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  生态系统服务评估为生态系统保护与修复提供重要科学依据。自然植被对生态系统服务的供给十分重要,但在人类活动与土地开发等多因素驱动下自然植被正迅速减少。近年来,西双版纳低海拔地区大规模种植橡胶,导致当地自然植被面积减少,相关生态系统服务供给水平降低。因此,亟需探索协调农林经济和生态可持续的发展与保护修复方案。  中国科学院西双版纳热带植物园景观生态组副研究员白杨等运用InVEST模型评估4个与当地利益相关者密切联系的生态系统服务指标(碳储存、氮输出、沉积物持留和产水量)随海拔的空间分布差异,以及不同植被类型生态系统服务供给能力的权衡与协同。研究表明,低海拔地区(400-800 米)的橡胶林占据大多数土地面积(65.97%)。高海拔地区(1000-2400 米)由于人类活动相对减少,天然林比例相对较高(42.58%-59.25%)。高海拔地区的各项生态系统服务供给能力显著好于低海拔地区。但是,高海拔地区耕地带来的化肥使用或加剧区域水质污染与水土流失风险。  鉴于此,该研究提出不同海拔地区的生态管理和修复策略:(1)800米以下区域,严格保护与修复季节雨林等天然林,严格限制橡胶林扩张,提高天然林的生态防护水平。(2)800-1000m区域,适度开展“环境友好型橡胶+林地”的农林混合模式,加强对落叶季雨林和山地雨林的保护,提高其固碳能力。(3)大于1000m区域,保护季风常绿阔叶林、暖热性针叶林等天然植被,发展生态农业,减少农药化肥使用,修复与提升其水源涵养、土壤保持和生物多样性维持功能。(4)天然植被是生态系统服务供给的重要保证,建议通过构建利益相关者协商机制和电子商务平台来实施生态补偿和生态保护修复,提升利益相关者对该地区重要植被保护的积极性和参与度。  相关研究成果以Quantifyingvariationsinecosystemservicesinaltitude-associatedvegetationtypesinatropicalregionofChina为题,发表在ScienceofTheTotalEnvironment上。  论文链接 西双版纳不同植被类型生态系统服务供给能力层次聚类结果

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  电光晶体是一种重要的功能晶体,以此制成的高速电光开关、电光调制器和电光偏转器在激光技术、光谱技术等领域中有重要应用。尽管部分实用的电光晶体已实现商业化,但当前仍需发掘更多性能优良的电光晶体以满足日益增长的电光晶体应用需求。目前,新型电光晶体的研究基本处于停滞状态,其中的一个原因是没有合适的理论方法以系统指导新型电光晶体的探索,同时,电光晶体的应用受到晶体对称性制约和其它苛刻条件的影响,例如高光学质量、大尺寸单晶的生长及电光测试器件的设计存在一定难度。因此,长期以来,实用的电光晶体种类少,电光晶体的研究相对较少,性能优异的新型电光晶体也较少。  中国科学院福建物质结构研究所中科院光电材料化学与物理重点实验室研究员叶宁课题组受到高效的粉末倍频测试方法之于非线性光学晶体探索的启发,提出晶体电光系数的粉末测试方法,实现晶体电光性能的初步表征。不同于纯粹的理论计算或测试,该方法通过粉末状态下晶体样品的粉末倍频测试、红外反射谱和拉曼光谱的测试及分析来预测晶体的电光系数。  为证实该粉末测试方法的有效性,研究人员选取一系列实用的电光晶体并通过粉末测试方法得出其电光系数,结果显示,各个材料电光系数的粉末测量值与实际晶体吻合。在该方法的指导下,研究人员探索筛选得到潜在的电光晶体CsLiMoO4(CLM),借助提拉法生长技术获得高质量CLM大晶体以深入研究CLM晶体的电光性能。传统半波电压法测试CLM晶体电光系数的结果与粉末方法所得计算值一致,表现出粉末测试方法对于打破电光晶体探索困局具有一定指导和参考作用,CLM晶体具备潜在的电光应用价值。可预见的是,该粉末测试方法可为探索新型电光晶体开辟一条全新高效的道路,推动电光晶体的研究和发展。  相关研究成果于近期发表在《国家科学评论》(NationalScienceReview,2020,10.1093/nsr/nwaa104)上,博士徐峰为论文第一作者,副研究员颜涛和叶宁为论文通讯作者。研究工作得到中科院战略性先导科技专项(B类)、国家自然科学基金重大研究计划等的资助。  论文链接 图1.粉末测试方法计算晶体电光系数流程图图2.CsLiMoO4晶体生长及其电光性能表征

