豐收七月！華科大科研團(tuán)隊(duì)取得一系列科研新進(jìn)展
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】科技進(jìn)步和創(chuàng)新是增強(qiáng)綜合國(guó)力的決定性因素，對(duì)經(jīng)濟(jì)和發(fā)展具有先導(dǎo)性、全局性。如今，世界科技突飛猛進(jìn)，日新月異，我國(guó)要在日趨激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中掌握主動(dòng)權(quán)，就必須大大提高科技創(chuàng)新的能力。
黨的十九大以來(lái)，以習(xí)近平同志為核心的黨中央全面分析國(guó)際科技創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，深入研判國(guó)內(nèi)外發(fā)展形勢(shì)，針對(duì)我國(guó)科技事業(yè)面臨的突出問(wèn)題和挑戰(zhàn)，堅(jiān)持把科技創(chuàng)新擺在國(guó)家發(fā)展全局的核心位置，全面謀劃科技創(chuàng)新工作。在黨中央堅(jiān)強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)下，在全國(guó)科技界和社會(huì)各界共同努力下，我國(guó)科技實(shí)力正在從量的積累邁向質(zhì)的飛躍、從點(diǎn)的突破邁向系統(tǒng)能力提升，科技創(chuàng)新取得新的歷史性成就。
近段時(shí)間，華中科技大學(xué)的科研人員堅(jiān)守在科研一線，緊盯前沿，刻苦攻關(guān)，跑出科研“加速度”，七月不斷有科技成果上新：機(jī)械學(xué)院高亮團(tuán)隊(duì)連續(xù)發(fā)表在超材料拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)的最新研究成果，有望在血管支架軟體機(jī)器人中進(jìn)行應(yīng)用；材料學(xué)院李箐教授、王譚源副教授團(tuán)隊(duì)發(fā)表直接電解海水制氫領(lǐng)域最新研究成果，為低能源成本直接海水電解制氫提供了高效的電解槽結(jié)構(gòu)和催化劑設(shè)計(jì)方案……
機(jī)械學(xué)院高亮團(tuán)隊(duì)連續(xù)發(fā)表在超材料拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)的最新研究成果
7月7日，《Nature Communications》在線刊發(fā)了機(jī)械學(xué)院高亮教授團(tuán)隊(duì)關(guān)于力學(xué)超材料非線性拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)的最新研究成果“Self-bridging metamaterials surpassing the theoretical limit of Poisson’s ratios(超越泊松比理論極限的自橋接超材料)”。
受杠桿機(jī)構(gòu)支點(diǎn)可轉(zhuǎn)換的啟發(fā)，團(tuán)隊(duì)提出了基于自接觸的結(jié)構(gòu)拓?fù)淇芍貥?gòu)思路，建立了自橋接力學(xué)超材料的非線性拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了超越線性材料泊松比理論極限的三類力學(xué)超材料設(shè)計(jì)。團(tuán)隊(duì)通過(guò)構(gòu)建考慮幾何、材料和接觸三類非線性的拓?fù)鋬?yōu)化模型，定制化設(shè)計(jì)了具有指定泊松比的微結(jié)構(gòu)拓?fù)鋯伟瑢?shí)現(xiàn)了非互易性、超大和階躍等三類泊松比。
同時(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)非互易性泊松比的力學(xué)超材料，研究團(tuán)隊(duì)揭示了一種新穎的體模態(tài)，可打破靜力學(xué)互易性，具備位移場(chǎng)的單向傳遞和放大特性；通過(guò)設(shè)計(jì)超大和階躍泊松比，團(tuán)隊(duì)分別展示了自橋接力學(xué)超材料的位移雙向放大特性和拉壓膨脹特性。該成果超越了線性材料的泊松比理論極限，實(shí)現(xiàn)了力與位移的“二極管”效應(yīng)，能夠在超材料中進(jìn)行單向位移傳遞，有望在血管支架、軟體機(jī)器人中進(jìn)行應(yīng)用。
