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  7月11日Galileo卫星广播星历出现异常状态,欧盟GNSS服务中心发表伽利略卫星导航系统故障申明。据悉,UTC时间7月11日21:50(北京时间2019年7月12日05:50)Galileo系统广播星历停止更新。图2故障前后GalileoE1频点功率谱对比图3故障前后GalileoE1频点星座图对比图4故障前后GalileoE1时域波形对比  对GSAT0207卫星E1B信号在星历更新异常状态与星历更新正常状态下的信号质量参数进行比对分析。如表1所示,故障前后各项参数差异微小,信号性能保持一致。  表1不同星历更新状态下Galileo卫星E1B信号质量对比  从上面的分析可见,Galileo系统的异常与卫星的信号无关,只是广播星历的数据异常,仍然会导致导航定位的性能大幅下降。截至目前,Galileo系统尚未恢复正常。

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      中科院合肥研究院固体物理研究所刘长松课题组吴学邦与麦吉尔大学宋俊合作,在金属中的氢行为研究中取得重要进展,首次建立了体心立方金属中纳米孔洞氢俘获和聚集起泡的定量预测模型。相关研究为理解氢致损伤,以及设计新型抗氢致损伤材料提供了可靠的理论基础和工具。该研究以“PredictiveModelofHydrogenTrappingandBubblinginNanovoidsinBCCMetals”为题长文形式发表在《自然·材料》(NatureMaterials)上,侯捷和孔祥山为共同第一作者。  氢是宇宙中最丰富的元素,也是腐蚀的典型产物,因此几乎总是存在于各种各样的服役环境中。同时,氢又是元素周期表上最小的元素,极易钻进金属材料的内部,导致材料损伤。例如,在磁约束核聚变反应堆的核心部位,燃料氢同位素极易渗透进保护其他部件的钨金属装甲,与中子辐照产生的纳米孔洞结合,从而形成氢气泡并产生裂纹,最终对材料的结构和服役性能造成致命损伤,危及聚变装置的安全。  显然,理解氢与纳米孔洞的相互作用是解决以上问题的关键。然而,人们对氢在纳米孔洞中的一些基本性质,例如氢在孔洞内结构分布特征、能量学等基本问题,却依然未能给出答案,致使无法回答诸如氢在纳米孔洞中如何分布、孔洞对氢的吸引有多强、能容纳多少氢、又会带来多大的氢气压等问题。这其中主要存在着以下几个难题:1)实验上难以分辨半径较小的氢原子,而计算模拟的空间和时间尺度有限,难以处理复杂结构,也难以直接对比实验;2)纳米孔洞的内壁并不光滑,其原子排布十分复杂,为氢在内壁上吸附的研究带来挑战;3)多个氢之间会互相影响,进一步增加了问题的复杂度。  为攻克上述难题,研究人员采用基于密度泛函理论的模拟方法,在原子尺度上获得了精确的氢与纳米孔洞相互作用数据,并结合多尺度模拟方法,进行宏观尺度模拟,从而与实验结果进行对比验证。针对氢在不光滑纳米孔洞内壁上吸附问题,他们以体心立方金属钨为例,通过分析氢的运动轨迹,发现氢总是以单原子形式有次序地吸附在一些特定位置上。根据近邻金属原子的缺失情况,应用魏格纳-赛兹(Wigner-Seitz)元胞将这些位置归纳为五类吸附点,而这五类吸附点正好对应氢的五个依次吸附能级(图1)。于是,氢在复杂的孔洞内壁吸附规律可概括为五类吸附位点及相应的五个吸附能级,从而准确描述氢在不光滑纳米孔洞内壁上的吸附特性。为考察内壁上多个氢之间的相互影响,研究人员分析了上万种不同情况下的氢-氢相互作用,发现吸附的氢原子之间相互排斥,其排斥能正比于原子间距离的-5次方(即氢的面密度的2.5次方)。随着吸附氢原子数量的增加,内壁上氢原子之间分布越来越紧密,斥力越来越大,导致部分氢逐渐被挤出内壁,从而在孔洞芯部以氢气分子形式析出。并发现这些氢气分子的性质可用高压氢的状态方程描述,即其能量正比于孔洞芯部氢的体密度的平方。  基于上述规律,研究人员建立了一个普适的定量模型:内壁上氢的能量取决于吸附点的类型以及内壁上氢的面密度,而芯部氢的能量则由氢的体密度决定(图2)。