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来源： 发布时间：2025-06-03
宇宙网尺度的黑洞喷流
《自然》封面：喷流结构的艺术再现图。《自然》杂志第8030期封面文章报道了超大质量黑洞会产生强大的辐射和粒子喷流，这些喷流会影响宇宙网（宇宙中最大的结构）内的物质分布和磁性。科学家团队发现了起源于一个黑洞的已知最大喷流结构。这一结构中的喷流通过射电图像被发现，长度约有700万秒差距（2300万光年），真正达到了宇宙尺度。这个构造由北叶、北喷流、地核、带内热点的南喷流和带回流的南外热点组成。研究团队将其命名为“波尔费里翁”。这个系统表明，在宇宙距离上，喷流可以避免磁流体动力学不稳定性的破坏。
果蝇中发现首例以成年蝇为宿主的寄生蜂
《自然》封面：果蝇和它的宿主寄生蜂。《自然》杂志第8031期封面文章报道了一种侵染多种成年果蝇的寄生蜂。果蝇是科研的“中流砥柱”，因为这种模式生物受到极为广泛的研究，其生命周期几乎很难再给我们任何惊喜。约200种寄生蜂会在果蝇生命的脆弱阶段产卵，攻击它们的幼虫或蛹，但尚未发现将成体果蝇作为寄主的寄生蜂。研究者在密西西比州筛选感染线虫的野生果蝇时，偶然发现了这个新描述的蜂类物种。研究团队发现它属于优茧蜂亚科，这一科成员已知会寄生其他成体昆虫，包括甲虫、蚁和蝗虫，但这是首次发现侵染成体蝇类的物种。
神经网络
《自然》封面：连接组包含所有突触连接的“地图”。《自然》杂志第8032期封面文章报道了由突触连接的大脑神经元，其形成的精密环路驱动了社交互动和导航这类复杂行为。相关研究揭示并分析了一个成体雌性黑腹果蝇的完整大脑连接组，鉴定出约14万个神经元和5000多万个突触连接。系列论文报道了这个果蝇大脑的完整线路图，以及对连接组的网络分析等成果。比如，成果包括对中脑的大部分神经元进行了注释；利用连接数据揭示新的神经环路；将整个连接组转变为一个计算机模型；研究这个连接组的子环路，并从这些数据中找到“影响组”的路径等。
永久冻土减缓北极河岸侵蚀
《自然》封面：一万年间的河流变迁数值模拟。《自然》杂志第8033期封面文章报道了永久冻土如何影响河流的侵蚀和变迁。为分析这一问题，研究团队通过研究阿拉斯加的科尤库克河，使用了一种新的计算方法，能够以远小于卫星图像像素的尺度解析河岸侵蚀，而人类肉眼无法看出这些改变。研究发现，与没有永久冻土的区域相比，永久冻土让河岸侵蚀减少了47%。研究还发现，如果永久冻土融化，可能导致河流变迁速率增加30%～100%。由于43%的北极村庄都临河而建，结果显示，气候变化导致的冻土融化可能会造成严重影响。
濒危夏威夷僧海豹的缠绕数据揭示清除塑料垃圾的好处
《科学》封面：技术人员在夏威夷群岛西北部的珊瑚礁上回收大量废弃的渔具。《科学》杂志第6716期封面文章报道了大规模、持续地清除废弃渔具对海洋生态系统有益，并有可能改变生态恢复工作。被遗弃、丢失或以其他方式抛弃的渔具对海洋物种和生态系统造成了伤害。为了减轻这一海洋塑料垃圾造成的破坏，已有各种清理项目。科学家在北夏威夷群岛对40多年来的夏威夷僧海豹海洋垃圾缠绕记录进行研究，比较了大规模海洋垃圾清除工作启动前后的情况，显示出在垃圾清除工作最为集中的地方，缠绕率显著降低。
细菌能够产生新基因
《科学》封面：永无止境的开放阅读框。《科学》杂志第6717期封面文章报道了挑战“中心法则”的两个研究案例。早在1958年，DNA双螺旋结构的发现者之一弗朗西斯·克里克提出著名的“中心法则”，根据这一法则，DNA作为基因模板，转录生成RNA，RNA再翻译为蛋白质。来自美国的两个科学家团队相互印证，发现细菌中滚环式逆转录酶系统抵抗噬菌体感染的机制。一些细菌可以创造出在细胞质中自由漂浮和短暂的基因，这一发现颠覆了染色体拥有细胞用来产生蛋白质的一整套完整遗传指令的观点，揭示出这类“隐藏基因”的存在。
石墨烯的应用现状及未来发展