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  石墨烯纳米带(GNR)是一种准一维的石墨烯纳米结构,根据结构不同可表现出准金属或半导体特性。该特性取决于GNR的手性,包括宽度、晶格取向和边缘结构。根据不同的边缘结构,GNR可分为“锯齿型”(ZZ)和“扶手椅型”(AC)。GNR具有高迁移率和载流能力,且由于量子限域和边缘效应,其能够开启带隙。该特性使GNR有望成为包括纳米尺度场效应晶体管、自旋电子器件和片内互连线在内的候选材料。但在绝缘衬底表面,可控地制备具有边缘特异性的亚5纳米宽的GNR仍是难题。   近日,中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员王浩敏团队首次在六角氮化硼(h-BN)表面制备出手性可控的GNR并进行输运性质研究。相关研究成果以TowardsChiralityControlofGrapheneNanoribbonsEmbeddedinHexagonalBoronNitride为题,在线发表在《自然-材料》(NatureMaterials)上。  h-BN是一种具有优异化学和热稳定性的宽带隙二维材料,其具有六角蜂窝网状晶体结构和原子级平整的表面,不存在表面悬挂键和陷阱电荷,是可保持GNR本征电学性质的理想衬底。   此前,王浩敏团队通过引入硅烷进行气相催化,在h-BN表面实现石墨烯晶畴的快速生长(Nat.Commun.6,6499(2015))和边界调控(Nanoscale,9,11475(2017));首次通过采用h-BN沟槽作为生长模板,实现取向GNR的可控生长,开启带隙(Nat.Commun.8,14703(2017))。上述研究为在h-BN衬底上制备亚5纳米宽的手性可控的GNR奠定实验基础。   研究人员利用不同金属纳米颗粒在h-BN表面刻蚀出边缘平直且沿特定取向(ZZ和AC)的具有单原子层厚度的沟槽,通过化学气相沉积法在沟槽中制备出宽度小于5纳米的高质量取向可控GNR。研究人员与维也纳大学教授JannikMeyer课题组合作,借助扫描透射电子显微镜,揭示石墨烯和h-BN边界处的面内外延生长方式,制备得到的GNR边缘原子级平整。进一步的电输运测量结果表明,所有亚5纳米宽度的ZGNR均显示出大于0.4eV的带隙,而窄的AGNR的带隙随宽度变化较大。由带隙较大的GNR制成的晶体管在室温下的开关比大于105,载流子迁移率高于1500cm2 V-1 s-1。此外,在8-10纳米宽的ZGNR的转移曲线中观察到明显的电导峰,而在大多数AGNR中未观测到。GNR的磁输运研究表明,ZGNR具有较小磁导,而AGNR具有更高磁导值。   该研究首次将手性可控的GNR面内集成在h-BN晶格中,是面向开发具有原子层厚度的高性能集成电路迈出的重要一步,为实现操控和堆垛具有极薄厚度的复杂纳米集成电路提供新途径。   该研究工作的第一单位为上海微系统所,上海微系统所博士生王慧山和陈令修、维也纳大学博士KenanElibol、华中科技大学贺立为论文的共同第一作者,王浩敏和JannikMeyer为论文通讯作者。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、中科院战略性先导科技专项(B类)和上海市自然科学基金的资助。   论文链接图1.嵌入h-BN中手性可控的GNR制备方法 图2.嵌入h-BN的特定取向纳米沟槽和不同手性GNR 

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  9月22日,由中国科学院合肥物质科学院研究院等离子体物理研究所完成的国际热核聚变实验堆ITER计划校正场首批线圈、法国WEST装置偏滤器关键部件起运交付。  校正场超导磁体系统是ITER主机重要部件之一,主要用来补偿线圈制造、接头、引线及装配误差造成的纵场和极向场线圈绕组位形偏离所带来的磁场误差。校正场超导磁体系统共计3组18个线圈,制造工艺复杂,涉及到超导、低温、绝缘、材料、焊接、无损检测、电测试等多学科交叉,由等离子体所承担全部设计工艺开发和研制。自2010年签订合同,项目团队依靠自主创新,掌握了大尺寸无张力非圆截面磁体高精准绕制、三维曲面超导线缆成型、薄壁氦冷却管道低热输入焊接、超高功率厚板激光焊接、超低电阻超导接头、优异性能不锈钢材料和异型挤压型材制造、高性能绝缘浸渍等关键技术。磁体具有尺寸大(7米×2.5米)、截面小(192毫米×192毫米)、精度极高等特点,线圈整体轮廓精度可控误差1毫米、绕组零缺陷绝缘浸渍、超导接头最大电阻值小于5纳欧等多项技术与性能指标优异。  WEST装置是法国原子能委员会正在升级改造的一个全钨偏滤器超导托卡马克。偏滤器部件是WEST装置的核心部件,对其实现长脉冲高参数运行及其主要科学目标有关键作用。偏滤器部件直接面对高温等离子体辐照,要承受强粒子流和高热流的冲击,服役环境苛刻、制造工艺复杂,难度大、要求高。2018年通过国际竞标,等离子体所获得承担WEST装置456件钨铜部件的研制任务。项目团队依靠自主创新,基于EAST装置偏滤器部件研发基础,突破了高性能轧制钨材料批量化生产瓶颈,掌握了钨与铜及铬锆铜多层热等静压复合关键技术、钨铜复合串无损检测技术和柔性管与探头柔性对中工装检测方法,解决了钨铜串在高温高压焊接成型过程中钨块之间缝隙尺寸、焊接界面质量等精确控制难题,把钨铜穿管复合部件的热排出能力提高到20MW/m2。ITER校正场首批线圈WEST装置偏滤器关键部件

