近日，上海科技大学生物医学工程学院彭畅课题组在仪器仪表领域期刊IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement上发表标题为“A Systematic Investigation of Thermal Effects of High-Intensity Focused Ultrasound Therapy for Ultrasound Neuromodulation”的研究成果。团队成功研发了中心频率为1-2 MHz的聚焦超声换能器，电声转换效率可达80%以上，系统阐明了低强度聚焦超声作用参数对不同生物组织热效应的影响机制，对保障低强度聚焦超声在临床热疗应用中的安全性和有效性具有重要的指导意义。研究人员采用该聚焦超声换能器对不同生物组织超声热效应进行了系统的理论分析和实验研究。研究结果表明提高聚焦超声作用参数，包括超声频率、输入电功率和占空比，能够显著提高组织内超声焦点处的升温速度以及温度峰值，其中超声频率对温升影响最为显著。同时，提高输入电功率相比于提高脉冲波占空比的温升效果更加明显。此外，增加脉冲周期数对温升几...

上海科技大学积极鼓励本科生走进实验室、参与科学研究，这一创新举措从建校之初延续至今。近年来，本科生屡屡发表高质量的论文，捷报频传。近期，信息学院娄鑫教授课题组本科生的多项成果在国际知名学术会议上发表。低延迟高吞吐量多精度浮点除法与开方运算单元设计在目前的处理器中，浮点运算单元（FPU）负责执行浮点计算。以往的FPU设计倾向于高估误差以确保准确性，并且缺乏对硬件复用方面的优化。本科生戴良韬、朱昊骋在电路设计上不断创新，采用前沿的误差分析方法，在保证精确的前提下，成功设计出了更高性能的多精度浮点除法与开方运算单元。验证结果表明，研究成果不仅在性能上优于现有的FPU设计，而且通过集成多种精度的除法与开方运算实现了显著的硬件复用。 该研究成果以题为“Low-latency High-throughput Multi-precision Fused Floating-point Division and Square-root Unit Design”发表在国际会议 IEEE International VLSI Symposium on ...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院陈刚课题组发现制备垂直取向的纯相二维钙钛矿薄膜的新方法，并获得高效稳定的太阳能电池器件。相关研究成果发表于国际知名期刊Advanced Materials。二维钙钛矿太阳能电池具有优异的稳定性，但二维钙钛矿结晶过程不可控，薄膜趋于混相和随机取向的生长，限制了太阳能电池的光电性能。陈刚课题组在2022年的研究中提出二维钙钛矿器件的结构和性能存在强关联性，垂直取向的二维钙钛矿薄膜具备更好的面外载流子传输能力，更适用于垂直结构的太阳能电池。进一步研究发现，提高相纯度是改善二维钙钛矿太阳能电池性能的关键，制备垂直取向的纯相二维钙钛矿薄膜至关重要。目前有两种制备纯相二维钙钛矿薄膜方法，一是使用离子液体作为溶剂；二是使用单晶作为种子，诱导二维钙钛矿晶体的生长。但两种方法制备工艺复杂，且由于复杂的结晶动力学行为，同时调控二维钙钛矿晶体的取向性和相纯度是极具挑战的。针对上述问题，陈刚课题组创...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院于平课题组与李刚课题组、甄家劲课题组、杨波课题组合作，在金表面上成功合成了五元环周期性掺杂的凹槽（Cove）型拓扑石墨烯纳米带。该研究发表于国际化学期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society, JACS)。 石墨烯纳米带（GNRs）因其电子特性的可调控性在纳米电子器件中具有广泛应用潜力。凹槽型石墨烯纳米带（C-GNR）作为其中重要的一类，可展现出非平庸的拓扑性质。理论预测，其拓扑相位由凹槽的位置和纳米带的宽度所决定，通过Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型可以很好地描述其电子结构。由于缺乏合成策略及前驱体的设计，很难在锯齿型石墨烯纳米带的两边周期性掺入凹槽（除去C-H基团）以实现拓扑性质，目前只有极少数的个例C-GNR的实验合成被公开报道，且均仅展现出了平庸的半导体性质。因此，制造拓扑的C-GNR不仅充满挑战性，更具有重要意义。为应对这一挑战，研究团队利用三角烯单元，...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院高得伟课题组实现了1,2-双硼酸酯多取代位点C−B键的选择性炔基化和烯基化反应，揭示了其按照1,2-硼迁移过程和在多取代位点的C−B键直接偶联的汇聚式途径进行反应的机理，纠正了过去相关文献中认为该反应“单纯按照1,2-硼迁移机理进行”的认知误区。相关成果发表于国际化学领域代表期刊《有机化学通讯》（Organic Letters）。有机硼化合物在合成化学、药物化学和材料化学等研究中发挥着重要作用。目前研究主要集中在有机单硼化合物的转化上，对多硼化合物选择性转化的报道相对较少，此类化合物的合成、应用与功能研究亟待开发。上海科技大学高得伟课题组围绕“如何调控有机硼的区域发散性与立体专一性精准构筑”这一重要科学问题开展研究。近期他们发现有机锂试剂能够与1,2-双硼酸酯形成五元环的独特活化模式，实现了在1,2-双硼酸酯的多取代C−B键位点上进行选择性炔基化和烯基化反应。机理研究表明，该反应通过汇聚式途径进行...

