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来源： 发布时间：2026-03-16
粮食预测
《自然》封面：卫星图显示了埃及西部沙漠的环形灌溉地。《自然》杂志第8068期封面文章报道了一个集中全球6种主食作物的数据模型。为缓解气候变化对农业和土地利用的影响，人类可能采取多种策略开垦土地，但难以估计气候适应的影响。研究团队基于55个国家12658个地区玉米、大豆、水稻、小麦、木薯和高粱的数据，估算了未来生产者适应的影响。模型估计，气温每上升1摄氏度，粮食产量就会从当前水平以每人每天120卡路里的速度下降，但收入增长和适应策略或使全球损失到2050年减少23%，到2100年减少34%。
“赛博”蝌蚪
《自然》封面：网状阵列在蛙胚胎4个主要发育阶段的状态艺术再现。《自然》杂志第8069期封面文章报道了一种生物电子解决方案。在胚胎脑发育过程中追踪神经活动，对理解神经元如何自组装形成脊椎动物大脑十分重要。研究团队使用一种柔性、可延展的网状微电极阵列，在胚胎阶段植入，从而绘制神经元随胚胎发育的神经电活动。围绕蛙和美西螈胚胎，将网状阵列植入神经板，最终发育为大脑的二维结构。该阵列能与神经板结合，随大脑发育而延展变形，并反馈单个神经元活动和群体动态如何出现和演变。
奇数拷贝的“奇”花
《自然》封面：一朵开花的犬蔷薇。《自然》杂志第8070期封面文章报道了1种犬蔷薇基因组实际上由4个祖先“亚基因组”组成。犬蔷薇各品种的繁殖方式打破真核生物成功有性繁殖的基本规则，维持着奇数条染色体拷贝。研究团队对一种犬蔷薇基因组的35条染色体进行了测序，发现其中一个亚基因组的拷贝遗传自双亲，但其他3个的拷贝只来自母本。研究还发现，只遗传自母本的染色体的着丝粒与遗传自双亲的染色体的着丝粒有着不同的结构特征，这揭示了犬蔷薇种系细胞分裂期间不均等传递的一个结构基础。
嫦娥六号揭示月球历史
《自然》封面：月球历史。《自然》杂志第8071期封面文章报道了嫦娥六号研究成果。月球的背面一直是个谜。它始终背对地球，其演化历史与外观风貌一样扑朔迷离。直到2024年，中国的嫦娥六号任务成功带回了28亿年前的玄武岩样本，采集自月球背面的南极-艾特肯盆地。嫦娥六号是中国探月工程四期任务的核心探测器，对其采集样本分析的首批成果发表在该期的4篇论文中，探索了月球背面的起源和演化及与月球正面的差异。这4篇论文分别报道了月球火山活动、月球发电机、月幔含水量、玄武岩样本起源与可能的形成机制。
全视之眼
《科学》封面：维拉·C.鲁宾天文台。《科学》杂志第6753期封面文章报道了新建成的大型综合巡天望远镜.。与大多数望远镜不同，在海拔2650米的智利安第斯山脉，新建成的维拉·C.鲁宾天文台能够以宏观视角观测宇宙。该天文台配备8.4米主镜和3200万像素相机，每3天即可完整拍摄一次可见天空，并循环往复。通过敏感于变化的算法，它将发现数十亿此前未被识别的天体，包括威胁地球的小行星和被称为超新星的爆发恒星。其核心相机非常迅捷，每次曝光可在3秒内输出一张3200万像素的图像。
全球卫生计划被削减
《科学》封面：正在接受严重消瘦症治疗的尼泊尔孩童。《科学》杂志第6754期封面文章报道了因资源削减对弱势群体获得医疗服务等影响。尼泊尔农村地区被纳入大规模儿童救助计划，该计划由国际非政府组织“海伦·凯勒国际组织”（Helen Keller Intl）主导，资金来自美国国际开发署（USAID）提供的7200万美元拨款，原定实施周期为2024至2029年。但这项名为“美国国际开发署综合营养项目”（USAID Integrated Nutrition）的计划已不复存在，有报道称相关部门和机构仍在努力确保对外援助与政策保持适当协调。
分子胶降解剂的新应用
