点我！看东大最近科研进展～

将校训写进DNA ，成果登上国际著名期刊Science Advances；

在相变金属高分子复合材料研究方面取得突破 ，以“火山爆发”之势荣登国际顶级期刊Advanced Materials封面；

让废旧轮胎从“黑色污染”变成“黑色黄金”，推动国家实现“无废城市”建设；

面向国家双碳战略目标，首次开展梅雨对我国江淮流域电力系统CO2排放影响的研究……

  想要了解我东最新科研成果？

今天官微带你看！

东南大学刘宏教授团队科研成果  

在Science Advances发表 

近日，东南大学生物科学与医学工程学院、生物电子学国家重点实验室刘宏教授团队报道了集成化DNA存储系统方面的研究进展，通过电极表面合成DNA分子及原位测序实现了单电极上数据写入和读取的一体化，为实现未来的高通量自动化DNA存储系统打下基础。相关成果以“Electrochemical DNA synthesis and sequencing on a single electrode with scalability for integrated data storage”为题在国际著名期刊Science Advances发表。

随着大数据时代的到来，全球数据产生量正以指数形式激增，而以DNA分子为基础的数据存储系统被认为是解决未来“数据危机”的一个可行方案。目前，DNA存储系统大多基于“编码-合成-储存-测序-解码”的操作流程，涉及到大型仪器和专业技术人员的参与。为了DNA存储系统的微型化、集成化和自动化，刘宏团队发展了一种基于电化学的单电极DNA合成和测序方法，通过电化学脱保护技术改进了传统亚磷酰胺化学合成方法，并基于电荷振荡现象对电极表面的DNA分子进行测序，借助多次测量和统计学方法降低测量误差，最终成功将校训（止于至善——“Rest in the highest excellence!”）以DNA分子形式存储在电极表面并读取出来。

图1 基于电化学DNA合成与测序的DNA数据存储系统流程图 

此外，刘宏团队还探索了现有体系向高通量自动化系统发展的潜力。研究人员利用微流控滑动芯片技术设计了单片四电极系统，通过滑动芯片向电极高效地输送反应试剂，成功实现了四电极上的数据存储（“DNA stores Future World”），为之后高通量集成化自动化DNA存储系统的开发打下基础。

本工作的第一作者为东南大学生物科学与医学工程学院博士生许成韬，通讯作者为东南大学生物科学与医学工程学院、生物电子学国家重点实验室刘宏教授，赵超副教授及东南大学至善博士后马标、董兴博士和高中莉同学参与了本研究。该工作得到了国家自然科学基金、东南大学生物电子学国家重点实验室研究基金的资助。

论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abk0100

长按二维码阅读论文

东南大学李全团队在相变金属

高分子复合材料研究方面取得突破  

日前，欧洲科学院院士、欧洲科学与艺术院院士、东南大学智能材料研究院、化学化工学院李全团队在基于二元金属相变诱导的柔性聚合物复合材料绝缘体-导体转变方面取得重要进展。该成果以“Stimuli-Driven Insulator-Conductor Transition in a Flexible Polymer Composite Enabled by Biphasic Liquid Metal”为题，在线发表于国际顶级期刊Advanced Materials（先进材料）上, 并同时被选为封面文章。评审专家认为，该工作“具有重大的科学意义，有利于液态金属柔性电子的发展”（“The topic is of big interest and importance, which is beneficial for the development of liquid metal based soft electronics.”）。本工作对柔性电子领域的应用前景具有重要指导意义，相关内容正在申请国内外专利。

金属高分子复合材料由于结合了有机高分子和金属的特性在柔性导体、汽车、航空、航天和电子行业等方面有着广泛的应用。但是在智能设备和机器人等现代技术很少关注金属高分子复合材料，主要是因为金属和高分子仅仅只是通过简单的物理共混，金属在金属高分子复合材料中只起到一个导电填料的作用，性能上缺乏变化。 

图1.温度响应的发动机内部结构。 

图2.温度响应的发动机，发动机在室温及以上工作，在低温下停止。

针对这些问题，李全团队首次将二元金属引入金属高分子复合材料，通过二元金属的相变在金属高分子复合材料中形成动态导体。聚合物的使用温度与二元金属相变温度非常匹配，从而提供了将金属相变与聚合物科学联系起来的机会。研究发现，二元金属高分子复合材料导体的电学和机械性能与二元金属的动态固液相平衡密切相关。根据相图杠杆原理，通过温度或原子组成可以方便而精确地调节这种平衡。根据温度响应这一特性，研究团队设计了一款温度响应的发动机（内部结构如图1所示），将其中的一段电极用相变金属高分子复合材料（BMPC）代替，这样发动机在室温及以上温度可以工作，在低温下停止工作（如图2所示）。这项工作成功地建立了金属相变与金属高分子复合材料之间的密切关系，最终形成了动态软导体。通过不同的金属相图，二元金属高分子复合材料将为下一代柔性导体提供新的方向，从而拓宽其在现代技术中的应用。