《科学》封面：石墨烯20年。《科学》杂志第6718期专刊文章聚焦石墨烯这一前沿材料在实验室之外的应用现状及未来发展方向，提出石墨烯在科研与产业化之间的巨大鸿沟。石墨烯因其优异的电学、机械和热学性能，自发现以来便备受学术界和工业界的关注。然而，尽管实验室中制备的高质量石墨烯展现出巨大潜力，其大规模生产与应用仍面临诸多挑战。研究者深入探讨了石墨烯在电子器件和光电器件中的应用瓶颈，并阐述了当前产业化过程中存在的技术难题和解决方案，展望了石墨烯未来在工业中的应用前景及其对现有技术的潜在革命性影响。
科学的利害关系
《科学》封面：尽管科学不是竞选素材，但总统候选人常常表达他们对科学如何运作的看法。《科学》杂志第6719期封面文章分析了当初两位美国总统候选人，任其一当选后对科学家乃至全球科研界将会产生哪些影响。《科学》杂志现在收到的来自中国的投稿比来自美国的要多，而且来自中国的论文被接受的数量在增加，而来自美国的论文却在减少。总统对科学的立场，从在任期间联邦研究机构的预算就能反映，这些支出水平是由国会根据总统的年度预算要求而设定的，虽然国会可以随意忽视总统的预算要求，但这并不是说总统对研究经费没有影响力。
“嫦娥六号”玄武岩揭示月幔水的二分性
中国科学院地质与地球物理研究所胡森研究员、林杨挺研究员与南京大学惠鹤九教授研究团队借助纳米离子探针对“嫦娥六号”玄武岩样品中的熔体包裹体和磷灰石进行了水含量与氢同位素的分析。相关成果发表于《自然》。月幔水含量在揭示月球起源、岩浆洋固化模式、后续岩浆活动等方面具有重要科学价值。正面玄武岩月幔源区的水含量均值为7.5微克/克，火山玻璃珠的月幔源区水含量为70.3微克/克，明显高于“嫦娥六号”玄武岩月幔源区的水含量（1.25微克/克），说明背面月幔比正面月幔更干，并提出正背面月幔水含量具有二分性的猜想。未来更多月球背面的返回样品将有助于确证月幔水含量二分性猜想。
嘉黎断裂古乡—扎木段上地壳各向异性特征
中国地震局地球物理研究所常利军研究团队基于嘉黎断裂古乡—扎木段布设的短周期密集台阵记录的近震横波数据，采用近震横波分裂方法测量了200个台站的各向异性参数，获得了这一区域高分辨的上地壳各向异性图像。相关成果发表于《亚洲地球科学杂志》（Journal of Asian Earth Sciences）。嘉黎断裂是贯穿青藏高原东南部的一条重要的大型断裂带，位于印度板块与欧亚板块碰撞的前沿地带。作为喜马拉雅东构造结向外拓展的关键调节断裂，这个断裂自晚三叠世至侏罗纪以来经历了多期构造活动，形成了复杂的几何形态和运动特征。受这个断层北倾几何形态影响，断裂北侧应力积累显著强于南侧。
空间合声波内的场-粒子能量转化
北京航空航天大学空间与地球科学学院曹晋滨院士团队刘成明等人联合美国和瑞典的国际学者，对地球磁层合声波的产生和演化进行研究，发现在距离地球16万千米的非偶极磁场中性片区域也会出现合声波，并给出非线性波粒相互作用的理论解释。相关成果发表于《自然》（Nature）。合声波是地球和行星空间等离子体中幅值最强的电磁波动之一，在地球辐射带高能电子加速和极区脉冲极光的产生过程中起着关键作用。研究团队认为非线性波粒相互作用是合声波产生的原因，并首次发现了非线性波粒相互作用的关键信号——电子洞的形成，从而为合声波形成的非线性机制提供了迄今最直接的观测和理论证据。
青藏高原高海拔大型湖泊冻融过程特征
中国科学院青藏高原研究所王宾宾研究员、马耀明研究员与兰州大学石兴东等人合作，研究高海拔典型大湖纳木错的冰下热动力演变和湖气交换过程。相关成果发表于《地球物理学研究杂志》（Journal of Geophysical Research: Atmospheres）。太阳辐射在冰下水体中传输引起湖体变暖，模式能够有效复现冰下变暖现象。考虑湖冰表面积雪随时间的动态演变过程后，其冷却作用引起湖温降低和化冰的显著推迟，并引起升华的进一步减弱。通过综合考虑3个冰期过程，能够有效改善研究模式对湖泊冰下热力结构、冰物候和升华量模拟的准确性。进一步确定高海拔大型湖泊的冻融过程，对认识湖泊水资源及其气候影响具有重要意义。
光子时钟芯片