《科学》封面：激酶与泛素连接酶底物受体的界面。《科学》杂志第6755期封面文章报道了分子胶降解剂靶向蛋白降解机制的重要突破。研究团队通过人工智能和计算生物学方法，系统挖掘了E3泛素连接酶的潜在靶蛋白空间，并重新定义了分子胶诱导新底物识别的规则。新机制为靶向蛋白降解技术提供了全新理论框架，使更多“不可成药”靶点（如转录因子等）的降解成为可能。该研究为理性设计分子胶药物奠定了基础，目前已有企业基于类似机制开发针对特定靶点的临床候选药物，标志着分子胶从“偶然发现”迈向“理性设计”的新阶段。
河道形成机制研究
《科学》封面：重塑河道。《科学》杂志第6756期封面文章报道了单河道河流与多河道河流的形成缘于侧向侵蚀与堆积之间的（不）平衡。河流将水、沉积物和养分从山地输送至海洋。它们通过动态侵蚀塑造河道路径，既可将水流约束为单一河道（约束流），也可分流形成多河道系统（分汊流）。研究团队通过全球卫星观测与实地数据综合分析，提出了河流形态演化的新理论框架，系统量化了侵蚀与堆积平衡的临界阈值，为预测河流形态演变提供了数学模型；也解释了人类活动（如筑坝、采砂）如何通过干扰自然平衡改变河道结构。
青藏高原跨境河流洪水未来变化及其社会经济影响
中国科学院青藏高原研究所王磊、刘虎等人开展了十大跨境河流未来洪水变化特征预估、驱动因素解析及下游潜在影响评估工作。相关成果发表于《地球的未来》（Earth’s Future）。洪水是全球最常见的自然灾害类型之一，对人类社会发展构成重大威胁，其中跨境河流洪水因影响范围广、涉及主体多，更成为全球灾害治理的重点与难点。研究团队以青藏高原南部十大跨境河流域为研究区深入研究发现，受青藏高原南部跨境河流洪水加剧与下游区域经济社会发展的双重驱动，到21世纪末高排放情景下，下游地区超12万平方千米农田及大型农业灌溉设施受到潜在威胁，关乎区域粮食安全与农业生产稳定。
自然源沙尘扰动大气光化学过程研究
南京信息工程大学张运江团队与海外合作者，在沙尘暴通过气象扰动与大气多相化学过程耦合作用研究方面取得进展，发现沙尘暴扰动臭氧生成与损耗化学过程引发的大范围地表臭氧降低。相关成果发表于《科学进展》（Science Advances）。作为典型的自然源污染事件，沙尘暴导致大气颗粒物浓度显著升高，但其与人为排放污染物之间的相互作用及对臭氧污染的影响机制仍缺乏系统认识。研究指出，在气候变化与人类活动的共同影响下，近年来蒙古国及我国西北地区的沙尘暴发生频率呈现明显回升趋势。沙尘过程不仅显著影响区域空气质量，还可能通过远距离输送调节更大尺度的大气氧化性与光化学平衡。
耕地规模驱动土壤有机质时空演变
中国科学院东北地理与农业生态研究所张羽、罗冲、刘焕军等人深入揭示了耕地规模对有机质演变的影响机制。相关成果发表于《土壤退化与发展》（Land Degradation & Development）。研究团队以我国黑土区典型的现代化大型农场——友谊农场为研究对象，构建了基于长时间序列遥感数据的土壤有机质制图框架，解决了传统模型在预测精度和空间细节上的不足。该研究成果表明，未来的黑土地保护与集约化利用应高度重视耕地规模的合理规划。针对超大规模连片耕地，建议通过建设防护林、缓冲带或适度划分作业单元来减少水土流失；针对细碎化耕地，则应加强统一科学管理。
地震活动性周期调制研究
北京大学薛莲团队与国际合作者在地震活动性周期调制研究方面取得新进展，系统分析地震活动性的潮汐和水文调制过程，揭示孔隙流体在孕震过程中的关键作用。相关成果发表于《科学进展》（Science Advances）。自然界中存在潮汐加载（日周期）和水文加载（年周期）两种周期不同的应力扰动，为研究地震活动性周期调制现象及其背后的物理机制提供了宝贵的机会。研究表明，流体扩散很好地解释了常规地震和低频地震在潮汐调制和水文调制上的差异，并且流体含量在深度上的分布是控制断层滑动模式在深度上转变的重要因素。研究结果揭示了孔隙流体在孕震过程中的关键作用。
固态单光子滤波器中双光子成分物理起源
