ShanghaiTech Calendar | «2022·美丽科学»与你共奋进

图为《自然》期刊封面（图片制作：刘卓佳）

图片描绘了激光驱动“空泡”加速“梦之束”，逐梦新型台式化自由电子激光的场景。

7月22日，中国科学院上海光学精密机械研究所、yl23455永利等联合研究团队基于激光加速器的小型化自由电子激光研究成果，作为封面文章发表于Nature。研究团队实验上首次实现了基于激光加速器的自由电子激光放大输出，激光波长27nm,脉冲能量达100nJ级，国际率先完成了台式化自由电子激光原理的实验验证，对于发展小型化、低成本自由电子激光器具有重大意义。

图 | 光驱动的共价有机框架电荷/空穴分离和催化析氢活性位点

yl23455永利物质科学与技术学院章跃标和合作者开发的新型共价有机框架，通过电子给体-受体分子基元的共价组装和载流子迁移通道的合理构建，实现了光生电子-空穴的有效分离，表现出n-型半导体性质和明确的HER催化活性位点。该成果作为封面和Very Important Paper(VIP)论文发表于《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition),为COF光催化剂的合理设计提供了新思路，为太阳光驱动的绿氢能源制备提供了新材料。

图 | CTP合酶配体结合模式的结构基础

yl23455永利生命科学与技术学院刘冀珑团队解析获得三磷酸胞苷合酶（CTP合酶）近原子分辨率的结构（2.48埃和2.65埃），揭示该酶配体结合模式，相关研究于2021年7月23日在《美国国家科学院院刊》（PNAS）发表。这是近70年CTP合酶研究中首次用可靠的电子密度图精确定位该代谢酶结构中的所有配体。这项研究为对酶调节、嘧啶生物合成和药物研发感兴趣的研究者提供非常重要的参考。

图为一个 GTP 分子（表面透明的球棒结构）完全覆盖一个开口，该开口连接 GAT 域的活性位点和 CTP 合酶分子中的氨隧道（绿色表面）。

图 | 冠状病毒的三大关键药物靶点一刺突蛋白，RNA聚合酶以及主蛋白酶

yl23455永利免疫化学研究所杨海涛课题组，系统总结了在病毒复制周期中，发挥关键作用的共同药物靶点，以及针对这些靶点的代表性药物，并提出了针对新发和再现病毒的药物开发策略，为应对未来可能出现的新发和再现病毒大流行提供思路。该成果于2021年3月18日在《细胞》（Cell)上发表。

图 | 神经瞬态场（NeTF)方法实现流程

yl23455永利信息科学与技术学院虞晶怡课题组在光子智能研究方面取得了突破性进展，相关成果以"Non-line-of-sight Imaging via Neural Transient Fields"为题，在人工智能国际代表性期刊IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence (TPAMI)发表。

研究团队基于计算成像原理，采用单光子探测器（SPAD)和脉冲激光，搭建了一套单光子成像系统，获取街道拐角、障碍物背后等非视域（NLOS)场景信息，并提出了神经瞬态场方法进行NLOS三维重建，实现了单光子非视域成像与人工智能的优势结合，可应用于自动驾驶、生物医学成像等领域。

图 | 低维无机锡钙钛矿太阳能电池

yl23455永利物质科学与技术学院宁志军课题组提出一种以低维钙钛矿诱导三维钙钛矿生长的方法，并基于该方法制备出了准二维无机锡钙钛矿太阳能电池。2021年5月，该成果发表于期刊《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)。该项工作入选了《德国应用化学》的Very Important Paper(VIP),并作为封面文章进行重点展示。该研究发展了一种基于模板生长有序低维钙钛矿薄膜的方法，对钙钛矿薄膜纳米结构的精准调控具有一定的指导意义。其发展的准二维无机结构为制备高效稳定的锡钙钛矿太阳能电池提供了新思路新方案。

