Cell Press X 中国青年科学家合作刊 | The Innnovation三卷一期已上线
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The Innovation发表各学科领域高质量的前沿研究和文献综述，领域涉及物理学、化学、材料科学、纳米技术、生物学、医学、地球科学、信息科学、管理学和工程学等，内容涵盖基础研究和应用研究。
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The Innovation三卷一期
已于2022年1月25日上线！
本期封面主题：生命痕迹 (Trace of Life)
以生命的“生长、繁荣、湮灭”为主题。阳光普照，万物生辉。春色荣荣，是生命萌发的谐趣；荫凉蔽日，有酷夏闲情的趣味；秋日温馨，生命相依；雪山高耸，白鸟远行；生命之舟，浩浩荡荡。惊鸿一瞥间，无数细小的生命，汇聚成江海，缓缓地流向下一个更始。
Editorial | Innovation Focus in 2021
2022年起航了！从疫苗到气候变化，从脑机接口到太阳系探索，科学在2021年发挥了极其重要的作用。全世界继续抗击COVID-19，应对全人类面临的共同挑战。The Innovation编辑团队总结了塑造2021年的科学事件: 这些事件给我们带来希望，眼泪，或对未来的憧憬！
Editorial | 沙漠土壤化：用力学密码点绿沙漠
沙漠化被称为地球癌症，人们一直在寻找其有效治理方法。力学家提出了一种新的解决之道，在沙漠沙粒之间施加约束，离散沙体便获得土壤的生态力学特性和保水保肥功能，成为植物生长的乐土，简称沙漠土壤化。该技术已在国内外多个沙漠、沙地、岛礁和戈壁试验成功，让17000亩不毛之地变为绿洲。沙漠化这一全球重大生态环境问题遇到克星。
沙漠土壤化的本质是沙漠沙粒的“土壤化”，也就是通过力学手段，给沙粒之间施加约束，让沙粒改变离散状态，获得自然土壤特有的两种循环力学状态：在湿时为流变状态（像稀泥，图1E），颗粒之间为万向结合约束（ODI约束，图1G）；在干时为固体状态（像干土块，图1F），颗粒之间为固结约束。此时，由沙变为的“土壤”在获得土壤力学状态的同时，还获得了存储水分（图1E）、养分、空气和滋生微生物的功能。所以，土壤化后的沙漠，能够成为植物载体，具有稳固沙漠与生态恢复一体功能。
从全球角度看，人类土地利用活动占用了大量优质土地资源，比如森林、草原和湿地等。但是，沙漠不仅没有得到利用而且还在疯狂扩张。地球上并非所有沙漠均为自然生态，比如，本文提到的乌兰布和沙漠在汉代还是水草丰美之地。人类土地利用、粮食安全、固碳增汇需要合理治理和利用沙漠。经生态评估、水资源评估、有条件改造或对人类生活带来重大影响的沙漠，也应该得到合理治理和利用。沙漠土壤化技术，为点绿人类需要治理和利用的沙漠提供了新思路和新理念。
Perspective | 古老能源焕发新“碳”活力
提起生物质，大家可能会觉得陌生；然而，提到钻木取火、烧火做饭的木材、秸秆，大家一定耳熟能详。生物质，这种古老的可再生能源，在近十年，特别是在全球提倡双碳的背景下，如何持续绽放活力？生物质利用面临怎样的挑战和机遇？科学家们如何利用先进的理念和技术进行科学的利用？中国科学院院士、The Innovation主编韩布兴和法国科学研究中心实验室主任Yves Queneau将为我们解惑。
碳源是合成有机产品的必需品。后化石资源时代，终将成为一个只依赖生物质生产化学品的新时代。因此，现在必须通过广泛研究解决相关科学和技术问题。从长远来看，必须利用生物质的特性，建立生物质资源产品体系，通过科学和技术不断创新和进步，生物质和二氧化碳的利用将越来越广泛，这将为绿色、可持续和安全化学品体系的形成做出重大贡献。
