自2015年美国激光干涉引力波天文台(LIGO)和意大利室女座干涉仪(Virgo)观测到黑洞合并以来，黑洞合并已成为可以观测的物理现象。未来的引力波实验，将使我们能够更好地测量这些有趣天体的性质。但在理论方面，目前仍缺少对旋转黑洞的高阶有效引力相互作用的理解。作为黑洞合并现象的首批研究者之一，上海科技大学物质科学与技术学院助理教授Alexander Ochirov与合作者提出了一个描述旋转黑洞的动力学的理论框架，相关进展近期陆续在《物理评论快报》（Physical Review Letters）和《高能物理杂志》（Journal Of High Energy Physics, JHEP）上在线发表。这一理论框架的建立是基于量子场论中有质量、高自旋粒子的散射振幅。加入上海科技大学前，Ochirov教授在苏黎世联邦理工学院工作期间，成功将旋转黑洞的Kerr解与Nima Arkani-Hamed、Tzu-Chen Huang和黄宇廷（Yu-tin Huang）提出的一系列简单的高自旋散射振幅联系起来。此后，Ochirov教授与合作者一直在进行理论...

自催化反应是化学研究中的一个重要分支，反应产物能够作为催化剂进一步加速反应进程。这一特性在生物系统中表现为一种基本的组织和功能调控机制，例如微管动力学中由自催化过程驱动的生长与收缩的交替，凸显出自催化反应的时空调控在细胞组织和复杂生物调控过程中的重要性。近年来，科学家们越来越关注将化学反应网络（CRN）整合到合成材料中，以探索和模仿生命系统中的动态行为。然而，利用自催化机制构建实现精确时空控制的动态材料体系仍然面临挑战。为解决这些难题，上海科技大学物质科学与技术学院的郑宜君课题组巧妙设计了一个包含两个连续自催化反应的网络。课题组通过将该自催化反应网络耦合到材料中，实现了对溶胶与凝胶转变前沿的时空控制。同时，团队基于自催化反应的动力学常数建立了反应-扩散模型，对材料的时空转变进行理论预测。这一研究成果近日发表在国际学术期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。 图|由...

上海科技大学智能感知与人机协同教育部重点实验室专注于新一代机器智能与人类协同发展及相互增强技术，致力于建设智能人机协同与交互原创研究基地。本年度，实验室9项研究成果成功入选神经信息处理系统大会（Conference on Neural Information Processing Systems，NeurIPS 2024)，研究成果涵盖3D场景理解、视觉-语言基石模型、深度平衡模型、生物成像重建等前沿方向。今年大会共收到15671篇有效论文投稿，录取率为25.8%。大会于12月9日在加拿大温哥华召开。1. 使用八叉树查询进行的高效、多粒度占用预测方法OctreeOcc: Efficient and Multi-Granularity Occupancy Prediction Using Octree Queries3D场景理解中的占用预测对自动驾驶、机器人导航等领域至关重要。然而，传统方法依赖于规则网格表示，计算成本高昂，且难以捕捉小物体的细节。本研究提出了一种创新的 3D 占用预测框架OctreeOcc。实验表明，OctreeOcc 在预测性能上超越现有方法，同时将计算成本降...

12月11日，上海科技大学免疫化学研究所Roger Kornberg/张贺桥研究团队（结构生物化学课题组）与iHuman 研究所合作者在国际学术期刊Science Advances上在线发表了题为“Cryo-EM structure of Nipah virus RNA polymerase complex”的研究论文，报道了尼帕病毒（Nipah virus）RNA依赖RNA聚合酶复合物的结构特征。 尼帕病毒属于非节段负链RNA病毒（nsNSV）。该类病毒包括多种高致病性病毒，如尼帕病毒、埃博拉病毒、马尔堡病毒、腮腺炎病毒等。尼帕病毒于1998年首次在马来西亚被发现，并迅速变异并传播至新加坡、孟加拉国、印度、柬埔寨以及中国等亚洲国家和地区。近年来，亚洲地区尼帕病毒感染事件时有发生。尼帕病毒通常由动物传染给人，也可以人传人，可引发脑炎、肺炎等严重疾病，致死率高达70%。截至目前，针对尼帕病毒的疫苗和抗病毒药物仍然处于研发阶段，尚未有上市产品用于预防或治疗尼帕病毒感染。尼帕病毒基因组编码六种蛋白，其中由L和P蛋白...

上海科技大学物质科学与技术学院拓扑物理实验室陈宇林-陈成团队利用纳米角分辨光电子能谱（Nano-ARPES）技术，发现了超导魔角石墨烯中显著的谷间-电声子耦合效应，并且确定了相应的声子模式。这一发现对科研人员理解魔角石墨烯的超导机理具有重要意义。北京时间12月11日晚，相关研究成果以“Strong Electron-Phonon Coupling in Magic-Angle Twisted Bilayer Graphene ”(双层魔角石墨烯中的强电子-声子耦合)为题，在线发表于国际学术期刊《自然》（Nature）。魔角石墨烯自2018年发现以来，因其超导电性和强关联电子特性成为国际凝聚态物理研究的热点。其超导性来源于双层转角石墨烯在“魔角”条件下的平展能带，这极大增强了电子的相互作用，为研究莫特绝缘态、高温超导等强关联电子体系提供了新平台。此外，魔角石墨烯中还存在独特的量子反常霍尔效应拓扑态，为实现拓扑超导等奇异量子态提供了可能。这一基础研究的成果，具有潜在的量子计算应用价值。魔角石...

