南大近期科技领域新成果速览！

九月科技快讯

01

在制备二维材料上取得重要成果

南京大学物理学院高力波教授课题组和南方科技大学林君浩副教授课题组紧密合作，通过设计新型堆垛生长二维材料范德华异质结的策略，成功实现27种二组元、15种三组元、5种四组元、3种五组元二维材料范德华异质结，每种组元中的二维材料结构稳定且层数可控，组元层间具有干净且平整的界面。这些二维材料范德华异质结可以观察到超导近邻效应，以及实现PN结整流和超导约瑟夫森结等功能。该成果为二维材料在规模化功能器件方面的应用奠定了材料制备的基础，9月6日在线发表于《Nature》期刊。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06404-x

团队所制备的NbSe2纳米线图 1.（a）蓝宝石上堆积生长的双组块vdWSH的光学照片以及对应的拉曼光谱，包括底部单层MoS₂和顶部三层NbSe₂薄膜；（b）NbSe₂\PtTe₂薄膜的AFM图像以及对应的截面高度曲线；（c）4英寸五组元vdWSH薄膜照片；（d）WS₂\MoS₂\NbSe₂\PtSe₂异质结的截面STEM图像以及对应元素的EDS元素分布曲线；（e）WS₂\NbSe₂薄膜的面内STEM图像，插图是堆叠区域的FFT图像；（f）堆叠生长的多种二组元vdWH中的扭转角占比统计图，插图是对应不同扭转角的莫尔超晶格的STEM图像。器件的电学特性

02

在免疫治疗新靶点与技术研究方面取得进展

南京大学医药生物技术全国重点实验室（生命科学学院）沈萍萍教授团队长期在肿瘤免疫调控机制及免疫治疗技术领域进行研究工作，并结合临床实践进行临床功效评估。最近一项工作发现：可变剪切形成的CD44变异体，在ICC细胞中选择性表达，显现出良好的肿瘤靶标潜能，为基于此研发抗体-药物偶联物( ADC )靶向治疗ICC提供了新途径。

论文链接：

https://aacrjournals.org/cancerres/article/83/14/2405/727702/Targeting-CD44-Variant-5-with-an-Antibody-Drug

H1D8-DC靶向杀伤CD44v5+ICC肿瘤细胞

03

在石墨烯基范德华超晶格制备方面取得重要进展

南京大学物理学院高力波教授课题组开发出结合旋转脱水和质子辅助的“平整对平整”的叠层转移方法。该课题组首先基于两步旋转脱水的方法，均匀去除石墨烯和目标衬底之间的溶液层，实现二者均匀贴合，避免出现折叠、破损等结构缺陷，然后进一步采用质子辅助处理，去除残留的水分子，同时解耦石墨烯，降低掺杂缺陷，大幅度提升了样品的质量。

课题组开发的结合旋转脱水和质子辅助处理的“平整对平整”转移方法，成功获得具有特定堆垛角度的晶圆级双层、三层以及更多类型的石墨烯基范德华超晶格，表征结果显示了完美的形貌特征和优异的光学、电学性质。

相关论文信息：

https://www.nature.com/articles/s41467-023-41296-5

图1. “平整对平整”转移过程示意图。转移过程包括两步旋转脱水过程和质子辅助处理解耦过程。a，初始时PMMA/石墨烯与SiO₂/Si衬底之间存在较厚的水层；b，经过低速旋转过程，衬底和石墨烯之间减薄的溶液层；c，经过高速离心脱水后，残留的少量水分子掺杂石墨烯薄膜；d，利用质子辅助处理去除残留的水掺杂，同时解耦石墨烯。其中θ₁为去离子水与石墨烯的浸润角；θ₂为去离子水与SiO₂/Si衬底之间的浸润角，通常小于60°；θ₃为修正溶液，如IPA/H₂O，与石墨烯的浸润角，此时石墨烯变得亲水。

04

揭示高压诱导磷砷化合物二维超导电性及其能谷与超导维度锁定现象

南京大学现代工程与应用科学学院袁洪涛教授团队与合作者们，通过高压转角电输运测量技术，在层状磷砷体系（AsxP1−x）中，证实了压致二维超导电性，揭示了其中超导电子配对机制中能谷与超导维度锁定的现象，并且提出了一种全新的实现二维超导电性的技术路线：通过对层状超导材料施加高压来重构它的能带结构和费米面，产生全新的具有二维能量动量色散关系的费米口袋，从而提高它沿着面外方向的超导相干长度，最终在厚层样品中亦可实现二维超导电性。本研究工作打破了人们对于层状材料“越加压越各向同性”的传统认知，为动态调控超导维度属性和探索高压量子相的研究提供了一种全新的技术路线。

论文链接：

http://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf6758

超导材料厚度与对应相干长度的相对关系。黄线是二维、三维超导体系的经验分界线。实现二维超导电性的传统途径是通过高端材料制备技术或者洁净解理技术，将有效超导厚度减薄到小于相干长度（纵向调控，绿色箭头所示）；此研究工作提出了实现二维超导电性的全新途径：在样品厚度确定的情况下（例如50–70 nm），通过高压调控，使相干长度增加，直到大于超导体厚度，从而实现厚层样品中的二维超导电性（横向调控，紫色三角形所示）。