Article | 免疫特征精准预测肿瘤免疫治疗疗效
肿瘤免疫治疗是医学界的一场革命。如何准确预测其疗效是免疫治疗的挑战，然而基于治疗前检测肿瘤突变负荷、PD-L1蛋白表达等传统手段并不能对所有患者的疗效进行有效预测。本研究阐明了肿瘤患者在治疗前后的免疫动态平衡过程，包括免疫检测点的表达和免疫细胞的浸润内部正向相关，提示免疫系统的激活可以用于预测患者疗效。在2个治疗周期内，基于血浆中白细胞介素（interleukins, ILs）动态变化构建免疫治疗激活预测模型，能很好地预测患者免疫治疗的长期结局。
这一研究全面阐释了TIME中免疫特征的动态平衡，揭示ICB治疗受益者和未受益者的抑制型或激活型的免疫特征在治疗前后的变化，同时基于治疗前后患者血浆中ILs的动态变化构建ICB疗效预测模型。这一研究成果对于预测肿瘤免疫治疗患者的长期疗效具有指导意义。该动态预测模型提高了免疫治疗疗效预测的准确性，在临床上具有广泛的适用性。
Article | 缺陷协同疏水改性显著提升二维碲化钽电化学合成氨效率
电化学氮还原是一种潜在的合成氨替代技术。在高效活化氮氮三键的同时，抑制竞争性析氢副反应，是提高电化学合成氨效率的关键和难点。本文通过液相超声剥离策略，调控层状TaTe2厚度和表面Te缺陷，以暴露更多Ta活性位点；进一步对电极疏水改性，减弱质子在其表面吸附以抑制析氢反应，获得高产氨速率和法拉第效率。
本研究构建了以有机溶剂体系高效液相剥离制备富含表面Te缺陷二维TaTe2纳米片的普适性策略，大幅增加了电催化氮还原活性位点密度，进一步耦合疏水改性，有效抑制了析氢副反应，获得高产氨速率和选择性。实验与DFT计算表明，暴露的Ta原子位点显著增强了氮的结合能，并降低了“电势决定步骤”的自由能变化，促进了氮还原反应。本文提出的缺陷构筑耦合疏水改性的双功能策略为高效氮还原催化剂的设计制备提供了新思路。
Report | 生物质高效温和转化新发现
生物质资源是重要的可再生碳资源，其高值化利用对实现可持续发展具有重要意义。5-羟甲基糠醛（HMF）是一种重要的生物质基衍生物，但要在温和条件下（30oC）实现高效定向转化，仍是一个挑战性的课题。
近日，中国科学院化学研究所韩布兴院士和刘会贞研究员团队与北京大学马丁教授团队合作，利用“浸渍-还原-焙烧”的方法制备出具有体心立方晶体结构的钯铜（PdCu）双金属催化剂(PdCu-BCC)，可在温和条件下将HMF定向催化转化为高附加值的二甲基呋喃（DMF）。研究发现，具有面心立方晶体结构的PdCu双金属催化剂(PdCu-FCC)可同时催化呋喃环和碳氧键的氢解，对单一产物没有选择性；而PdCu-BCC可专一催化碳氧键的氢解，高选择性地生成DMF。
通过一系列表征手段发现，在PdCu-FCC中两种金属原子排列无序而紧密，在PdCu-BCC中金属原子排列有序却松散，理论计算证明两种催化剂的不同催化性能正是来源于它们不同的原子排布形式。
该工作通过催化剂晶体结构的设计，实现了可再生碳资源生物质在温和条件下的高效转化。本研究结合理论计算和实验研究，揭示了HMF定向转化反应选择性的控制机制，对不饱和化合物选择性加氢高效催化剂的设计具有指导意义。
Report | 用中子聆听蛋白质内部的“声音”
蛋白质结构在现代微观表征技术下已无所遁形，但要理解其功能，科学家们须应对更高的挑战——研究它的动力学。蛋白质动力学是其发挥活性的重要基础，决定各项生命活动的发生发展，然而目前能给出蛋白质动力学时空信息的实验方法仍很有限。近日，中国工程物理研究院研究生院储祥蔷团队利用先进的中子散射手段，成功从原子分子振动的角度获得蛋白质内部运动发来的讯息。该研究结果以Report形式在线发表在The Innovation。