北京量子信息科学研究院袁之良团队揭示除空腔反射带来的激光背景外，多次激发与受激发射也是限制单光子纯度的主要机制。相关成果发表于《ACS光子学》（ACS Photonics）。量子网络中高纯度的单光子源是实现光量子信息处理的核心组件，固态单光子滤波器在实际应用中常受限于多光子成分的“污染”，导致单光子纯度无法进一步提升。研究团队采用低反射率微柱腔，在不依赖后选择技术的条件下，首次系统地揭示了多次激发与受激发射也是限制单光子纯度的主要机制。此外，随着激发脉冲宽度接近量子点激子寿命，受激发射对双光子成分的贡献显著增强。研究成果为未来设计更高纯度的量子光源打下了基础。
自旋超固态的宏观量子自旋输运研究
中国科学院理论物理研究所李伟研究员团队利用有限温度张量网络方法，剖析了三角晶格反铁磁海森堡模型的自旋塞贝克效应，预言了其存在随温度下降不“衰减”的负向超自旋流。相关成果发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。超固态是一类在极低温时涌现的新奇量子物态，具有固体的晶格有序与超流体的无耗散输运特性。为观察宏观量子输运性质，须直接探测自旋超固态的超流动性。为研究阻挫量子磁性体系中的自旋塞贝克效应，需要精确计算有限温度下的自旋动力学。为解决这一问题，研究团队提出了基于虚时间近似的张量网络算法，可以精确高效地计算低温下阻挫磁体的自旋塞贝克效应。
共价键能量变化机制研究
上海大学理学院刘禹副研究员与国内外合作者在量子化学多电子波函数分析方面取得新进展。相关成果发表于《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）。随着路易斯结构式的提出和量子力学的发展，分子轨道理论和价键理论已发展成为化学键理论研究的两大支柱。虽然多电子波函数能给出更精确的物理性质，但是其超高的维度，使得对于总体波函数的三维可视化存在困难。该研究首次在多电子波函数内直接解析独立电子的能量，提出了碳-碳单键形成过程中动能是主要的量子力学驱动力，并直观地呈现了目标化学键区域对应波函数的扩张、收缩和成键变化情况。
基于多维关联压印的纳米尺度多体纠缠探测
中国科学技术大学王亚教授和北京师范大学王评副教授等人合作，在量子多体系统探测上取得新进展。相关成果发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。量子多体系统的非平衡动力学是现代物理学的核心前沿，其关键在于探测系统内部粒子间的高阶关联（尤其是量子纠缠）。新开发的“多维关联压印技术”为表征缺乏个体寻址能力的量子多体系统开辟了一条具有通用潜力的实验路径。它不仅适用于基础物理研究（如多体关联传播），未来还有望应用于新型量子材料的表征，以及对日益复杂的量子模拟器的有效验证，为探测纠缠这一奇特的量子资源提供了崭新途径。
电合成高价铱氧物种用于高效氧转移脱氟
上海交通大学环境科学与工程学院么艳彩、王嘉贤等人开发了一种高价铱氧物种的电化学合成途径并将其用于高效氧转移脱氟。相关成果发表于《美国化学会志》（JACS）。含氟有机化合物的广泛应用引发了重大环境问题，这主要由于其高毒性、生物累积性及环境持久性。研究团队开发了一种无需氧化剂的电化学方法，利用钛阳极上低氧化态的铱单原子直接以水为原料合成高价铱氧物种。在不同水基质（去离子水、自来水、湖水）中，存在有机物（腐植酸）和常见环境阴离子的条件下的测试结果证实了基于高价铱氧物种介导的电化学氧化技术在节能型废水处理领域具有巨大潜力。
多尺度信息嵌入的通用毒性预测框架
