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· 化學 ·
鈣鈦礦光伏穩定性顯著提升，我國成果登上《科學》
鈣鈦礦微模組展示。圖片來源：長春應用化學研究所
鈣鈦礦太陽能電池效率高、成本低並且可溶液加工，被認為是下一代光伏技術的重要發展方向之一。目前，實驗室小面積鈣鈦礦電池光電轉換效率已經和晶矽電池相當。但鈣鈦礦電池產業化面臨瓶頸，一方面在裝置生產時需要複雜的成膜工藝，並且存在穩定性、均勻性問題，並且元件在實際工況下穩定性不足，衰減較快。而近日，中國科學院長春應用化學研究所在《科學》（Science）上發表論文，他們的進展可以顯著提升鈣鈦礦光伏器件的光電轉換效率、執行穩定性和大面積加工均勻性。
研究人員提出了創新的雙自由基自組裝分子設計策略。實驗結果表明，該技術在空穴傳輸效能、化學穩定性及溶液加工效能方面實現了協同最佳化。為精確評估自組裝分子的效能，研究團隊採用超分辨電化學測試系統，原位表徵並驗證了雙自由基自組裝分子的效能優勢。結果顯示，雙自由基分子的載流子傳輸速率是傳統材料的兩倍以上，並在模擬工況條件下表現出極高的穩定性，優於傳統自組裝分子。基於上述新材料，長春應化所聯合隆基綠能中央研究院，製備了系列鈣鈦礦光伏器件。研究發現，小面積器件實現了26.3%的光電轉換效率，微模組效率達23.6%。在面積擴充套件後，效率衰減顯著降低，在45攝氏度下執行2000小時仍可保持97%以上的初始效率（衰減小於3%）。作為對比，目前產業光伏電池板平均首年（固定式光伏電站首年利用小時數平均為1450小時左右）衰減率約為1%到3%。將新材料及鈣鈦礦光伏器件與晶矽電池相結合，鈣鈦礦–晶矽疊層器件效率達34.2%。
上述研究為解決鈣鈦礦太陽能電池中傳輸材料的導電性、穩定性和大面積加工難題提供了全新分子設計正規化，並透過原創表徵技術建立了分子組裝態效能的精準評估體系，為下一代高效穩定鈣鈦礦光伏元件的產業化注入了驅動力。（長春應用化學研究所）
· 生命科學 ·
生命科學家產出的科研成果，50%歸功於他們選擇工作的機構
據《科學》新聞（Science News）報道，美國國家經濟研究局（NBER）的一項工作論文追蹤了研究人員職業生涯中更換研究機構前後，出版物的變化情況。結果發現，對於生命科學家發表的論文而言，超過50%的生產力可以歸功於他們工作的機構。
這項新研究彙集了約30萬名在1945年至2023年間發表過論文的美國生命科學家的資料。其中涵蓋了約3.8萬名在轉職前後都有發表記錄的科學家。波士頓地區的研究人員擁有最高的生產力——與許多其他大都市地區的研究人員相比，他們每年在15種涵蓋基礎生命科學研究的期刊［包括 《細胞》（Cell） 、 《自然》（Nature） 和 《科學》（Science）］上發表的論文數量是其他許多大都市地區的兩到三倍。當研究人員從生產力較低的機構轉到平均生產力較高的機構時，他們的生產力也會提高。對同一位科學家而言，50%到60%的研究產出歸功於其所在的機構，而其中三分之二的影響源於明星研究人員的存在。研究者還表示，生產力的提高可能與機構的資源、設施和研究生有關。（Science News）
· 天文學 ·一顆垂死行星正在墜入母恆星
TOI-2109b一種可能的結局，它可能會被母恆星吞噬。圖片來源：NASA/CXC/M. Weiss; X射線光譜：NASA/CXC/MIT/H. M.Günther
天文學家發現在870光年外，有一顆質量5倍於木星的行星TOI-2109b正在以每16小時一圈的速度環繞恆星旋轉，這是迄今為止發現的軌道最接近母恆星的熱木星。天文學家結合從2010年到2024年的觀測資料，分析了這顆恆星未來可能的三種命運，發現無論如何這顆行星都將“死亡”，研究成果發表在《天體物理學雜誌》（The Astrophysical Journal）上。