光谱测量是科学和工业研究中非常强大且广泛使用的表征工具之一。传统光谱仪通常需要使用机械可移动的部件，虽然能实现超高的光谱分辨率和极宽的光谱范围，但其笨重的尺寸和重量阻碍了将其集成到实验室光学系统、汽车电子系统、工业检测设备，甚至是智能手机的可能。近日，上海科技大学信息科学与技术学院陈佰乐、虞晶怡课题组联合提出了一种基于AlGaAs/GaAs渐变带隙PN结探测器（p-graded-n junction photodetector，简称pGn PD）的单像素智能微型光谱仪，并为光谱仪定制化设计了神经光谱场(Neural Spectral Fields, NSF)光谱重建方法，实现了高光学灵敏度、高光谱准确度和高光谱分辨率的单像素智能微型光谱仪。该成果发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上。图1 智能微型光谱仪常规的光电探测器通常只能检测入射光强度，无法判断入射光的光谱信息。为得到光谱信息，需外置光栅或者多个光学滤波片结合单像素探测器进行多次测量。研究人员首次提出并制...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院薛加民课题组与华东师范大学和东南大学团队合作，揭示了新型滑移铁电与传统铁电的不同性质，展示了它在多值存储方面的应用潜力，相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。铁电的研究已有百年历史。近年来低维铁电体系蓬勃发展，为铁电家族引入了新的成员。其中的二维铁电绝缘体天然地适合制备成铁电隧穿结，对其进行研究将推进相关基础科学和应用技术的发展。薛加民课题组和合作者在前期工作的基础上（Advanced Materials 34, 2203990 (2022)），制备了基于三个原子层厚的氮化硼铁电器件，如图一a所示。由于层间转角，他们发现在器件中同时出现了面外铁电和反铁电的畴（图一b）。 图一：a 器件示意图。b 两套三角形铁电畴重合，交错形成铁电和反铁电区域。 通过利用导电原子力显微镜，他们精细测量了铁电和反铁电区域的隧穿曲线，发现了有趣的铁电极化逐层反转的特性。如图二所示，研究者确...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院黄焕明课题组通过自由基-极性交叉环加成反应（RPCC）实现了β-单取代以及β, β-二取代环状胺的多组分单步合成。该方法首次使用简单底物伯磺酰胺在同一反应中同时作为氮自由基前体和亲核试剂，发展了RPCC用于杂环化合物的合成新方法，为构建β取代环胺提供了新的逆合成思路。相关成果发表于国际化学领域代表期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。环胺是合成化学中的基本组成部分。在美国FDA批准的1894种药物中，有59%的小分子药物含有环胺基序，并且哌啶和吡咯烷基序分别排名第1和第5。近年来，随着光催化氧化还原反应的突破，环状胺的自由基合成方法取得了长足发展，但通常仅局限于单组分或双组分反应，通过简单底物的多组分合成依旧非常困难。传统方法难以合成β取代的环状胺，且由于位阻效应，β, β-二取代的环状胺的合成往往更具有挑战性。 图1 环状胺的常规逆合成思路哌啶衍生物...

氢能是一种环保无污染和具备高能量密度的能源。基于无机半导体的光催化分解水过程是一种绿色环保的制氢工艺，可将太阳能转化并储存在氢气分子中。在光催化分解水反应中，半导体催化剂的光吸收、体相电荷分离和表面电荷注入被普遍认为是实现高效转换的三个关键因素。目前常见的半导体材料难以同时满足宽光谱吸收和高电荷分离效率这两大关键点。近日，上海科技大学物质科学与技术学院马贵军课题组采用熔盐辅助固相法成功地合成了一种窄带隙的氧硫化物纳米片Y2Ti2O5S2（YTOS），发现这一材料具有晶面选择性电荷迁移特性，表现出优异的体相电荷分离能力，并进一步显著提升光催化分解水反应活性，实现高效的太阳能制氢。这项研究首次证实了钙钛矿氧硫化物光催化剂的各向异性电荷迁移特性，对于提升这一类材料中的电荷分离和表面催化效率至关重要。成果发表于化学领域学术期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）。图1：贵金属及金属氧化物...

半导体材料是芯片工业的基础，新型半导体材料的研发为提升和扩展半导体芯片的功能带来了更多机遇。近年来，随着器件性能的快速提升，有机无机杂化铅卤素钙钛矿材料已成为公认极具前景的新型半导体材料。对于传统半导体材料和器件，通过控制电学掺杂分布构建内建电场是一种常见的提高太阳能电池载流子提取效率的方法。但是对于铅钙钛矿材料，目前一般认为铅卤素钙钛矿是双极性半导体，难以利用本征缺陷进行有效的电学掺杂；且由于钙钛矿的载流子扩散长度较大，普遍认为内建电场对于其中的载流子收集并非必要；此外，目前实验测得的钙钛矿载流子浓度一般在1013~1014级，也不足以形成有效的电场用于载流子提取。针对上述问题，上海科技大学物质科学与技术学院宁志军团队、纪清清团队、郑帆团队，中国科学技术大学樊逢佳团队，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所陈琪团队和上海同步辐射光源高兴宇团队合作，证明了通过分子远程掺杂可以实现对铅卤素钙钛矿薄膜...