东南大学博士生刘怀志和辛雨萌为该工作的第一作者，东南大学李全和张久洋教授为该工作的共同通讯作者，东南大学为第一通讯单位。该工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202104634

长按二维码阅读原文

东南大学“废乘用车轮胎高效裂解与副产物  

综合利用技术”项目成果受邀参加

国家“十三五”科技创新成就展

近日，国家“十三五”科技创新成就展在北京展览馆举行，本次展览以“创新驱动发展，迈向科技强国”为主题，集中展示了“十三五”期间我国取得的重大科技成果和科技发展、改革最新进展。东南大学能源与环境学院肖睿教授主持的“废乘用车轮胎高效裂解与副产物综合利用技术”项目受邀参加了此次展览。

我国废轮胎总量超2000万吨，“黑色污染”已成为世界性难题。传统炼油作坊“一锅蒸”的处理模式只能产生低价值的燃料油，同时导致了高能耗、高污染的严峻局面。该项目以轮胎处理的“零污染、零残留、零排放、全利用”为目标，攻克了“连续高效裂解”“污染物一体化脱除”“炭黑高效再利用”“裂解油气品质提升”等多项关键技术和世界性难题，建立了全球轮胎行业第一个全流程“工业4.0”智能化示范工厂。在新的智能化工厂里，一条废旧轮胎可生产约45%的汽柴油、35%的炭黑、12%的钢丝等各类再生产品，做到了对废旧轮胎的“吃干榨净”，真正把“黑色污染”变成了“黑色黄金”。项目的实施推动了智能装备、工业智能物流、废旧橡胶绿色生态循环利用三大新产业的发展，对提升我国废乘用车轮胎资源化利用技术水平和综合利用效率效益，发掘我国固废资源开发潜力，实现“无废城市”建设国家重大战略具有重要意义。 

东南大学顾伟团队在

电力系统低碳运行领域取得重要成果

近日，东南大学电气工程学院顾伟团队面向我国双碳战略目标实现，从江淮流域独特气候特征-梅雨出发，首次开展了梅雨对我国江淮流域电力系统CO2排放影响的研究，相关成果以“Assessment of plum rain’s impact on power system emissions in Yangtze-Huaihe River basin of China”为题在Nature Communications（《自然·通讯》）发表。

加快发展新能源，是落实我国“双碳”目标的关键路径。由于模块化的光伏发电技术具有易于部署、发电成本低和可开发潜力大等优势，光伏发电将在未来成为最重要的发电方式之一。作为东亚夏季风向北阶段性推进的独特产物，梅雨每年6月中旬到7月中旬出现于我国江淮流域，影响面积近50万平方公里，涉及上海、江苏等共计7个省市。2020年底，以上受影响省市的电负荷、GDP和光伏累积装机容量分别占到全国的28%、35%和26%。梅雨期间的多云和降水会持续性地降低受影响地区的地表光照辐射强度，降低光伏发电能力，给电力系统经济与低碳运行带来较大挑战。因此，亟需深入分析梅雨对上述地区电力系统CO2减排目标的已有和潜在影响。

团队首次评估了梅雨对我国江淮流域电力系统CO2排放的影响。利用1980至2020超过40年的高精度地表光照辐射强度数据观测发现，梅雨会显著降低受影响地区（R1）的平均地表光照辐射强度，相比对照地区（R2）日地表光照辐射强度降幅最高达27.6 W/m2。基于省级集群机组组合优化模型评估发现，梅雨已导致当前受影响地区电力系统年CO2排放增量达1.22百万吨，并有可能在未来30年持续增加到5百万吨以上。最后，研判了集成多种新兴技术抵消梅雨增碳效应的发展路径，发现当大规模长期储能的单位能量投资成本低于10 ¥/kWh（比如地下储氢技术）时，结合煤-气电出力优化，有可能在所有受影响省市实现减碳和降低系统运行成本的双重红利。期待该研究为我国因地制宜地部署新能源发电设备和提升新能源发电设备利用水平、促进大规模储能等新兴技术发展和助力双碳目标实现提供理论模型和政策建议。

本文的第一作者是东南大学电气工程学院2018级博士生潘光胜和胡秦然副研究员，顾伟教授为论文通讯作者，陆于平教授及研究生邱海峰、丁世兴参与了研究。东南大学为唯一单位。该工作受到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和东南大学优秀博士学位论文培育基金等项目资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-021-26358-w

长按二维码阅读论文

潜心研究

寻求最新问题的答案

科研不止

服务国家重大战略

   期待东大人新的科研成果！

新媒体工作室

往期精选 Editors' Choice

来源 | 东大新闻网

配图摄影 | 丛从

编辑 | 张佳仪

为我东最新科研成果！

分享、点赞、点亮1000个在看！