研究人員根據理論模型和觀測資料各自獨立計算出，這顆行星的軌道週期在未來三年內將至少減少10秒。研究人員表示，這顆行星可能以三種方式死亡：第一種是它會被恆星的潮汐力撕裂；第二種是它會直接衝入恆星之中；第三種是因為恆星的強烈輻射導致自身氣態包層被剝離，最終只剩下一顆巖質核心。透過未來幾年的持續監測，天文學家將繼續探測行星的軌道變化，即時觀測一個處於垂死階段的行星系統。（MACQUARIE UNIVERSITY）
· 健康 ·
揭示衰老和神經退行性疾病的生物標誌物
神經退行性疾病構成了日益嚴峻的全球衛生挑戰，影響著全球逾5700萬人，且人數預計每20年會翻一倍。全球神經退行性疾病蛋白質組學聯盟（GNPC）發表了對全球最大蛋白質資料集之一的分析結果，為阿爾茨海默病和帕金森病這類主要神經退行性疾病的生物學基礎提供了新見解。這一系列論文發表於《自然·醫學》（Nature Medicine）和《自然·衰老》（Nature Aging），揭示了與神經退行性疾病和衰老過程有關的獨特蛋白質生物標誌物，有望提早發現主要的神經退行性疾病並改善疾病結局。
在旗艦論文中，研究者報道了最大的蛋白質組資料集之一，包含來自3.5萬個生物流體樣本的約2.5億個獨一無二的蛋白質測量資料，這些樣本包括血漿和腦脊液。這些樣本由全球23個科研團體提供，包含了相關臨床資料。作者從中鑑定出與阿爾茨海默病、帕金森病、額顳葉痴呆和肌萎縮側索硬化相關的特異性蛋白質。
來自GNPC的三篇相關論文也發表於《自然·醫學》，證明了對該資料集的分析能用於回答關於神經退行性疾病和衰老研究的關鍵問題。一篇論文確定了疾病特異性血漿生物標誌物圖譜，以及阿爾茨海默病、帕金森病和額顳葉痴呆共有的一個蛋白質特徵，他們揭示了獨有和共有的機制，提出了用於診斷和治療策略的潛在調控蛋白質和通路。另一篇論文鑑定了與APOE ε4等位基因攜帶者相關的一個腦脊液和血漿蛋白特徵，已知該遺傳突變會增加阿爾茨海默病風險，他們認為該突變在帕金森病、額顳葉痴呆和肌萎縮側索硬化等其他神經退行性疾病中起到了更廣泛的作用。第三篇論文確定了認知功能相關蛋白質中的年齡相關性改變，為腦脊液和血漿的蛋白質水平變化與認知健康如何相關提供了新認知。
作者指出，國際合作、資料共享和利用多樣化資料集對於加速神經退行性研究的發現非常重要。今後針對更多樣化人群的研究旨在開發出診斷、預防和治療神經退行性疾病的新方式，透過基於患者疾病亞型最佳化的精準、聯合療法實現更好的疾病結局。
· 光學 ·
片上諧振腔的多彩雷射產生研究獲進展
高階非線性光學過程是推動深紫外相干光源、量子通訊和超快光學等領域發展的關鍵物理基礎。然而，這類過程即使藉助高品質因子的光學微腔來增強光與物質相互作用，仍面臨高階非線性極化率隨階數指數衰減以及嚴格的寬頻相位匹配要求這兩個挑戰。近日，多個機構的中國科學家展開了合作，基於高品質因子的薄膜鈮酸鋰微盤腔，實現了高效的橫向非線性光學頻率轉換。相關研究成果發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。
該研究透過設計薄膜鈮酸鋰微盤腔的色散，並採用飛秒雷射光刻輔助化學機械拋光技術，製備出高品質因子的微盤腔。在1546nm波段連續雷射泵浦下，該鈮酸鋰微腔在1713nm和1922nm波長處分別產生雙向受激拉曼散射（SRS）和級聯SRS訊號。其中，雙向SRS訊號在微腔內誘導生成自組織的光折變光柵，提供了額外的光學動量，補償後續非線性過程所需的相位失配。同時，受背向瑞利散射影響，部分前向傳輸的泵浦光被轉化為背向模式。隨著泵浦光波長從1545.6nm連續調諧到1546.1nm，雙向傳輸的泵浦光將與同樣雙向傳輸的級聯SRS訊號逐步發生和頻、四波到六波混頻的非線性頻率轉換過程。受相位匹配條件約束，這些雙向傳輸的非線性訊號主要以近乎垂直於微腔平面的角度向腔外發射，以微小角度差出射的非線性輻射訊號經干涉在CCD上形成了週期排布性的條紋，具有較高的轉換效率。其中，和頻轉換效率達590%/W。該成果有望應用於片上量子光源產生、光資訊顯示、高靈敏感測、整合光資訊處理等場景，將推動片上紫外光源和多通道量子通訊等領域的發展。（中國科學院上海光學精密機械研究所）
撰寫/編輯：王昱、冬鳶
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