北京大学、中国科学院空天信息创新研究院常林、李王哲与国内外合作者开发出新型光子时钟芯片，为未来超高速芯片的发展提供重要解决方案。相关成果发表于《自然·电子》（Nature Electronics）。针对光电子系统面临光-电信号同步问题，研究团队开发出基于片上微梳振荡器，通过集成超高Q值谐振器微梳与自注入锁定，实现兆赫兹至105GHz微波信号合成，为系统提供共享时频参考。未来，这项技术有望在多个领域得到广泛应用，可将处理器芯片的时钟频率提升至100G以上，提供远超目前芯片的算力；显著降低手机基站设备的能耗和成本；有助于自动驾驶领域提升感知精度和响应速度。
全球首款六方氮化硼同质结深紫外LED芯片
西安交通大学陈冉升、李强等人与国内外合作者致力于六方氮化硼材料的外延生长与深紫外光电器件的研究。相关成果发表于《先进科学》(Advanced Science)。六方氮化硼是超宽禁带半导体材料，具有类石墨烯层状结构和独特的光电特性，在深紫外发光器件和探测器领域具有重要应用。联合研究团队突破了薄膜掺杂技术，使得六方氮化硼可以作为深紫外光电器件的主体材料，光生载流子会在内建电场作用下漂移至空间电荷区内，进而发生辐射复合发光，实现了深紫外光的出射。研究为半导体型更短波段深紫外发光器件的研制提供了新思路。
二维半导体二硫化钼中非线性圆极化光电流的起源
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心赵岩翀、杜罗军、张广宇等人对二维半导体二硫化钼进行了系统的研究。相关成果发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。二维半导体材料，如二硫化钼，吸引了非线性光伏效应研究的广泛兴趣。虽然非线性光伏效应，特别是自旋极化的圆偏振非线性光电流，已在各种二维体系里面得到验证，但以前研究基本上都是简单直接地将其归为圆光伏效应，而忽视了圆光子拖曳效应的贡献。研究团队通过理论计算和对称性分析合作，进一步阐明了二维半导体二硫化钼中的圆光伏效应基本上是可以忽略不计的，圆偏振非线性光电流的贡献主要来自圆光子拖曳效应。
固定化策略制备新型钙钛矿薄膜
电子科技大学光电科学与工程学院李世彬教授团队建立狭缝涂布工艺制备大面积钙钛矿薄膜。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。均相结构钙钛矿薄膜的可规模化制备，是解决大面积光伏模组与实验室电池光电转换效率差距的关键技术。研究团队通过调控钙钛矿前驱体溶液，实现了均相结构钙钛矿薄膜的规模化制备，提升了大面积薄膜的均一性，为高效率、高稳定性钙钛矿光伏模组的产业化制备提供了新的技术路线。新技术可显著增强湿膜在空气中的稳定性，降低成核位点，延缓了钙钛矿薄膜在退火过程中的结晶速率，优化了上层及下层结晶速率的一致性，从而得到了具有均相结构的大面积钙钛矿薄膜。
无功能性胰腺神经内分泌瘤多组学“全息图谱”
复旦大学附属肿瘤医院虞先濬教授团队联合国内同行，绘制全球首张无功能性胰腺神经内分泌瘤多组学全景图谱，并根据图谱突破性提出这种“沉默肿瘤”的分子分型框架、预后模型和靶向-免疫治疗新策略。相关成果发表于《癌细胞》（Cancer Cell）。“沉默”的无功能性胰腺神经内分泌瘤缺乏精准治疗依据。联合研究团队整合基因组、转录组、蛋白质组和磷酸化修饰组4种组学数据，绘制了全球首个无功能性胰腺神经内分泌瘤蛋白基因组学全景分子图谱。研究成果为无功能性的胰腺神经内分泌瘤的发病机制解析、预后预测、分子分型及个体化治疗提供了坚实的理论依据，有望推动胰腺神经内分泌瘤研究领域的快速发展。
新型生物制剂显著改善中重度季节性过敏性鼻炎
首都医科大学附属北京同仁医院张罗教授团队发现，新型生物制剂司普奇拜单抗可显著改善常规治疗仍未控制的中重度季节性过敏性鼻炎患者鼻部和眼部症状，并提高患者生活质量。相关成果发表于《自然·医学》（Nature Medicine）。目前，常规治疗方案（如抗组胺药和鼻用糖皮质激素）对超过60%的患者疗效有限，临床急需更有效的治疗手段。研究发现，给予司普奇拜单抗治疗后，患者血清总IgE、花粉特异性IgE水平显著下降。同时，夏科-莱登晶体蛋白、半胱氨酸蛋白酶抑制剂-1等2型炎症相关基因活跃度也会降低。这表明司普奇拜单抗从全身和局部层面发挥对2型炎症相关生物标志物和基因表达网络的调节作用。