由该模型预测得到的结构和氢俘获能,与模拟计算结果高度一致(图3)。基于该模型的预测,他们进一步开展了钨中氢脱附速率的多尺度模拟,通过与氢的脱附实验结果对比验证了模型的正确性(图4)。  这项研究解决了长期以来无法准确描述和预测氢在纳米孔洞中的结构与能量的基本问题,建立了氢与纳米孔洞相互作用的定量物理模型,为理解氢致金属材料损伤提供了寻求已久的关键认知。这些金属材料不仅会被用在未来聚变堆第一壁装甲中,助力可控核聚变的实现,也会在氢能源汽车以及航空航天等领域中发挥至关重要的作用。  该研究工作得到国家磁约束核聚变能发展研究专项、国家自然科学基金、国家留学基金委、中科院青促会等项目的支持。  文章链接:https://www.nature.com/articles/s41563-019-0422-4  图1.纳米孔洞内壁上氢的五类吸附点的划分(左)及对应的五个能级(右)。红球为缺失的金属原子,黑框为其魏格纳-赛兹元胞,黄色和绿色区域为氢运动的轨迹云。  图2.氢在纳米孔洞内的分布示意图,白色和蓝色球分别代表氢和金属原子。其中为内壁特定位置氢的吸附能级,为内壁上氢的面密度,为芯部氢的体密度。  图3.不同尺寸纳米孔洞对氢的俘获能,数据点为基于密度泛函理论的计算结果,实线为模型预测值。  图4.钨中氢的脱附速率随温度变化,数据点为实验结果,实线为基于预测模型的多尺度模拟值。

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  蛋白质是生命活动的主要执行者,其对生命过程的调控多通过种类复杂、时空分辨的化学修饰实现。设计对细胞微环境具有响应性的化学修饰蛋白可以在分子水平上揭示蛋白质调控生命过程的化学本质,并发展疾病诊断和治疗的分子工具。   在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下,中科院活体分析化学重点实验室汪铭课题组围绕蛋白质的化学修饰和细胞输送开展研究,发展了系列对细胞微环境具有刺激响应性的蛋白质化学修饰新方法(Acc.Chem.Res.,2019,52,665-675)。最近,他们设计了还原性细胞微环境响应的蛋白质化学修饰方法,并利用肿瘤细胞内高浓度的还原性物质(如还原性谷胱甘肽等)调控核糖核酸酶(RNaseA)的化学修饰,实现了蛋白质活性的细胞原位激活(Chem.Commun.,2019,55,5163-5166),并有望用于发展疾病靶向治疗新策略。   同时,面对蛋白质稳定性差且难以穿透细胞膜的挑战,他们与实验室于萍研究员等合作,通过调控金属-有机框架材料(ZIF-90)和蛋白质的组装,发展了蛋白质细胞输送和化学修饰调控新策略。他们发现,通过主客体化学作用,ZIF-90可携带小分子进入细胞,并对细胞内ATP具有响应性,进而实现了细胞ATP的选择性实时荧光成像(J.Am.Chem.Soc.,2017,139,5877-5882)。在此基础上,他们发展了具有普适性的ZIF-90和蛋白质组装新方法,制备了多种ZIF-90和蛋白质纳米颗粒,包括绿色荧光蛋白(GFP),核糖核酸酶A(RNaseA),超氧化物歧化酶(SOD)和基因编辑蛋白(Cas9)等。研究发现,上述纳米颗粒可高效输送多种蛋白质进入细胞,并在细胞内ATP的作用下释放蛋白质,进而实现了由细胞内活性氧调控和激活化学修饰蛋白。基于上述原理和方法,他们发展了ATP调控的CRISPR/Cas9基因编辑蛋白细胞输送和基因编辑新方法,为进一步探索CRISPR/Cas9基因编辑的化学生物学和生物医学应用提供了新工具。相关研究成果发表在近期J.Am.Chem.Soc.(2019,141,6976-6985),并入选杂志封面。 活体分析化学重点实验室