05

揭示植树造林-污染治理的协同气候效应

南京大学大气科学学院郭维栋教授、葛骏研究员团队和黄昕教授团队基于第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）的地球系统模式，对比分析了不同人为气溶胶排放情景下植树造林的局地温度效应差异。

该研究揭示了降低气溶胶污染不仅具有环境和健康效益，还可以增强植树造林的局地气候缓解潜力。该结论对于像中国这样同时面临治理大气污染和缓解气候变暖双重压力的发展中国家具有重要的指导意义。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41561-023-01251-x

减少人为气溶胶排放对植树造林局地温度效应的影响

06

各向异性介电材料实现电介质/半导体异质界面对称性工程调控

南京大学现代工程与应用科学学院袁洪涛教授团队与合作者们，寻找到一种各向异性的电介质材料并提出将晶格对称性匹配作为一种调控电介质/半导体异质结界面对称性破缺和界面物理性质的方法。通过堆叠具有不同旋转对称性的电介质和半导体材料，使得界面处的对称性与各材料系统的本征晶格对称性不同，在原本各向同性的单层半导体中实现了巨大各向异性的光学响应和电学输运性质。本研究首次提出了“各向异性电介质”的概念，并将电介质的晶格对称性作为一种全新的调控自由度引入了电介质/半导体异质界面，为拓展新型半导体器件功能性质提供了一种全新的技术路线。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-023-41295-6

图1. 基于C2旋转对称性的SiP₂介电材料的高性能MoS₂双栅晶体管。（a）MoS₂/SiP₂异质结构的示意图。（b）基于SiP₂介电材料的MoS2双栅器件示意图。（c）基于5-nm-MoS2的双栅晶体管在2 K时通过扫描顶栅电压（红色曲线）和底栅电压（蓝色曲线）时的转移特性曲线。（d）2 K下5-nm-MoS₂/SiP₂器件的漏电流与外加栅压的关系。（e）5-nm-MoS₂/SiP₂器件中双栅调控的场效应迁移率。（f）不同SiP₂栅压条件下单层MoS₂的电阻温度关系。（g）不同电介质的有效质量各向异性比的比较。各向异性比定义为电子有效质量沿相应晶格y和x方向的比值。

07

发现反铁磁中的巨大声子磁矩及其涨落增强效应

南京大学物理学院张琦、温锦生、孙建教授与中科院物理所万源合作攻关，在声子磁性研究领域取得重要进展。通过光谱学手段，研究团队发现了反铁磁体系Fe₂Mo₃O₈中巨大的声子磁矩，并且首次观测到自旋涨落对声子磁矩的增强，高达600%，相应声子磁矩达到0.68 玻尔磁子（μB），已接近电子磁矩量级。

此项研究在基础磁学研究方面，该发现更新了对声子磁矩的认知；在自旋电子学方面，使得以声子磁矩为信息载体的新型自旋器件成为可能。另一方面，此项发现揭示了电磁振子的一种声子起源，类似的机制也可能存在于其他I-型多铁体系。这为理解和调控多铁体系中的低能元激发提供了新的视角。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41567-023-02210-4

图1. a, 手征声子示意图；b，20K时P1声子的塞曼劈裂；c，声子磁矩随温度变化。

08

在植物单细胞大数据平台开发和基因调控网络解析方面取得新进展

南京大学生命科学学院陈迪俊教授课题组在植物单细胞大数据平台开发和基因调控网络解析方面取得一系列新进展：研究成果一：开发多功能植物单细胞转录组数据分析框架scPlant；研究成果二：构建植物单细胞大数据平台scPlantDB；研究成果三：整合单细胞转录组大数据解析植物lncRNA基因调控网络。综上所述，这项工作将单细胞数据整合分析应用于植物lncRNA的研究中，为解析lncRNA相关生物学功能提供了宝贵的数据资源及研究思路。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.xplc.2023.100631

https://doi.org/10.1093/nar/gkad706

https://doi.org/10.1016/j.xplc.2023.100717

scPlant包含的功能模块

09

报道一种新型抗血管生成纳米药物

南京大学化学化工学院刘震教授团队在前期分子印迹技术和分子印迹癌症治疗应用等的基础上发展了一种新型抗血管生成纳米药物（anti-VEGF nanoMIP）用于癌症治疗。该研究提出了一种全新的抗血管生成策略，不依赖其他的抗血管生成药物。此外，该策略可以拓展到其他细胞因子靶点，为基于MIP的“无药化”纳米药物的开发提供了崭新范例。

论文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c02514

 VEGF表位印迹纳米粒子抑制血管生成和肿瘤生长示意图 

10

揭示锂氧电池中的Sabatier关系

南京大学现代工程与应用科学学院郭少华教授、周豪慎教授团队通过高熵策略合成了一系列具有不同d带中心的合金催化剂并揭示了LOB中的Sabatier关系。测试结果表明催化剂的d带中心与催化活性之间呈现火山形关系，适中的d带中心可以带来合适的吸附强度和最佳的催化效果。本研究验证了Sabatier原则在LOB中的适用性，并为利用高熵策略设计合成高活性催化剂提供了新思路。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202310894