PPEF磷酸酶受双重钙离子传感器协同驱动的激活机制
深圳北京大学香港科技大学医学中心刘伟研究员团队联合南方科技大学刘忠民教授团队及华南理工大学李健潮教授团队，揭示了丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶PPEF家族受双重钙离子传感器协同驱动的激活机制，为乳腺癌、胃癌等重大疾病的靶向治疗提供了新的理论依据和潜在干预策略。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。作为细胞信号转导的关键调控因子，PPEF家族磷酸酶与乳腺癌、胃癌及遗传性视网膜退行性疾病密切相关。文章揭示了PPEF家族磷酸酶通过双重钙离子传感器协同作用驱动延伸IQ基序“杠杆式”翻转的激活机制，为理解丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶的动态调控提供了新视角。
细胞衰老促进骨关节炎形成研究
东南大学附属中大医院季明亮副主任医师、陆军主任医师团队与浙江大学医学院附属邵逸夫医院沈舒滢研究员团队合作，在细胞衰老促进骨关节炎形成研究方面取得进展。相关成果发表于《科学·转化医学》（Science Translational Medicine）。骨关节炎是一种常见的慢性关节疾病，主要病理特点为关节软骨的退行性改变、继发性骨质增生和关节周围炎性改变。这些病理变化常导致关节疼痛、僵硬和功能障碍，晚期致残率极高，严重影响了患者的生活质量。研究揭示了靶向基因通过调控某信号通路缓解软骨细胞衰老和抑制骨关节炎进展的分子机制，为骨关节炎的防治提供了新策略。
基于铌酸锂电光频梳的1.79GHz刷新率绝对距离测量系统
清华大学精密仪器系吴冠豪等人与中山大学蔡鑫伦、李杨等人合作，实现采集率1.79GHz的绝对距离测量。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature
Communications）。激光雷达作为三维环境感知的新兴关键传感器件，具有分辨率高、抗有源干扰能力强等优点，但其采集率与非模糊范围的权衡问题却长期制约着激光雷达硬件的性能和成本。研究团队提出基于重频可调的集成铌酸锂电光频率梳的调重频光梳测距方法，成功将现有技术提升一个数量级以上。这种技术有望大幅提升激光雷达的采集率或画面像素数，可将现有激光雷达系统中的数百个并行探测单元简化为一个，为自动驾驶、无人机等领域的实时高精度感知提供新方案。
毫秒级可集成量子存储器
中国科学技术大学李传锋、周宗权研究组基于团队原创的无噪声光子回波方案，将可集成量子存储器的存储时间从10微秒级提升至毫秒级，同时成功突破了传统光纤延迟线的效率。相关成果发表于《科学·进展》（Science Advances）。光量子存储器作为克服信道损耗、构建大尺度量子网络的核心器件，其规模化应用需实现器件的集成化，从而达到小尺寸、低功耗的目标。研究团队利用飞秒激光微加工技术，在掺铕硅酸钇晶体中制备了圆对称的凹陷包层光波导，实现了基于偏振自由度的噪声滤除，并结合团队原创的量子存储方案，大幅度提升了存储效率，从而实现在原子基态的自旋波可集成量子存储。
辐射拓扑-能带拓扑的对应关系
北京大学的彭超、尹雪帆研究团队与合作者在非厄米光子系统中通过远场辐射测量成功表征了贝利曲率。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。贝里曲率是量子力学中描述几何相位演化的关键物理量，非平凡贝里曲率可引发量子霍尔效应、反常霍尔效应等拓扑现象，在电子、光子等体系的拓扑研究中起着关键作用。然而，贝利曲率往往被封闭在体系内部，难以直接观测。研究团队发现远场辐射的偏振态作为可直接观测量，可直接反映非厄米体系光子能带的贝利曲率在二维动量空间中的分布。研究人员由此构建了一个光学测量系统，对蜂窝晶格光子晶体平板中的贝利曲率以及谷-陈数进行直接测量。
自锁频、零相差的微机械频率梳