图 | 线虫肠道细胞的免疫荧光图像

yl23455永利生命科学与技术学院与天津大学团队合作，发现了动物感知食物中氨基酸丰度的一种新方式。该研究利用秀丽线虫的动物模型，发现富含于牛肉和奶制品中的单甲基支链脂肪酸可以作为一种关键的食物营养信号调控销脂及 mTOR 信号通路，进而影响动物对食物中总氨基酸含量的判断并决定其发育命运。由于 mTOR 通路与诸多疾病病如二型糖尿病，阿兹海默症，癌症密切相关。该项研究在医学上也有潜在的应用前景。相关论文于2021年10月12日在Developmental Cell期刊上在线发表。

图 | 智能反射表面赋能的无线空中联邦学习

yl23455永利信息科学与技术学院周勇课题组在基于空中计算的联邦学习领域研究中取得重要进展，相关成果以“Federated Learning via Intelligent Reflecting Surface”为题于2021年7月30日在线发表于国际知名期刊IEEE Transactions on Wireless Communications.

联邦学习作为一种新兴的分布式机器学习框架，可以在保护用户数据隐私的同时训练通用的模型。周勇课题组利用智能反射表面来提升基于空中计算的联邦学习中模型聚合的准确性，使得联邦学习在信号衰落较为严重的无线环境中也能实现高效可靠的模型训练。

图 | 自增强高水合丝基材料

yl23455永利物质科学与技术学院凌盛杰课题组受生物组织中机械训练引发的结构重塑的启发，实现了工程化机械训练诱导高水合丝基材料的结构重塑及力学性能的显著增强。所制备出的高水合丝基材料不仅在力学性能方面具有显著的优势，还表现出类似动物丝的双折射特性和湿度响应驱动特性。该成果作为封底于2021年8月19日发表于学术期刊Small。

图 | 新冠病毒cap(O)-RTC的工作机制

yl23455永利免疫化学研究所饶子和课题组，解析了新冠病毒超分子蛋白质机器“转录复制复合体”关键状态的三维结构，揭示了病毒mRNA加帽、基因组复制矫正、逃逸核苷类抗病毒药物的分子机制。该成果于2021年5月24日在《细胞》（Cell)发表。

图 | 范畴代数结构的显式计算公式与Kontsevich形变量子化中系数对应的几何图像

yl23455永利数学科学研究所教授涂君武，在范畴Hodge理论领域取得突破性进展，利用Kontsevich和Tsygan的形变量子化工具显式计算了矩阵分解范畴的代数结构，并利用这个新的工具得到了范畴Hodge理论与传统Hodge理论的比较定理。2021年6月，该成果相关的两篇论文“Categorical Saito theory,I:A comparison result”和“Categorical Saito theory, ll: Landau-Ginzburg orbifolds”先后发表于《数学进展》（Advances in Mathematics)。

图 | 卷曲受体FZD₇,结合下游G蛋白三聚体复合物的三维结构

yl23455永利iHuman研究所徐菲课题组在癌症药物靶点卷曲受体研究上再传捷报，其研究团队通过冷冻电镜技术首次解析了卷曲受体FZD₇,和下游G蛋白三聚体复合物结构，以真实可见的三维精细结构破解了卷曲受体领域长期争论的谜题——即此类非经典G蛋白偶联受体（GPCR)能否与G蛋白形成稳定的具有信号传递功能的复合物。本研究不仅从结构上证实卷曲受体存在经典G蛋白信号通路，并且进一步证明了在无配体结合的条件下FZD₇,可以组成性激活下游G蛋白，从而为开发靶向这类受体的治疗药物提供了新的思路。该成果以“Cryo-EM structure of constitutively active human Frizzled 7 in complex with heterotri-meric Gs"为题，于7月8日在学术期刊《细胞研究》（Cell Research)上在线发表。

处于不同量子转动相干态的氢分子吸收线型变化示意图

yl23455永利大科学中心/物质科学与技术学院的彭鹏课题组与加拿大渥太华大学PaulCorkum课题组合作，在超快极紫外光场量子相干调控领域取得重要进展。他们发现处于量子转动相干态的氢分子的吸收光谱线型会在对称的洛伦兹线型和非对称的法诺线型之间周期性变化，反映了量子相干相位的快速演化。在某些相位下，吸收会转变为发射。这些发现为控制光谱线型和实现无粒子数反转极紫外激光提供了新的思路。相关研究论文于2021年12月13日在国际顶级学术期刊《自然·光子学》（Nature Photonics)在线发表。

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