近日，iHuman研究所安德烈·萨利课题组在Nature Communications发表了题为“In situ structure of actin remodeling during glucose-stimulated insulin secretion using cryo-electron tomography”的研究论文，利用超分辨率荧光成像和冷冻电子断层扫描技术，结合量化分析，深入探讨了葡萄糖刺激下胰岛素分泌（Glucose stimulated insulin secretion, GSIS）过程中肌动蛋白丝的重塑现象。这项研究为肌动蛋白丝在胰岛素释放过程中的结构性重塑提供了直接的原位证据。 肌动蛋白丝是细胞骨架的关键组成部分，在细胞的结构维持、迁移、分裂以及对线粒体、溶酶体和胰岛素分泌颗粒等亚细胞结构的运动控制中也扮演了重要角色。肌动蛋白丝的重塑通过Rho GTPase和PI3K/Akt的相关细胞信号通路触发。在胰岛β细胞中，肌动蛋白丝在GSIS过程中起着双重作用，不仅调节胰岛素分泌颗粒（ISGs）的运输和释放，还在细胞膜附近由“障碍物”转变为“助推器”。尽管早期的...

2月23日，上海科技大学生命科学与技术学院2020级本科生张诗琪作为第一作者的最新研究成果，以“Dynamic Cytoophidia during Late-stage Drosophila Oogenesis”（果蝇卵子发生后期的细胞蛇动态）为题在学术期刊International Journal of Molecular Sciences（《国际分子科学杂志》）发表。核苷酸CTP是组成RNA的四种基本核苷酸之一。从头合成CTP的限速步骤是由CTP合酶（CTPS）催化的。2010年在果蝇卵巢中首次发现CTPS形成丝状结构，被称为细胞蛇。除果蝇外，在其他物种如细菌、古菌、酵母、植物、斑马鱼和人类中也发现了细胞蛇。因此，CTPS形成细胞蛇是一种在进化中极为保守的现象，形成细胞蛇是细胞内分离原则之一。细胞蛇存在于卵巢细胞的三个主要细胞类型中，包括卵泡细胞、护理细胞和卵母细胞。先前的研究主要集中在卵子发生的早中期，而对卵巢快速生长和发育的后期阶段关注较少。其中主要原因是后期卵巢的发育速度特别快，难以在活体中捕捉到后期卵巢...

近期，上海科技大学物质科学与技术学院拓扑物理实验室齐彦鹏课题组联合北京理工大学王秩伟团队在拓扑半金属ZrTe2中发现压力诱导的超导电性及拓扑转变，成果发表于国际学术期刊《先进科学》（Advanced Science）。二维过渡金属硫族化合物(transition metal dichalcogenides, TMDCs)是继石墨烯之后的新型范德瓦耳斯材料，其天然的二维特性以及强自旋轨道耦合作用(spin-orbital coupling, SOC)带来了诸如金属-绝缘体转变、电荷密度波(charge density wave, CDW)、能谷电子学特性、非常规超导电性等新颖物理性质，使这类材料成为研究低维量子物理和新一代电子器件的又一理想平台。ZrTe2是一种典型的过渡金属二硫族化合物，近期研究表明其在常压下具有非平庸的拓扑性质，通过Cu、Ni等元素插层也可以在ZrTe2中引入超导电性。这些特点使得ZrTe2成为实现拓扑超导的候选材料之一。图1| ZrTe2压力下的输运测试。 高压处理可在不引入无序的条件下改变材料的晶体结构、...

先导编辑是一种通过融合Cas核酸酶与逆转录酶的新型基因编辑系统，能够实现非同源重组依赖的任意碱基替换、DNA片段插入和删除，在疾病治疗和农业育种等领域有重大应用前景。先导编辑已被广泛应用于多种真核细胞，如人类细胞、小鼠细胞和植物细胞等的基因组编辑，但该系统在细菌中的应用仍旧受限，目前只在大肠杆菌的质粒上实现编辑。1月27日，上海科技大学物质科学与技术学院化学与物理生物学研究部季泉江团队在《自然-通讯》（Nature Communications）上发表研究成果。本项研究发现了细菌中限制先导编辑的关键因子，阐明了3ʹ→5ʹ DNA 外切酶降解先导编辑中间产物的分子机制，并通过抑制3ʹ→5ʹ DNA 外切酶实现了先导编辑在细菌中的高效基因组编辑。研究人员首先将先导编辑系统应用于耻垢分枝杆菌和大肠杆菌的基因组编辑，意外发现同样的先导编辑系统在耻垢分枝杆菌中的编辑效率远高于在大肠杆菌中的编辑效率，推测遗传背景的不同可能是导致这种差异的关键因素。...