框架，使它具有特殊的弹力属性。科学家先创建了一个以铜为基础的框架，接着添加了能“偶联”在一起的有机化合物，将一维单元交织成二维和三维结构。组成该框架的每根线状体都是螺旋状物，它们在“登记点”通过共价键相互连接。这些“登记点”赋予线状体很大的弹性度，但却不会令整个结构垮塌。在去除铜离子时，该结果依然完整。这些线状体能相互滑动，令该材料的弹性增加10倍；添加铜溶液可致使原有材料完全复原。
　　
衰老、脱发与干细胞之间的关系
　　
　　Science封面：静息阶段头发毛囊的免疫荧光照片。Science杂志第6273期封面文章报道了衰老、脱发与干细胞之间的联系，衰老会使我们茂盛的头发稀疏甚至消失。此前我们只知道人类衰老过程中头发会变得稀疏，但在细胞和分子水平上尚无足够了解，因此该研究有助于人们深入理解老年人脱发。研究发现，衰老会损害毛囊干细胞，使它们变成皮肤。随着时间慢慢推移，这个问题发生在越来越多的干细胞上，最终导致毛囊的萎缩和消失。年龄相关的DNA损伤会破坏胶原蛋白17A1，导致干细胞转变为表皮角质细胞；受损干细胞在这种状态下很容易从皮肤表面脱落。转录因子Foxc1也参与了毛发生长周期的调控。毛囊干细胞能够感知自己的状态，并做出相应的应答。
　　
戈登研究会议
　　
　　Science封面：泡沫上漂浮着的泡泡。Science杂志第6274期封面文章介绍了2016年召开的戈登研究会议（Gordon Research Conferences）的议题。戈登研究会议是一个旨在服务于科学界的非盈利组织，于上世纪20年代由美国约翰霍普金斯大学的戈登教授发起建立，从1931年夏天第一次召开会议至今，已经成为全世界科学精英汇聚交流思想和灵感的互动式国际交流平台，特别注重学术自由开放的交流形式和尊重彼此知识产权的原则。讨论的话题涵盖生物、化学和物理科学领域以及相关的科学技术问题，被公认为目前世界范围内的高质量，高效率，高水平的会议，会议的特别运行形式促进了学术交流和信息分享，推动了科学的发展和进步。
　　
探寻宇宙的眼睛
　　
　　Science封面：詹姆斯韦伯（James Webb）太空望远镜。Science杂志第6275期封面文章报道了詹姆斯韦伯太空望远镜太空计划。美国国家航空航天局（NASA）耗费巨资——超过80亿美元的詹姆斯韦伯太空望远镜将于2018年10月发射，预计飞行29天，这将是有史以来建造的最大的轨道天文台。作为哈勃空间望远镜的接班人，詹姆斯韦伯望远镜的分割镜面是几个创新的组件之一，这些创新的组件会在离地球150万公里（或大约四倍到月球距离）的路途中展开。不过哈勃空间望远镜主要观测的是可见光和紫外波段，而詹姆斯韦伯太空望远镜的优势则在红外波段，这意味着它可以看到哈勃无法看到东西。
　　
　　
【生物医药】

肿瘤基因组稳定性新机制
　　
　　浙江大学医学院应颂敏教授和沈华浩教授等首次发现肺癌细胞在有丝分裂期（M期）存在DNA复制行为，并发现肿瘤细胞这种在M期的DNA复制是其赖以生存的一个重要机制，相关结果发表在《自然》杂志上。肺癌细胞在有丝分裂期（M期）复制的DNA主要位于“脆性位点”（基因组特定区域），在有丝分裂前期，肺癌细胞会启动核酸酶MUS81、DNA聚合酶POLD3依赖的DNA复制，从而减少染色体的错误分离和不分离，由此在细胞周期的最后阶段，通过DNA复制修复肿瘤细胞因复制压力而产生的DNA损伤，维持染色体的稳定性。该研究将为肺癌靶向治疗提供新的潜在治疗靶点。
　　
半侧面颊短小基因
　　