材料學(xué)院李箐、王譚源團(tuán)隊(duì)發(fā)表直接電解海水制氫領(lǐng)域最新研究成果
7月4日，《自然·通訊》(Nature Communications)在線刊發(fā)材料學(xué)院李箐教授、王譚源副教授團(tuán)隊(duì)的研究成果：一種鈉離子導(dǎo)通的不對(duì)稱電解槽用于降低直接電解海水制氫工作電壓“A sodium-ion-conducted asymmetric electrolyzer to lower the operation voltage for direct seawater electrolysis”。
清潔制氫是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的有效途徑，直接海水電解制氫可以充分利用海水資源以及海邊富余的風(fēng)能、太陽(yáng)能。團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種Na+交換膜分隔的pH不對(duì)稱電解槽，Na+交換膜可以阻止天然海水中的Cl-向陽(yáng)極運(yùn)輸，從而避免了競(jìng)爭(zhēng)性的Cl-氧化。
在接近中性的海水(pH<9.5)和流動(dòng)電解質(zhì)中，Ca2+和Mg2+沉淀物的問(wèn)題將得到緩解。此外，在該體系中陰陽(yáng)極不對(duì)稱pH值電解質(zhì)之間的化學(xué)勢(shì)差，可以用來(lái)降低直接電解海水所需的整體電壓。該團(tuán)隊(duì)成果將宏觀電解體系設(shè)計(jì)及微觀催化路徑調(diào)控相結(jié)合，為低能源成本直接海水電解制氫提供了高效的電解槽結(jié)構(gòu)和催化劑設(shè)計(jì)方案。
武漢光電國(guó)家研究中心陳煒團(tuán)隊(duì)在高性能甲脒基反式鈣鈦礦太陽(yáng)能電池方向取得重要進(jìn)展
反式鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在兼顧效率、穩(wěn)定性、成本方面，具有先發(fā)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，是目前鈣鈦礦光伏產(chǎn)業(yè)化最受關(guān)注的重要技術(shù)路線。目前最高效的正式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池往往采用Br, MA-free的FAPbI3基鈣鈦礦，但在反式器件中Br, MA-free的FAPbI3基鈣鈦礦薄膜仍缺乏系統(tǒng)性優(yōu)化，如何利用純碘無(wú)甲胺鈣鈦礦優(yōu)化帶隙的優(yōu)勢(shì)，在獲得更高短路電流的同時(shí)，減少開(kāi)路電壓損失，仍然具有挑戰(zhàn)性。
7月3日，武漢光電國(guó)家研究中心/湖北光谷實(shí)驗(yàn)室陳煒教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)上述問(wèn)題，提出了一套對(duì)鈣鈦礦薄膜從體相到表面的系統(tǒng)性缺陷鈍化方案，實(shí)現(xiàn)了25.1%的光電轉(zhuǎn)化效率和高運(yùn)行穩(wěn)定性。他們采用一種反溶劑耐受的路易斯堿DBSO添加劑提高FACsPbI3鈣鈦礦薄膜晶體質(zhì)量，再結(jié)合多氟碳改性PEAI分子進(jìn)行多功能表面修飾，實(shí)現(xiàn)對(duì)鈣鈦礦薄膜從體相到表面的系統(tǒng)性缺陷鈍化，取得系列創(chuàng)新成果。
公衛(wèi)學(xué)院劉剛團(tuán)隊(duì)發(fā)表鈣補(bǔ)充劑與糖尿病患者心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的最新研究成果
近期，國(guó)際權(quán)威期刊Diabetes Care在線刊發(fā)了華中科技大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院劉剛教授團(tuán)隊(duì)題為“糖尿病和非糖尿病人群長(zhǎng)期服用鈣補(bǔ)充劑與心腦血管疾病和死亡風(fēng)險(xiǎn)的前瞻性研究”的最新研究成果。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在糖尿病患者中，長(zhǎng)期鈣補(bǔ)充劑服用與心腦血管疾病和過(guò)早死亡風(fēng)險(xiǎn)的增加顯著相關(guān)，而在非糖尿病人群中則沒(méi)有顯著關(guān)聯(lián)。同時(shí)，食物來(lái)源的鈣攝入對(duì)糖尿病患者心血管疾病和死亡風(fēng)險(xiǎn)沒(méi)有影響。