近年来，类器官在人类组织与器官的生理学及病理学研究中被广泛应用。然而，目前多数类器官模型仅涵盖单一组织类型，而组织器官的发育成熟以及人体功能的正常实现通常需依赖不同组织间的相互交流协作。其中，神经肌肉骨骼轴中的组织间互作尤为关键，所涉及的神经、肌肉、骨骼这三种组织在发育进程、身体功能运作以及疾病发生发展过程中均有着紧密的联系。现阶段，构建包含神经肌肉骨骼轴的人源类器官模型仍面临诸多挑战。12月9日，上海科技大学生命科学与技术学院向阳飞课题组在国际期刊Cell Stem Cell（《细胞-干细胞》）上发表题为“Generation of self-organized neuromusculoskeletal tri-tissue organoids from human pluripotent stem cells”的研究论文，利用人类多能干细胞构建了首个自组织的人类神经肌肉骨骼类器官（human neuromusculoskeletal organoids, hNMSOs），为研究人类神经肌肉骨骼轴及相关疾病提供了人源体外模型。 与通过组装/融合不...

近日，上海科技大学生物医学工程学院程冰冰课题组在IEEE Transactions on Biomedical Engineering上发表了题为“Multiple Instance Learning-Based Prediction of Blood-brain Barrier Opening Outcomes Induced by Focused Ultrasound”的研究论文，利用多实例学习等深度学习方法实现了聚焦超声开放血脑屏障效果的快速准确评估，有利于加速聚焦超声开放血脑屏障技术的临床转化。血脑屏障是一种具有高度选择性的半透膜生理结构，在保护大脑的同时，也严重阻碍了脑部的药物递送。经颅聚焦超声联合超声造影剂微/纳泡可实现无创、靶向和可逆的血脑屏障开放，是一种具有广阔前景的脑部药物递送技术（图1）。然而，当前评估聚焦超声靶向开放血脑屏障效果的方法缺乏快速性和简便性，且价格昂贵。目前临床金标准——增强T1加权MRI检测方法需要昂贵的MRI设备，扫描时间长，需要注射较难排出体外的磁共振造影剂钆，而且对于装有心脏起搏器等金属植入物和具有幽闭恐惧症的患...

12月4日下午6点，上海科技大学生物医学工程学院钱学骏课题组在Nature Biomedical Engineering在线发表了题为“A multimodal machine learning model for the stratification of breast cancer risk”的研究论文，实现了多层级乳腺癌风险预测，其预测能力超越了资深放射科医生，为更广泛的乳腺癌筛查和诊断提供了新的技术途径。鉴于该重要突破，Nature Biomedical Engineering杂志在同期发表了研究评述（Research Briefing）文章“Advancing breast cancer risk stratification using multimodal AI”，总结和点评了该研究的发现和意义。在这项工作中，研究团队开发了一款专门面向乳腺癌风险分层的多模态人工智能系统BMU-Net模型（图1）。该模型巧妙融合了卷积神经网络在特征提取方面的高效性，以及Transformer在高层特征融合与跨模态整合方面的卓越性能。通过在大规模钼靶和超声数据集上进行迁移学习预训练，再结合多模态匹配数据集进行精细化调优，显著提升了...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院杨帆课题组在氧化物表界面催化研究领域取得重要进展，通过结合模型与实际催化体系研究，系统阐明氧化铈催化CO加氢反应中原子尺度构-效关系，优化了用于合成气转化的铈催化剂，并推进了模型指导的催化剂设计。相关研究成果已在国际期刊《自然·通讯》（Nature Communications）上发表。 氧化铈(CeO2)是一种广泛使用的氧化物催化剂，但其活性位点的本质特征目前仍不清晰。本研究通过在CeO2(111)上合成具有特定铈配位数(CNCe)的结构明确的氧化铈团簇（图 1），并结合STM、SRPES、AP-XPS、DFT计算和模型催化反应测量等方法，在原子层面研究了它们的结构、吸附和催化性质。与平整氧化铈表面相比，负载氧化铈团簇表现出动态可调的铈配位数范围，这与它们在CO活化和加氢方面大幅提升的活性相关。研究发现还原态氧化铈团簇(如Ce3O3)能够强烈结合CO并促进CO解离成原子态碳并随后加氢，而接近化学计量比的氧化铈团簇(如Ce3O7)则...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院刘晓平教授与深圳大学秦琦教授合作，提出了一种全新的硅基光学相控阵架构，通过预先校正由加工误差和波导串扰引起的相位与幅度误差，首次在单个硅基光学相控阵中同时实现了大视场、高旁瓣抑制比和复杂波束成形功能，相关研究成果发表在国际光学期刊Optica。随着激光雷达（LiDAR）和空间光通信等技术的快速发展，小型固态光束控制装置引起了广泛关注。这类装置需要能够在大视角范围内灵活调整方向的高质量单波束，具备较小的发散角和更高的旁瓣抑制比，以实现更大的覆盖范围、更高的分辨率和更低的功耗。在这种需求的驱动下，硅基光学相控阵逐渐成为固态光束控制研究的热点。目前，大部分硅基光学相控阵的研究重点集中在减小光束发散角，以实现更远的波束扫描。然而，相较于波束扫描，波束成形的潜力常被忽视。波束成形不仅可以提升光束的质量，还能支持更复杂的应用场景，如目标追踪和多点通信等。这些功能在微波领域已得...