　　一侧面颜明显小于另一侧，在医学上被称为半侧颜面短小，多由遗传所致。而由哪种遗传基因产生，学术界还尚无定论。近日，中科院北京基因组所张永彪研究团队与中国医学科学院等合作，收集了约1400例半侧颜面短小畸形患者的基因，通过对患者基因和3700份正常人的健康样本进行全基因组对比关联研究，确认出患者疾病的染色体易感区域，研究论文发表在《自然-通讯》上。研究结果发现半侧面颜短小与神经嵴细胞发育有关，并为遗传咨询和诊断治疗提供了重要依据。
　　
真核生物基因表达调控新机制
　　
　　中科院上海植物逆境生物学研究中心何跃辉研究团队发现，染色质修饰与mRNA转录起始及加工有着相互依存关系，两者协同作用，以提高成熟mRNA及基因表达的水平，相关成果发表于《自然-植物》。研究人员以模式植物拟南芥为研究对象，发现CBC蛋白复合体与COMPASS蛋白复合体以及EFS之间存在直接的相互作用，形成超级蛋白复合体。在复合体中，CBC与这些促进转录的染色质修饰因子相互依存，协同调控基因的转录以及共转录加工过程，从而高效调控mRNA。该研究揭示了染色质修饰因子与RNA加工相关蛋白互作以协同调控基因表达的机制。
　　
单细胞三重组学测序揭示肝癌细胞基因组、表观组和转录组的异质性
　　
　　北京大学生命科学学院生物动态光学成像中心汤富酬研究组、黄岩谊研究组和首都医科大学附属北京世纪坛医院暨北京大学第九临床医学院肝胆胰外科彭吉润研究组合作的最新研究表明，我国能够从同一个单细胞中实现对三种组学高通量测序信息的同时获取，并从单细胞水平发现肝癌细胞在三种组学上存在密切相互关联的高度异质性，相关结果发表于《细胞研究》。我国是肝癌高发区，并且肝癌患者的预后较差，因此对肝癌的发生和转移的机制研究迫在眉睫，新的测序技术可以揭示肝癌细胞基因组、表观组和转录组的异质性。
　　
先天性脊柱侧凸的病因学研究取得重大突破
　　
　　中国医学科学院北京协和医院骨科邱贵兴院士团队与国内外多家单位合作完成的研究成果“TBX6基因无效变异联合常见亚效等位基因导致先天性脊柱侧凸”发表于世界顶级医学刊物《新英格兰医学杂志》。先天性脊柱侧凸是由于胚胎期脊柱发育异常导致的三维畸形，可导致患者丧失劳动力甚至残疾，给社会和家庭造成严重负担，目前该病的确切病因尚不明确。该研究采用先进的“比较基因组杂交芯片”技术，在国际上首次解析了先天性脊柱侧凸患者的全基因组拷贝数变异，发现散发先天性脊柱侧凸患者的基因组16p11.2区域内存在大片段的DNA缺失，基因测序分析将缺失区域内的TBX6基因确认为致病基因。
　　
利用内源性干细胞治疗先天性白内障
　　
　　中山大学中山眼科中心刘奕志教授领衔的国际化团队，利用内源性干细胞原位再生出透明晶状体，首次实现了人体有生理功能的实体组织器官再生，并用于临床治疗先天性白内障，开辟了干细胞修复组织器官的新方向，相关研究发表于《自然》杂志。在临床试验中12名2岁以内的先天性白内障患儿接受了这种新术式，术后再生出功能性晶状体，后发障发生率降低20倍以上，临床试验证实了新术式在治疗先天性白内障中的安全性和有效性。该研究为白内障治疗提供了全新的策略，并开辟了组织再生及干细胞临床应用的新方向。
　　
生物人工肝系统
　　