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  营养与免疫之间存在复杂的相互影响关系,饮食干预措施已被证明可有效预防代谢性疾病并延缓衰老进程。  多发性硬化症(Multiplesclerosis)是一种常见的自身免疫性慢性炎症和脱髓鞘疾病。近期,中国科学院上海营养与健康研究所陈雁研究组博士生白美娟等利用多发性硬化症小鼠模型,研究间歇性节食的干预功效。  该研究利用髓鞘少突胶质细胞糖蛋白的一个多肽免疫小鼠来诱导多发性硬化症的发生,并分析了间歇性节食方案对多发性硬化症的干预功效。在免疫后第4周,多发性硬化症症状变得明显后,按正常小鼠进食热卡的1/3饲喂小鼠,持续3天,然后自由进食4天,总共进行两个周期的干预。与未受热量限制的小鼠相比,使用间歇性节食的小鼠的多发性硬化症的严重程度、脊髓中免疫细胞的浸润情况以及中枢神经系统的脱髓鞘程度均得到明显改善。此外,该研究还尝试探索了间歇性节食缓解多发性硬化症的机制,发现间歇性节食能够提高了脊髓中少突胶质细胞的增殖速率,并增强了脑源性神经营养因子和髓鞘再生标记物的表达。研究表明,间歇性热量限制可通过改善炎症反应和促进受损组织的恢复,来有效改善小鼠的多发性硬化症的病程发展。  相关成果以Intermittentcaloricrestrictionwithamodifiedfasting-mimickingdietamelioratesautoimmunityandpromotesrecoveryinamousemodelofmultiplesclerosis为题,发表在营养领域期刊JournalofNutritionalBiochemistry上。研究得到国家自然科学基金委、科技部以及中科院等支持。  论文链接

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  微观异构(heterogeneousmicrostructuring)是提升金属结构材料协同强韧化水平的新途径,典型异构包括:非均匀/异质层片、跨尺度晶粒微结构等。近期,中国科学院力学研究所先进材料力学行为研究团队在异构动态力学行为和极端环境下使役行为等方面取得进展。  研究人员针对芯部为马氏体钢与表层为奥氏体不锈钢组成的三明治宏观多层异构,利用应变精细控制的动态剪切试验与微结构演化观察,发现相比于传统均质微结构,异构的动态力学性能匹配显著提升(图1a);提出了相应动态剪切变形的微观力学机制,即异构延缓了剪切带在脆性区的萌生,限制了剪切带从脆性区到韧性区的传播(图1b)。同时,动态变形时,软硬区界面处存在大应变梯度,形成的几何必须位错协调变形并产生了额外的加工硬化,软硬区之间相应地发生了应变分配(图1c)。此外,研究人员进一步观察到异构中剪切带的萌生和传播模式主要取决于软硬区之间的硬度差异,刻画了其相关性规律。这些研究结果为设计与调控具有优异动态力学性能的异构金属材料奠定了科学基础。  针对强韧性匹配优异的跨尺度晶粒异构中熵合金,进行了在广温域(4.2K–373K)冲击加载条件下的裂尖塑性区微结构演化和裂纹扩展行为研究。结果表明,异构在经受低温冲击变形时,其内部形成了高密度变形纳米孪晶多级结构,孪晶层片平均间距10nm,显著提高应变硬化能力,抑制裂纹的萌生和非稳态扩展。进而,高密度多级孪晶结构诱导裂纹尖端的多重剪切带分叉形成,耗散了变形能(图2b)。更为重要的是,研究发现了剪切带的自增韧机制,即剪切带内部和外部均形成了高密度的变形纳米孪晶,不仅提高了剪切带的应变硬化能力,还显著阻挡并抑制剪切带的扩展,从而增加了冲击吸收功(图2c),导致创纪录高的夏比冲击韧性,即异构中熵合金在液氦温度(4.2K)时冲击功高达340J,在液氮温度(77K)为380J,室温(298K)为520J(图2c)。据此,该研究提出利用变形纳米孪晶提高韧性的异构策略,为新型高性能金属结构材料的设计提供理论依据。  相关研究结果发表于ScriptaMaterialia以及MaterialsScienceandEngineering上。上述研究工作得到了中科院战略性先导科技专项(B类)、科学技术部重点研发计划纳米专项以及国家自然科学基金的资助。图1宏观多层异构钢的优异动态力学性能及其微观机制(a)高应变速率(5×104s–1)剪切性能;(b)剪切带萌生/扩展行为;(c)剪应变位错协调机制图2跨尺度晶粒异构CrCoNi中熵合金的裂尖剪切带韧化行为和优异冲击韧性(a)跨尺度晶粒异构;(b)剪切带–孪晶交互作用;(c)冲击韧性(AK)–测试温度关系

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