随着人工智能技术的发展，对高效硬件的需求日益增加，自旋器件凭借其非易失性、低功耗和高集成度的特点，在加速神经网络计算方面展现出显著优势。当前，自旋器件正逐渐成为新型人工智能硬件研究的热点之一。近日，上海科技大学信息科学与技术学院后摩尔中心（PMICC）寇煦丰、祝智峰团队，利用分子束外延技术设计制备了基于2英寸磁性拓扑异质结Bi2Te3/CrTe2薄膜，实现了能同时具备类脑突触和神经元功能的自旋轨道矩器件阵列（spin-orbit torque device array），并集成了批量归一化算法和可训练激活函数，相关研究成果以“Integrated Artificial Neural Network with Trainable Activation Function Enabled by Topological Insulator-based Spin-Orbit Torque Devices”为题在线发表于知名学术期刊ACS Nano。在前期工作中，研究人员基于Bi2Te3/CrTe2薄膜实现了低功耗的自旋轨道矩（SOT）驱动的磁化翻转。在此基础上，团队通过自旋轨道矩对磁畴的精确调控，实现...

11月5日，上海科技大学创意与艺术学院智造系统工程中心（CASE）张振波课题组与中国科学院金属研究所马英杰课题组在增材制造领域期刊《增材制造》（Additive Manufacturing）发表了题为“Additive manufacturing of a new titanium alloy with tunable microstructure and isotropic properties”的研究论文。通过系统研究新型亚稳β钛合金在3D打印过程中微观组织演化和化学成分再分配规律，制备出了具有等轴晶、无织构、力学性能各向同性的高强高韧钛合金，为3D打印钛合金在重大装备领域的工程应用奠定基础。相较于传统制造方法，增材制造工艺能够实现复杂零部件的一体化近净成型。但在增材制造过程中高温度梯度、高冷速和复杂的循环热历史等因素，导致增材制造的传统钛合金具有极强的织构和力学性能各向异性，是增材制造钛合金工业化应用面临的主要挑战之一。智造系统工程中心增材制造实验室与中科院金属所马英杰课题组合作，针对新型富Fe的亚稳β钛合金（Ti-3...

近期，上海科技大学信息科学与技术学院智慧电气科学中心（CiPES）傅旻帆课题组在无线充电电磁兼容领域取得研究进展，2项成果在电力电子领域国际期刊IEEE Transactions on Power Electronics上发表。感应式电能传输（Inductive Power Transfer, IPT）采用类天线的感应耦合器进行无线充电，会对周边物体产生辐射型电磁干扰（Electromagnetic Interference, EMI）。从辐射EMI的角度出发，IPT系统是一类全新的被研究对象，其耦合器的非封闭设计与天线效应将对外界产生强辐射干扰，终端的高自由度摆放与位移将进一步扩大耦合器EMI的影响范围。傅旻帆课题组致力于研究耦合器所致的辐射型EMI，探索其产生机理，并提出了两种抑制方法。 图1 无线充电系统中的高频辐射电磁干扰 感应式无线充电系统中高频辐射电磁干扰的评估与抑制研究人员着重分析了耦合器所致的电磁干扰成因，并设计了低辐射逆变用以抑制辐射场强。研究深入评估了电容、电感及耦合器的宽频特征对...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院拓扑物理实验室郭艳峰课题组、王文波课题组与合作者在实验中发现了一种新型反常霍尔效应产生机制，即磁性材料中费米能级附近存在外尔点时，增强的磁畴壁不对称斜散射导致的巨大非本征反常霍尔效应。其磁场可控周期性排列条纹状磁畴使得该非本征反常霍尔效应高度可控。该成果发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。本征反常霍尔效应由磁性材料非零的贝里曲率产生，其电导通常正比于磁化强度，因此反常霍尔效应通常不出现在自旋相互抵消的反铁磁材料中。但是，当反铁磁材料具有非共线磁结构时，也会产生非零的贝利曲率，从而表现出反常霍尔效应，如近几年广泛研究的非共线反铁磁材料Mn3Sn，在室温下表现出与很多铁磁材料堪比拟的大于100 S cm-1的反常霍尔电导。另一方面，由于本征反常霍尔效应与贝利曲率相联系，具有很高的可控性，因此成为下一代自旋电子学应用的重要选择，而非本征反常霍尔效应由于其产生机...