　　中科院上海生物化学与细胞生物学研究所惠利健研究团队，与南京大学附属鼓楼医院等合作，突破“类肝细胞”体外培养技术，成功研制出生物人工肝，为治疗急性肝衰竭提供新方案，研究成果发表于《细胞研究》。该研究基于人源功能性肝细胞——hiHep细胞，利用一套生物人工肝系统，成功救治急性肝衰竭小猪，证明了hiHep细胞临床应用的可能性。采用hiHep细胞的生物人工肝救治的急性肝衰竭猪存活率在80%，存活后猪各项生理指标逐步恢复到正常水平。该结果证明采用转分化方法生成的hiHep细胞可应用于生物人工肝系统。
　　
血液推断年龄的法医学新方法
　　
　　中科院北京基因组所严江伟、方向东、章张等与公安部合作，建立了一种可供法医准确推断年龄的新方法，将由血液样本年龄预测的误差降低到4.7岁，该研究发表于《科学报告》。传统的个体年龄推断方法一直存在着技术局限和判定年龄跨度大等问题。该研究通过甲基化芯片检测21~32岁女性双胞胎血样样本的全基因组DNA甲基化，筛选出与中国汉族女性个体年龄具有高度相关性的位点，并在介于20~80岁之间的女性血样内对上述年龄相关位点验证，然后将进一步获得的6个与年龄高度相关的位点用多种方法进行年龄推断。经比较，新方法预测的年龄误差为2.8岁、交叉验证之后的年龄误差为4.7岁。 
　　
　　
【信息物理】

我国首次利用激光产生反物质
　　
　　中科院上海光学精密机械研究所沈百飞等利用超强超短激光，成功产生超快正电子源，这一发现将在材料的无损探测、激光驱动正负电子对撞机、癌症诊断等领域具有重大应用价值，该研究发表于《等离子体物理》。飞秒拍瓦激光装置和高压气体靶相互作用后产生大量高能电子，高能电子和高Z材料靶相互作用，由韧制辐射机制产生高强度伽马射线；伽马射线再和高Z原子核作用产生正负电子对。每一种粒子都有一个与之相对的反粒子，反物质研究在高能物理、宇宙演化等方面具有重要意义，同时也具有重要应用，比如正电子断层扫描成像（PET）在癌症诊断等方面已广泛应用。
　　
量子芯片实现新型编码量子比特
　　
　　未来量子计算机的“大脑”是“量子芯片”，中国科学技术大学郭国平教授研究团队在量子芯片开发领域取得重要进展，他们首次在砷化镓半导体量子芯片中实现了量子相干特性好、操控速度快、可控性强的电控新型编码量子比特，相关成果发表于《物理评论快报》。这种新型多电子轨道杂化不仅适用于三五族半导体，并且能推广到硅锗等四族半导体甚至是石墨烯和TMDS等新型半导体。该工作实现量子比特超快操控与长相干时间兼得，从而解决在比特相干时间内尽可能多地完成量子操控这一核心问题。
　　
光电子可视化实验装置
　　
　　物质吸收光子后可能会发生光物理和光化学过程，利用飞秒超快激光泵浦-探测技术结合光电探测手段，可以在飞秒时间尺度追踪物质在吸收光子后的超快光物理和光化学过程，观察其能量和电荷的转移过程。南京信息工程大学刘玉柱研究团队在超快光电子成像仪器研制取得新进展，相关研究成果发表在《化学物理学杂志》。研究团队通过精密设计，研制出双极光电子/光离子成像仪，成功运用于挥发性有机污染物二甲苯体系的激发态光物理过程的研究。该仪器可实现同时测量光与物质作用后产生的光电子和光离子（碎片）的动力学信息，为深入研究提供详尽的实验数据。
　　
新型磁悬浮和光驱动转盘激光器
　　
　　中科院上海光学精密机械研究所李建郎研究团队研制出磁悬浮、光驱动旋转的盘片固体激光器，作为一种新型激光技术，相关成果发表于《中国光学快报》。研究人员将转盘激光器技术和磁悬浮光驱动旋转技术结合，通过反磁性材料，将激光增益介质盘片悬浮在磁场中。激光增益介质吸收入射泵浦光的部分功率，剩余（未吸收）泵浦光则到达反磁性材料表面，提供旋转所需能量。有效地拟制了激光晶体中废热的影响，获得了高亮度的激光输出。未来随着对悬浮体（包括激光增益介质和反磁性材料）的进一步优化，磁悬浮、光驱动旋转的盘片激光器或有望在高功率激光器和平面波导激光器两个方面取得新突破。