本研究从物理的角度，通过非弹性中子散射在氘代蛋白质中成功观测到了类声子的振动（能量约为2~10 meV) ，开启了在皮秒至飞秒尺度理解蛋白质动力学并描绘其能量景观的新方法，为蛋白质动力学及其功能关系的研究提供了新思路，开辟了蛋白质动力学研究的新方向。如今，中国三大中子源，包括中国散裂中子源（CSNS），中国绵阳研究堆（CMRR），和中国先进研究堆（CARR）已经建成，松山湖氘代设施（SLDF）也已投入使用，期待未来中子散射在生命科学相关研究中大放异彩。
Report | 改写教科书的“暖鱼”：月亮鱼恒温的秘密
恒温物种的出现是脊椎动物演化史上的重大事件。传统认为，恒温是哺乳类和鸟类的“专利”，而实际上恒温已在其它脊椎动物分支中独立进化多次。月亮鱼是目前已报道的唯一一类“全身恒温”鱼类，颠覆了鱼类均为变温动物的传统认知。月亮鱼是研究恒温早期起源与演化的理想对象，也是展现不同恒温物种趋同演化的绝佳案例。近日，中科院南海海洋研究所林强团队和厦门大学王大志团队等合作完成的海洋鱼类恒温与环境适应机制的最新结果以Report形式在线发表在The Innovation期刊。
恒温在脊椎动物中的演化历程为我们进一步认知动物的环境适应机制提供了一个窗口，月亮鱼作为鱼类中一个独特的恒温物种，改变了我们对于恒温进化的传统认知，其完整的基因组信息也为我们认识恒温的早期起源与演化提供了重要线索。我们期待以此为起点，在未来参与和见证更多有关恒温性状演化以及生物适应进化的新进展。
Report | 科学家构建首个近实时全球碳地图
本研究提出了一种基于近实时碳排放量化方法和参数模型的碳排放空间表征模式，基于卫星遥感数据、地面监测数据与统计数据等多源数据耦合的云计算平台，以高时空精度（天尺度，0.1度栅格）和高时效（近实时更新：仅滞后约一个月）方式进行全球碳排放空间量化展示，构建以天为单位的（自2019年1月1日起）全球首个近实时天尺度碳排放地图—Global gRidded dAily CO2 Emissions Dataset(GRACED)，为全球碳排放动态监测及政策评估提供了重要的数据支撑。
本研究提出了一种基于近实时碳排放量化方法和参数模型的碳排放空间表征模式，构建了近实时日度碳排放地图GRACED，为全球碳排放的动态监测及政策评估提供了重要的数据支撑。目前，该数据集已被国际社会广泛采用，如国际气象组织WMO科学联合报告2021，全球碳计划2021年全球碳收支年度报告，联合国环境署排放差距报告2021等。近实时全球碳地图将支撑国家和地区开展针对性的碳排放评估，有助于各类气候政策措施及时调整，从而赋能碳中和目标的科学精确实现。
Review |镍基超导体研究综述
镍基超导时代已然拉开序幕，并有望成长为除铜基、铁基非常规高温超导体之外的第三大家族。但当前镍基超导材料的合成、基本物性的测量、各种谱学的观测都处于初级阶段，同时实验与理论方面仍存在诸多争议与疑惑。本文通过分析该领域的研究现状，尝试厘清当前存在的关键问题，希望为后续的研究突破打好基础。
本文着重介绍镍基超导体在正常态下的电子结构、自旋结构、磁性激发等，以及超导态下的磁性物理、超导相图、能隙函数、相关配对模型等，力求较为全面地介绍该领域的研究现状。作者认为，提高镍基薄膜超导临界温度和薄膜质量，实现体超导是当前材料合成的关键问题。此外，在镍基超导体中探索是否存在多种有序相与超导竞争、反铁磁涨落与超导的关系以及超导的配对对称性等都是下一步需要关注的重点。总体上，镍基超导领域方兴未艾，正逐步成为研究非常规高温超导机理的一个全新且重要的平台。
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