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  含吲哚酮骨架的螺环化合物广泛存在于活性药物分子中,结构新颖,用途广泛,已成为生物医药研究热点。C–H键活化策略的化学合成具有简化原料、缩短反应流程,可实现结构多样性分子的快速合成与修饰等优势,并能有效克服合成含吲哚酮骨架的螺环化合物底物复杂、步骤冗长、条件苛刻、普适性差等问题,这使得C–H键活化成为新颖骨架的发现以及后期结构优化方面理想的方法之一。  中科院上海药物研究所戴辉雄课题组长期致力于新型C–H键活化反应探索及其在新药研发中的应用。针对C–H键活化在含有杂环的复杂分子体系中选择性差的问题,课题组先后通过对催化剂与导向基团的配位调控来实现C–H键选择性活化。相关研究成果发表在Nature、J.Am.Chem.Soc.、Org.Lett.Angew.Chem.Int.Ed.等期刊上。  基于上述研究方法,近期,戴辉雄课题组发展了一类Rh(III)催化的C–H键活化/卡宾插入/Lossen重排串联反应,高效构建了一类含吲哚酮的螺环骨架。该串联反应条件温和,官能团兼容性强,底物范围广,可以对多个药物分子进行后期官能团修饰。相关成果发表在AngewandteChemieInternationalEdition(10.1002/anie.201906589),共同第一作者为博士后马彪和上海大学联培生邬鹏。该研究工作在国家自然科学基金委、科技部、中科院、上海市科委等项目资助下完成的。  文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201906589  戴辉雄课题组新型C–H键活化反应探索及其在新药研发中的应用工作回顾:  Nature,2014,519,389;J.Am.Chem.Soc.2016,138,2146;Org.Lett.2018,20,284;J.Am.Chem.Soc.2014,136,3354;Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,10439;J.Am.Chem.Soc.2014,136,11590;Org.Lett.2014,16,5666;Org.Lett.10.1021/acs.orglett.9b02120;Angew.Chem.Int.Ed.2017,56,5317;Chem.Sci.2018,9,5160)

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清华新闻网7月16日电7月9日,清华大学微电子所任天令教授团队在纳米领域重要期刊《美国化学学会纳米》(ACSNano)上发表了题为《一种可穿戴的类肤性高灵敏石墨烯人工喉》(“AWearableSkinlikeUltra-SensitiveArtificialGrapheneThroat”)的研究论文。该器件集收声和发声于一体,可直接贴附于失语者喉部,并将喉部的不同动作转化为对应声音,有望帮助失语者正常与他人“交谈”。在未来,该器件将与声纹识别、机器学习等技术结合,在语音识别、家庭医疗等领域具有广阔前景。目前世界上喉癌患者数量日益增加,是仅次于肺癌的第二大呼吸道高发癌。大量喉癌患者需要采用全喉切除手术,成为后天型失语者。现有电子喉助音器无法清晰还原患者声音,发音模糊,训练周期长,并且需要患者自己手持助音器于喉部,造成极大不便,所以亟需便于失语者携带、操作简单、性能优异的新型人工喉的器件及系统研究。与2017年任天令团队首次提出的石墨烯人工喉相比,第二代石墨烯智能人工喉(WAGT)在器件柔性可贴附、声音收发系统集成、动作监测系统、轻型可穿戴等方面有了重大突破。首先,第二代石墨烯人工喉采用了更贴合人体皮肤的纹身式薄膜作为衬底,无需胶带粘贴,可直接贴敷在人体喉咙,极大地提高了佩戴舒适感;其次,第二代石墨烯智能人工喉在收发声系统方面有了双重突破,实现了石墨烯的器件级应用至系统级应用的跨越。通过专用电路对声音信号的放大和转换,第二代石墨烯智能人工喉首次将收声系统和发声系统连接起来,实现了声音输入到输出的闭环,并可以通过示波器实时观测喉部运动情况。接着,通过与单片机的结合,该器件可以将人体喉部的不同动作“翻译”成不同的声音,实现了动作发声系统。通过连接解码器,该器件还可以播放任意音乐。最后,第二代石墨烯智能人工喉系统可通过臂包穿戴在胳膊上,首次实现了石墨烯人工喉的可穿戴功能。未来将进行体积更小及功能更多的集成,有望实现像“创可贴”一样贴附在人体喉部并帮助失语者“开口说话”。