　　
狄拉克半金属纳米线中的Aharonov-Bohm效应
　　
　　北京大学物理学院俞大鹏院士领导的 “纳米结构与低维物理”研究团队成员廖志敏副教授等利用合成的狄拉克半金属Cd3As2纳米线具有单晶性好、载流子浓度低、比表面积大等优点，在低温输运测量中沿Cd3As2纳米线方向施加连续变化的平行磁场，观察到磁通周期为h/e的电导振荡，即Aharonov-Bohm（A-B）效应。通过门电压调制，观察到了由于费米能级的移动而导致的A-B振荡相位的变化，表明A-B振荡来自于一维受限系统的拓扑表面态。当增加纳米线的直径，使得纳米线截面周长大于电子的平均自由程，A-B效应消失，实验上观测到周期为h/2e的AAS效应。该研究结果发表于《自然-通讯》杂志，对于揭示狄拉克半金属表面态的输运特性具有重要意义。
　　
密度最小的冰
　　
　　中科院物理研究所孟胜研究团队与大连理工大学赵纪军等合作，通过计算机模拟找到了迄今为止密度最小的冰相。计算结果表明，这种由较大的正六面体腔体和较小的正十面体构成的s-III冰能够稳定存在于相图中0K时-5834大气压到300K时-3411大气压以下的区域。实验室中利用大小合适的分子作填充物有可能合成这种超轻的冰。如果这种结构被合成，将是水的第18种晶体结构，相关结果发表于新创立的Science杂志的子刊《Science Advances》。
　　
最优量子点单光子源
　　
　　中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等首次实现基于半导体量子点的高效率和高全同性的单光子源，综合性能达到国际最优，相关成果发表于《物理评论快报》。量子点是通过分子束外延方法制备的半导体量子器件，又被称为“人造原子”，原理上可以为量子信息技术提供理想的单光子源。为了能够用于可扩展、实用化的量子信息技术，单光子器件必须同时满足三个核心性能指标：单光子性、高全同性和高提取效率。结果显示，实验产生的单光子源提取效率达到66%，单光子性优于99.1%，全同性优于98.6%，成为目前国际上综合性能最优的单光子源。
　　
新理论统一广义相对论和量子力学
　　
　　中国科学院院士、中国科学院大学副校长吴岳良在中科院理论物理所举行的前沿科学论坛上，提出引力量子场论。该理论打破以弯曲时空几何为基础的广义相对论的局限，将广义相对论与量子力学统一起来，相关成果发表在近日出版的国际期刊《物理评论》上。正如牛顿运动理论可作为狭义相对论在低能状态的表述，爱因斯坦的广义相对论可作为引力量子场论的低能有效理论。在引力量子场论框架下，可统一描述引力、电磁力、弱力、强力四种基本作用力，而且可导出含有引力场效应的所有量子场运动方程和所有基本对称性对应的守恒定律。此外，引力量子场论中的量子效应可解释早期宇宙暴胀。
　　
　　
【地球地理】
　　
中国科学家发现“世界上最古老”的琥珀
　　
　　中科院昆明植物研究所高立志等发现了至今世界上最为古老的琥珀化石，其年龄约在99个百万年左右，该研究发表在《科学》上。这种琥珀化石发现并产自于缅甸，被称为“缅甸琥珀”，是目前世界上所报道的最古老琥珀。据中国地质大学等单位测定，其年龄约在99个百万年（接近一亿年）左右。“缅甸琥珀”形成于早白垩纪，在地质年代上远远早于绝大部分的琥珀种类。该种琥珀的内含物比较丰富，涵盖了早白垩纪时期许多生物。除昆虫和植物外，还有一些肉眼难以观察到的大型真菌、植物花粉等。在那个时期，最为古老的被子植物刚刚在地球上兴起，大部分现代植物类群尚未出现。因而，在这种琥珀化石中发现的植物或者昆虫等内含物，对于揭示地球上生物的起源与进化有着极其重要的价值。