研究結(jié)果表明，鈣的來(lái)源很重要，優(yōu)選食物補(bǔ)鈣。糖尿病患者可能需要謹(jǐn)慎長(zhǎng)期服用鈣補(bǔ)充劑。未來(lái)還需要更多研究去全面評(píng)估鈣補(bǔ)充劑的潛在益處和可能副作用，特別是對(duì)于糖尿病患者。
生命學(xué)院栗茂騰課題組揭示甘藍(lán)型油菜3D基因組結(jié)構(gòu)變異調(diào)控種子含油量的分子機(jī)制
近日，華中科技大學(xué)栗茂騰教授團(tuán)隊(duì)在Plant Communications(IF：10.5)在線發(fā)表了題為 “3D genome structural variations play important roles in regulating seed oil content in Brassica napus”的研究成果，為從基因組三維結(jié)構(gòu)角度理解SOC的分子調(diào)控機(jī)制提供了新的視角。
該研究通過(guò)對(duì)甘藍(lán)型油菜高油材料N53-2(含油量超過(guò)50%)和低油材料Ken-C8(含油量40%左右)的Hi-C和ATAC-seq技術(shù)分析，結(jié)合轉(zhuǎn)錄組、基因組等多組學(xué)分析與QTL精細(xì)定位，解析了甘藍(lán)型油菜基因組的3D空間結(jié)構(gòu)并驗(yàn)證了候選基因的功能，探討了基因組結(jié)構(gòu)變異調(diào)控含油量的分子機(jī)制。
此項(xiàng)研究基于多組學(xué)聯(lián)合分析，揭示了甘藍(lán)型油菜的三維基因組結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)變異對(duì)甘藍(lán)型油菜種子含油量影響，為進(jìn)一步通過(guò)分子設(shè)計(jì)方法培育高含油量的油菜品種提供了基礎(chǔ)。
生命學(xué)院朱斌課題組首次揭示Gabija免疫機(jī)制
華中科技大學(xué)生命學(xué)院朱斌課題組基于長(zhǎng)期的核酸代謝酶研究基礎(chǔ)首次對(duì)Gabija系統(tǒng)分子機(jī)制開(kāi)展研究。2023年7月21日，朱斌教授團(tuán)隊(duì)在Cell Host & Microbe發(fā)表題為Prokaryotic Gabija complex senses and executes nucleotide depletion and DNA cleavage for antiviral defense的研究論文，揭示了Gabija系統(tǒng)的免疫機(jī)制。
本研究發(fā)現(xiàn)GajB是一個(gè)受DNA末端激活的A/GTP水解酶，其激活信號(hào)是具有一定長(zhǎng)度DNA的3’末端。GajA和GajB的激活信號(hào)和反應(yīng)效果恰好互補(bǔ)，這兩個(gè)酶分別感知病毒的轉(zhuǎn)錄和DNA復(fù)制起始反應(yīng)，并通過(guò)反應(yīng)效果與激活信號(hào)的互補(bǔ)互相激活產(chǎn)生極聯(lián)放大的正反饋循環(huán)，破壞細(xì)胞DNA同時(shí)清除重要代謝物A/GTP導(dǎo)致流產(chǎn)感染。
GajA和GajB形成復(fù)合物以增強(qiáng)協(xié)同效果，但復(fù)合物中GajB的量必須低于GajA才能執(zhí)行免疫，過(guò)量的GajB會(huì)導(dǎo)致形成巨大復(fù)合物影響GajA結(jié)合DNA。二者比例通過(guò)轉(zhuǎn)錄終止機(jī)制進(jìn)行調(diào)控，兩種前所未見(jiàn)酶活性的巧妙配合使Gabija免疫機(jī)制顯著區(qū)別于已知免疫機(jī)制。限制修飾系統(tǒng)和CRISPR系統(tǒng)機(jī)制解析早期工作由歐美眾多實(shí)驗(yàn)室完成，而Gabija免疫核心機(jī)制由朱斌課題組通過(guò)生化手段獨(dú)立闡明。
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