可穿戴的第二代智能石墨烯人工喉系统近年来,任天令团队致力于石墨烯器件的基础研究和实用化应用的探索,尤其关注研究突破传统器件限制的新型微纳电子器件,在新型石墨烯声学器件和各类传感器件方面已取得了多项创新成果,如柔性石墨烯收发声器件、新型石墨烯阻变存储器、光谱可调的石墨烯发光器件、石墨烯仿生突触器件、可调石墨烯应力传感器、仿生石墨烯压力传感器、极低功耗石墨烯钙钛矿阻变存储器等相关成果曾多次发表于《自然通讯》(NatureCommunications)、《先进材料》(AdvancedMaterials)、《纳米快报》(NanoLetters)、《美国化学学会纳米》(ACSNano)、国际电子器件大会(IEDM)等。清华大学微纳电子系硕士生韦雨宏和博士生乔彦聪等是文章的共同第一作者,清华大学微电子所任天令教授、杨轶副教授、田禾助理教授是论文的通讯作者,该研究成果得到了国家自然基金重点项目和科技部项目的支持。论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b03218供稿:微电子所

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  真菌是生态系统中生物多样性的五大支柱之一,占据着广泛的生态位。为了与植物、昆虫、动物、微生物及其它真菌竞争,长期的演化使真菌具有了各种各样生存机制。这些特性使真菌在生物技术与工业开发中具有广阔的前景。同时真菌生长环境相对容易,可以规模化生产。真菌生物多样性的研究与菌种的收集具有巨大的经济潜力,可以开发新产品与新用途。真菌为环境污染如塑料的生物降解以及生态修复如菌根技术提供了新希望,是绿色经济与循环经济的不可或缺的重要组成部分。真菌产业化开发已成为菌物研究领域的热点。  图1:真菌在生态系统中的生物降解、养分循环与信号传输中发挥着重要作用   中国科学院昆明植物研究所木本资源发掘与农林复合系统构建团队许建初研究组自2010年开始从事真菌分类学与真菌生态学研究,至今已发现了20余个新属、近1000个新种,上述工作以第一/通讯作者在“FungalDiversity”和“StudyinMycology”等重要杂志上发表相关研究论文12篇;并进一步发现了能吃塑料的塔宾曲霉菌,成果发表在2017年的“EnvironmentalPollution”,并成为当年全球研究热点文章,为各大媒体广泛报道。   真菌生长环境相对容易,可以规模化生产。真菌生物多样性的研究与菌种的收集具有巨大的经济潜力,可以开发新产品与新用途。真菌为人类健康提供了盘尼西林、洛伐他汀等重要的药物,但是还有更多的资源有待开发。真菌为环境污染如塑料的生物降解以及生态修复如菌根技术提供了新希望,是绿色经济与循环经济的不可或缺的重要组成部分。真菌多样性研究与产业化开发已成为菌物研究领域的热点。  图2:真菌多样性研究及其产业化过程:扫(测序与分子生物学特性)、读(了解遗传与物种多样性)、写(基因功能定位与编辑)、存(基因库与数据库)、用(开发与产业化应用)   为此许建初研究组经过近两年时间的文献调研、收集整理以及系统分析,揭示了通过生物技术真菌产业化开发的50个途径,并结合团队自身与国际同行的案例,系统分析了产业开发前景,也为真菌生物技术研究与产业投资指明了方向。研究成果以“Theamazingpotentialoffungi:50wayswecanexploitfungiindustrially”为题在真菌领域顶级期刊FungalDiversity在线发表。该研究对于真菌资源工业利用与产业发展提供了可借鉴的研究方法与途径,也为工业、医学、农业、畜牧业、林业与环境保护等真菌方面的研究提供了基础资料。昆明植物所特聘研究员KevinHyde博士为论文第一作者,许建初研究员为通讯作者。该研究得到中国科学院战略性先导科技专项 (XDB31000000)的资助。   文章链接 图3:依托农林牧复合生态系统的真菌工业园区

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