　　
中国最早的草席
　　
　　中国科学院地质与地球物理研究所张健平团队在一项研究中分析了一片由芦苇编织的席子，距今约有7000年历史，可能是中国织物的最早实物证据，相关成果发表于《科学报告》。人们对手工制品中所用植物的历史了解很少，这是因为缺乏留存的碎片。浙江省田螺山考古遗址2004年至2007年间发掘出了一块史前垫状残骸以及其他符合新石器时期河姆渡文化的物品，大约来自距今5000到7500年前。植硅体（植物组织中发现的微观结构）和放射性碳测年表明，田螺山发现的这块垫状物由芦苇编织而成，距今可能已有6645年历史。这将使其成为中国最早的精细织物，比已知的丝绸或者其他纤维织物都要早。
　　
罗布泊出土青铜时代的化妆棒
　　
　　中科院古脊椎动物与古人类研究所杨益民团队利用新技术证实新疆塔里木盆地小河墓地出土了一种以牛心为实体的化妆棒，发表于《科学报告》杂志。小河墓地是新疆罗布泊地区青铜时代考古学文化的代表性墓地，其独特气候条件使得大量有机材料得以完好保存。该墓地出土的女性化妆棒整体为有机质，作为红色颜料的赤铁矿则主要覆盖于样品表面。经鉴别，化妆棒的有机本体是黄牛心脏。小河墓地的红色彩绘十分普遍，女性陪葬的化妆棒也用于涂红。由于涂红行为在当时社会似有宗教性质，这在一定程度上反映了宗教活动中女性的突出地位。需要关注的是，心脏是动物血液的“发动机”，将其制作成化妆棒，可能具有特殊的宗教意涵。
　　
古代大气温室气体重要来源
　　
　　北京大学沈冰、董琳等将臼齿碳酸盐岩研究上的研究进展发表于《自然-通讯》杂志。通过对吉林省南部的早新元古代万隆组地层中“臼齿”碳酸盐岩的镁、硫同位素进行测试分析，发现“臼齿”碳酸盐岩形成于海底沉积物中的“硫还原—甲烷生成”重叠带上。而在重叠带的缺氧条件下，甲烷气体源源不断地大量产生并且释放到海洋里。元古代海洋的广泛硫化使得当时海洋沉积物具有与显生宙完全不同的地球化学结构，即硫还原带与甲烷生成带完全重叠。两带的重合使海底甲烷的大量释放成为可能，这意味着除了众所周知的温室气体二氧化碳，甲烷极有可能是元古代大气温室气体的另一个重要来源。
　　
青藏高原植被对气候变化呈负反馈
　　
　　青藏高原高寒生态系统对气候变化敏感，又会对气候系统产生反馈，是多圈层耦合过程中的关键因子。近30年来，随着青藏高原持续变暖，遥感观测显示高原生长季植被活动呈持续增强趋势。增强的植被活动降低了地表生长季白天温度，对生长季夜间温度的影响不显著，总体上降低了局地生长季平均温度。这种局地降温效应，主要是由于植被增加导致局地蒸腾作用增强，从而降低了地表能量。高原植被对气候的负反馈作用，表明我国政府在青藏高原实施的“退牧还草”等植被恢复措施有助于减缓当地气候变暖。中科院青藏高原地球科学卓越创新中心沈妙根等将相关成果发表于《美国国家科学院院刊》，揭示了青藏高原生态系统和气候变化相互作用机制。
　　
南亚季风抑制青藏高原地面加热
　　