 (a-e) 五种合金催化剂在200 mA g-1,1000 mAh g-1的测试条件下的充放电曲线及(f) 在500 mAh g-1时相应LOB的过电位；(g) 空碳纸(CP)正极和放电前后HEAPtIr/CP正极的XRD衍射图谱；(h) 1000 mA g-1,2000 mAh g-1测试条件下HEAPtIr正极放电时的原位DEMS曲线；(i) 放电时五种合金催化剂的e^-/O₂比。

11

首次在高自旋磁体中发现Kitaev相互作用的证据

南京大学物理学院温锦生教授及李建新教授联合团队与中国科学院理论物理研究所李伟研究员、中国科学院大学闫清波教授团队通力合作，通过磁性测量与中子散射实验，并结合理论计算，在蜂窝晶格反铁磁体Na₃Ni₂BiO₆中观测到1/3磁化平台相，首次表明了高自旋磁体中可以实现存在于新奇量子自旋液体中的Kitaev相互作用。该工作不仅将分数磁化平台相的研究扩展到通常不表现几何阻挫的蜂窝晶格化合物，而且还将Kitaev物理从S = 1/2扩展到高自旋系统的量子磁体领域

该结果为确认在这种材料中存在Kitaev相互作用提供了有力的实验依据。

热点专辑链接：

https://doi.org/10.1038/s41567-023-02212-2

a,  Na₃Ni₂BiO₆的磁化曲线；b, 磁相图；c 和 e分别为零场和平台相的弹性散射磁结构因子（上半部分为中子实验结果，下半部分为计算结果）；d和f为磁结构示意图。

12

拓展跨波段信息处理能力

南京大学现代工程与应用科学学院张勇教授团队通过其研发的非互易激光极化技术在铌酸锂晶体中制备出高分辨率的动态复值三维非线性全息图，将其功能拓展至跨波段的三维信息动态重构以及光学信息处理等方面。
该研究工作基于飞秒激光极化技术和超像素结构设计，实现了动态高分辨的复值三维非线性全息图，并演示了跨波段的光学信息重构和处理，进一步拓展了非线性光学全息的应用场景。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-41350-2

图1 纳米畴构建超像素结构示意图。a-b 分别为二维非线性光子晶体中的二值化相位调控、超像素连续相位调控、超像素复振幅调控示意图。d-e 分别为超像素调制振幅和相位与结构参数的映射关系。f为超像素调制复振幅在随相位失配变化在复平面的演化路线。

13

实现纳米孔蛋白质组学重大突破

南京大学化学化工学院黄硕教授课题组构建了一种工程化耻垢分枝杆菌膜蛋白A (MspA) 纳米孔，实现了全部蛋白质氨基酸及它们的翻译后修饰检测。研究团队在孔道的收缩区域引入了一个镍离子-次氮基三乙酸（Ni-NTA）适配体，利用配位相互作用实现了全部蛋白质氨基酸的直接检测和区分，区分准确率高达98.8%，是世界上第一个能完全分辨所有20种蛋白质氨基酸的纳米孔。在本篇工作中，作者亦采用了同种孔道，进而同时区分了4种常见的翻译后修饰氨基酸。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41592-023-02021-8

基于Ni-NTA修饰的MspA纳米孔对20种氨基酸的检测

14

受线粒体启发的高能量密度镁氧气生物电池

南京大学现代工程与应用科学学院张晔副教授课题组设计和制备新型能源高分子材料，创建出与人体环境适应的高性能化学电池，实现在体内不同组织环境中稳定放电，电池表现出高能量密度和优异的生物相容性。

该工作提出了一种受线粒体启发的体内高性能镁氧气电池，通过创新设计高分子双层膜结构，使得该电池能够与生物体环境高度适应，在体内展示了较高的体积能量密度，最高达到了2517 Wh·L–1。受线粒体启发的镁氧气生物电池，有望在高性能植入能源器件方向拓展出一个新方向。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202304141

仿线粒体的镁氧气生物电池的结构

15

揭示地球早期大陆地壳起源

南京大学地球科学与工程学院葛荣峰教授、朱文斌教授、王孝磊教授与澳大利亚科廷大学Simon Wilde教授合作，创建了锆石氧逸度-湿度计，并据此方法系统厘定了太古宙（25 – 40亿年前）花岗质岩石的岩浆氧逸度和水含量，发现其类似于现代岛弧岩浆，指示太古宙俯冲作用的存在。该成果对揭示早期大陆的起源、板块构造的启动、关键金属矿产资源的形成具有重要意义，9月27日在线发表于《Nature》期刊。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06552-0

（a）锆石氧逸度-湿度计的基本原理，以Bishop凝灰岩为例，插图中的线性关系显示该方法的准确性；（b）太古宙与显生宙岩浆氧逸度和水含量对比，其中红、黄、紫色为本文锆石氧逸度-湿度计结果

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来源 | 南京大学

责编 | 李欣怡