中国人民大学许洪腾等人与合作者提出了一种融合多尺度信息的通用毒性预测框架。相关成果发表于《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）。全球化学品环境污染物的潜在毒性对人类健康和生态安全构成了严峻威胁。现有的毒性预测模型难以有效捕捉分子三维空间信息且在样本稀缺的毒性终点上泛化能力不足，严重限制了其在实际场景中的应用。新模型在多项基准测试中表现优异，特别是在中小规模数据集上实现了最高37.6%的性能提升。同时展现出敏锐的结构感知能力，能够准确区分结构高度相似但毒性迥异的化合物。研究成果可为分子的毒理学分析和预测提供新的范式。
多模态电子显微可视化固液界面表面液层内纳米尺度动态化学
同济大学凌岚教授团队开展了可视化固液界面表面液层中隐藏的纳米尺度动态化学研究。相关成果发表于《美国化学会志》（JACS）。突破现有成像技术的局限，实现固液界面表面液层动态化学过程与三维结构的可视化，是深入理解环境催化与水处理微观反应机制的关键前提。此项研究直观揭示了溶液中纳米铁颗粒周围存在一层动态变化的表面液层，其厚度、结构与离子分布随界面电荷变化而动态变化。研究成果系统阐释了固液界面表面液层内的结构动态、成分分布与价态演化机制，提出了一种通用的多模态表面液层表征策略，通过原位动态追踪、冷冻固定与三维重构的有机结合，显著提升了对反应性界面的认知深度。
在胶原基纳米限域催化膜实现高效水处理
四川大学刘公岩教授团队联合南京大学陈朝见研究员团队利用制革过程中的胶原纤维网络（软化后的皮胶原）作为骨架，成功构建了纳米限域催化膜。相关成果发表于《先进材料》（Advanced Materials）。纳米限域催化膜能够实现连续高效去除污染物。研究团队通过机械分散将胶原纤维解离为纳米原纤维，并结合单宁酸功能化，构建出高孔隙的纳米空腔结构，在提升水通量的同时暴露出丰富的官能团，用于稳定负载催化剂。在单宁酸介导的仿生矿化作用下，研究人员在胶原纤维表面稳定锚定铁基纳米催化剂，有效促进活性氧生成，并加速类芬顿反应进程。此项研究揭示了空间限域效应对催化反应的协同增效机制。
新型可快充“热池”
浙江大学能源工程学院范利武团队与合作者提出全新的“滑移强化接触熔化”机制，在热储能领域取得新进展。相关成果发表于《自然》（Nature）。古人用冰窖存冰夏季取用、电热水器的储水箱等都是最朴素的“热池”。“相变热池”利用石蜡、水合盐、糖醇等材料在固态和液态两种状态转换时吸收或释放的“相变潜热”来存储热量。研究团队给热池内壁做了层超滑处理，让固态的相变材料不粘壁，靠自身重力一直紧贴底部热源，近距离接受不断传来的热量，使“热池”全程保持高传热速率。该方法不依赖特殊的相变材料，只通过优化相变热池内壁环境实现高效传热。
新型热电能源材料研究
北京航空航天大学赵立东团队与合作者在实现热电材料优异热电性能方面取得新进展。相关成果发表于《科学》（Science）。能源是人类社会赖以生存及社会发展的重要物质基础，然而在使用过程中约有超过50%的能量以废热的形式浪费掉，若能将这些热能回收并转成电能，将产生深远影响。热电技术可将热能和电能进行直接转换，可基于塞贝克效应实现温差发电，又可基于珀尔帖效应实现热电制冷，在深空探测电源、集成电路热管理等关键领域具有重要应用价值。研究团队搭建了基于N型硒化锡晶体的热电器件并表现出卓越的热电转换效率，在572K的温差下其单臂热电器件实现了约19.1%的发电效率。
多环境因子对近惯性内波能量的联合调控机制
中国科学院海洋研究所徐永生等人通过压力传感逆式回声仪观测阵列，揭示了风应力、混合层深度与背景涡度等多重环境因子对近惯性内波能量的联合调控机制。相关成果发表于《海洋学进展》（Progress in Oceanography）。海洋内波是连接大尺度环流与小尺度湍流的重要动力通道，在调控海洋物质输运与能量传递方面发挥着关键作用。近惯性内波是海洋内波能量中最重要的组成部分之一，但其在区域尺度上的能量变化及主控机制难以得到定量刻画。研究团队首次在观测约束下系统描绘了近惯性内波这一内波能量主体在区域尺度上的时空变率特征，为改进海洋混合过程参数化方案提供了关键观测依据。
“人造太阳”实验证实托卡马克密度自由区存在