　　中科院大气物理研究所邹捍和周立波等认为，由于高原山地地面加热具有特殊性，导致南亚季风对高原地面加热具有负反馈作用。分布在青藏高原南部的高原山地地形复杂，能够大量捕获太阳能，形成地表高温；其热能向大气输送，使高原山地地面加热效率远高于相对平坦的其他高原表面。该加热过程对太阳辐射变化非常敏感，强太阳辐射可增加地面热能。南亚夏季风环流带来的高空云量有效遮蔽太阳辐射，降低高原南部山区地面热能摄入，从而减少该地区地面向大气的热能输送，形成对青藏高原山地地面加热过程的抑制作用。该系列成果发表于《地球物理研究》和《地球物理研究通讯》等国际学术刊物上。
　　
青藏高原未来或增六大径流
　　
　　中科院青藏高原研究所苏凤阁等就青藏高原持续升温和冰川退缩对下游生态和供水产生的研究成果发表于《地球与行星变化》。研究将为青藏高原水资源变化趋势预测和水资源管理提供理论基础和技术支撑。基于第五次耦合模式比较计划（CMIP5）中的20个气候模式在多情景下的气候输出，评估了青藏高原长江、黄河、澜沧江、怒江、雅江、印度河6大河源区对未来气候变化的响应。结果显示，相较于1971~2000年， 2011年~2040年高原平均降水将增加5%~10%， 2041年~2070年将增加10%~20%。各流域源区径流在近未来相对于基准期将基本稳定或微弱增加，在远未来将增加2.7%~22.4%。
　　
气候变暖背景下微生物活动对永久冻土带土壤碳库的影响
　　
　　整个北半球土壤有机碳总量的一半富集在北极地区，其原因是气温较低导致微生物对永久冻土带土壤有机碳的分解缓慢，有利于积累有机碳。但是，人类活动的影响使得近几十年北极出现明显的升温，因此形成微生物活动加剧，使得土壤有机碳大量转化为二氧化碳，产生更严重的温室效应。清华大学周集中研究团队在《自然-气候变化》上发表的研究表明，土壤微生物对气候暖化极为敏感，一年半左右的短期升温即可引起微生物活动加剧，土壤呼吸增强，使得土壤有机碳净流失。永久冻土带土壤微生物对升温的高灵敏度，说明气候暖化对永久冻土带的脆弱生态系统可形成显著的不利影响。
　　
　　
【化学材料】
　　
重大突破：煤气化直接制烯烃
　　
　　中科院大连化学物理研究所包信和院士和潘秀莲研究员等颠覆了90多年来煤化工一直沿袭的费-托（简称为F-T）路线，创造性地采用一种新型复合催化剂，可将煤气化产生的合成气（纯化后一氧化碳和氢气的混合气体）直接转化，高选择性地一步反应获得低碳烯烃。该研究成果发表于《科学》杂志。这项成果被同行誉为“煤转化领域里程碑式的重大突破”，认为该过程未来在工业上将具有巨大的竞争力。目前已与国内外化工企业达成初步协议，着手在催化剂制备和工艺过程开发等方面共同合作，力争尽快实现工业示范和产业化，努力将这一原创性成果转变为真正的生产力。包信和院士现任复旦大学常务副校长。
　　
金属有机骨架化合物催化进展
　　
　　大连理工大学段春迎研究团队聚焦于金属-有机超分子体系的构建与催化功能的研究，开展具有拟酶特色的新型催化材料和催化过程探索，通过将具有二氧化碳吸附、烯烃选择性氧化、配位不饱和金属中心Lewis催化以及不对称催化单元等结构基元同时融合与一个结构中，实现从简便易得的化学工业原料烯烃出发，通过多个催化过程的串联，一步合成单一手性环状碳酸酯，研究成果发表于《自然-通讯》。该非均相不对称催化剂易于分离纯化和重复使用，在二氧化碳催化转化领域应用前景广泛。
　　
抗“超级细菌”化合物药物新靶点
　　
　　中科院上海药物研究所蓝乐夫、华东理工大学李剑等研究团队发现一个抗耐药金黄色葡萄球菌感染的药物作用新靶点CrtN蛋白，并首次发现抗真菌老药萘替芬，通过靶向CrtN发挥抗耐药金黄色葡萄球菌药效，相关结果发表于《自然-化学生物学》杂志。萘替芬通过竞争性地抑制金葡菌的金黄色色素生物合成通路关键催化酶CrtN蛋白的功能，从而阻断了金黄色色素的合成，由此降低了金葡菌Newman菌株对小鼠的致病能力。基于萘替芬的分子结构，进一步通过系统的药物化学研究，成功发现了新颖结构的、具有更强CrtN和色素抑制活性的衍生物分子。
　　
中国磷资源须加强可持续开发利用
　　
　　南京大学袁增伟研究团队构建的分析模型和图谱显示，中国需要加强对磷资源的可持续开发利用，相关结果发表于美国《国家科学院学报》。基于磷在生命周期各过程流转质量守恒原理，构建了中国磷循环分析框架与核算模型，重建了中国自1600年以来的磷循环格局演变过程，并在此基础上绘制了2012年中国人类活动磷排放的富营养化分析图谱。研究表明，中国磷资源的不合理开发利用正在加剧磷资源危机，伴生的水体富营养化问题也日益凸显。应该制定磷矿石可持续利用中长期规划，调整涉磷产品政策，关注磷肥过量使用问题，推进生态工业工程，并加大含磷废物的资源化利用。 
　　
杂化二维超薄结构电催化还原二氧化碳
　　
　　中国科学技术大学谢毅院士、孙永福教授等研究团队设计了一种杂化模型体系用以研究金属表面氧化物对其自身金属电催化性能的影响，该结果发表在《自然》杂志。通过电催化过程将二氧化碳还原成碳氢燃料分子不仅有助于降低二氧化碳的负面影响，而且还可以获得甲烷、甲酸、甲醇等燃料。然而，电还原二氧化碳的一个瓶颈是如何将高稳定性的二氧化碳活化，这往往需要非常高的过电位，不仅浪费大量的能源，还往往导致还原产物选择性的降低。该研究展示了金属原子在位于特定的排列方法和氧化价态时，可能具有更高的催化转化活性，即超薄二维结构和金属氧化物的存在提高了催化还原二氧化碳的能力。
　　
相对论效应对化学键周期律的影响
　　
　　门捷列夫周期表和元素周期律是人类历史上最重要的科学发现之一。随着原子序数的增加，重元素原子中电子的运动速度越来越接近光速，相对论效应开始在化学性质中发挥重要作用，使其偏离非相对论量子力学所预测的周期律。清华大学李隽研究团队发现相对论效应改变了第六族双原子分子化学键的周期律，研究结果发表于《美国化学会会志》。元素周期表中第六族较轻元素的双原子分子具有六重键，而与它们同族的106号超重元素(Sg)的双原子分子由于相对论效应而仅具有四重键。
　　
旋转双层石墨烯光电器件
　　
　　石墨烯是由单层碳原子构成的零带隙的二维晶体，具有狄拉克锥型的线性能带结构、超高的载流子迁移率及宽带光响应等特性。北京大学刘忠范-彭海琳研究团队在铜箔衬底上制备了不同旋转角度的双层石墨烯，使用高空间分辨率的角分辨光电子能谱(Micro-ARPES)，直接解析了铜箔衬底上旋转双层石墨烯的能带结构，确认范霍夫奇点的存在，进而得到微带隙位置与旋转角度的依赖关系。该研究发表于《自然-通讯》，说明旋转双层石墨烯可为超快高敏高选择性光电探测应用开发提供了新的机遇。
　　
层状钙钛矿薄膜中的铁弹性翻转机制
　　
　　北京师范大学张金星研究团队等将层状钙钛矿薄膜中的铁弹性翻转机制研究发表于《自然-通讯》。研究发现，相比于具有面外铁电极化分量的传统四方相或者菱形相的铁电薄膜结构，在层状钙钛矿铁电材料Bi2WO6的薄膜结构里，由于其晶体对称性是正交相结构，其铁电极化完全在薄膜平面内，没有面外的极化分量，这使得铁电极化在铁弹性翻转过程中，其所需的弹性翻转的能量势垒得到一到两个数量级的降低，无需高成本的刻蚀技术就能大大减少衬底对其的束缚作用，从而能够很好地实现由电场驱动的非易失性弹性应变。