科学家构建超离子电导柔性固态电解质

固态电解质作为构建高安全、高能量密度电池体系的重要材料，展现出广阔的应用前景。其中，复合固态电解质已展现出独特的优势，它有望结合无机电解质的高离子电导率与聚合物电解质优异的界面相容性的优点，因而具有突出的发展潜力。 近日，中国科学院深圳先进技术研究院等提出了一种新型复合固态电解质结构设计，成功实现了离子传导与机械柔性的解耦。该电解质复合结构由垂直排列的LixMyPS3（LiMPS，M为Cd或Mn）纳米片层与聚氧化乙烯（PEO）层交替堆叠而成。 研究团队从自然界生物矿物的精巧结构中汲取灵感，设计并构筑了一种PA-LiMPS/PEO复合电解质。该设计克服了离子在LiMPS纳米片沿着平面传输和跨平面传输的各向异性，在复合电解质中构建了连续的垂直离子传输通道，并以聚合物作为可形变的支撑框架维持该通道的完整性，从而实现离子传导能力与机械柔性之间的解耦。 团队成功解决了LiMPS纳米片内锂离子传输的各向异性问题。形成的二维连续超离子传导通道，使PA-LiCdPS/PEO的室温离子电导率比无序排列的RA-LiCdPS/PEO高出三个数量级。此外，PA-LiCdPS/PEO和PA-LiMnPS/PEO电解质都表现出类似聚合物的机械柔韧性，有利于与电极保持紧密接触。 研究发现，PA-LiMPS/PEO电解质展现出显著优于传统硫化物电解质的空气稳定性，其核心优势源于LiMPS材料的本征稳定晶体结构。 该研究成功开发了一种高性能的PA-LiCdPS/PEO复合固态电解质，其突破性在于解决了传统固态电解质中离子电导率与机械柔性不可兼得的核心矛盾。此外，研究进一步拓展出具有类似结构的PA-LiMnPS/PEO电解质体系，其在保持高离子电导率的同时，更兼具元素可用性优势、良好的空气稳定性以及无压运行潜力，展现出突出的实用化前景。 相关研究成果在线发表在《自然-纳米技术》（Nature Nanotechnology）上。 论文链接 PA-LiMPS/PEO复合电解质的结构设计 以PA-LiCdPS/PEO为电解质的全固态锂电池的电化学性能

科学家首次在纳米尺度上“直播”黄金形成过程

黄铁矿诱导金沉淀是形成高品位金矿的关键环节，但其界面动态机制尚不明确。以往研究多依赖反应后的离线分析，难以捕捉金沉淀的瞬时过程。 近日，中国科学院广州地球化学研究所与合作团队，利用原位液相透射电子显微镜技术，首次从纳米尺度原位报道了自然界中金纳米颗粒在黄铁矿表面形成的动态过程，并提出了一种黄铁矿诱导金沉淀的新机制。 研究团队在排除溶解氧和电子束干扰的前提下，通过原位液相透射电子显微镜等多尺度、多手段联用技术，实时观测了黄铁矿与10ppb（十亿分之十）的极低浓度含金溶液的反应过程。 结果显示，在两者接触约13分钟后，黄铁矿周围形成了一层特殊的“致密液体层”。约20分钟后，该层内开始出现金纳米颗粒，并随时间推移逐渐增多、长大。这一发现为揭示金在黄铁矿表面的形成过程提供了关键依据。 研究显示，金纳米颗粒并非在溶液中“凭空”产生，而是在紧贴黄铁矿表面的“致密液体层”中诞生。这层液体就像一个高效的“纳米工厂”，即使在金浓度极低（仅十亿分之几）的流体中，也能有效催化金的成核、生长与富集。 黄铁矿溶解会显著降低层内的“氧逸度”（一种衡量氧化性强弱的指标），从而改变局部化学环境，促使金迅速达到过饱和并沉淀为固体颗粒。这为理解金矿成因提供了全新视角。 本次研究发现的新机制，同时适用于热液型金矿床（如造山型、卡林型及浅成低温热液型）和表生金富集过程。 在热液型金矿床中，热液流体与大气降水混合可形成氧化的含金流体，它们与成矿前黄铁矿相互作用后可导致金沉淀。在表生过程中，天然水可淋滤并富集形成低浓度（ppb级）含金流体，同样在与黄铁矿反应时触发金沉淀。 研究结果挑战了“金主要源自深部热液流体”的传统观点，为理解热液型金矿床和表生环境中金的超常富集提供了微观动力学观察，也为阐释自然界中纳米颗粒驱动的矿化过程开辟了新路径。从应用角度看，该机制对绿色浸金工艺中的界面调控也具有重要指导意义。 相关研究成果发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。 不同反应时间下黄铁矿在金溶液中的反应动态过程 热液成矿与表生过程中致密液体层内金富集的示意图

FAST揭示快速射电暴双星起源关键证据

快速射电暴（FRB）是来自遥远宇宙的射电爆发现象。其持续时间仅为数毫秒，却能释放相当于太阳一周辐射的能量。自2007年首次发现以来，其起源机制是天体物理领域的重大谜题。虽然理论推测部分重复FRB可能与处于双星系统中的致密天体（如中子星）有关，但此前一直缺乏直接观测证据。 近日，由中国科学院紫金山天文台牵头，联合国内外多家研究机构组成的研究团队，利用我国500米口径球面射电望远镜（FAST）在国际上首次捕捉到重复FRB的法拉第旋转量（RM）发生剧烈跳变并随后回落的现象。这一独特发现为快速射电暴的双星起源提供了关键证据。 研究团队利用FAST的超高灵敏度，对FRB 20220529开展了长达2.2年的监测。在前一年半的常规监测中，反映传播路径上自由电子密度与磁场强度的关键参数RM始终在-300至+300弧度/平方米的范围内小幅波动。然而，在2023年12月，团队观测到该暴源的RM在短时间内急剧跃升至约2000弧度/平方米，变化幅度高达此前标准差的20倍，随后在两周内单调下降并恢复至常态。这种剧烈、快速且持续数周的磁环境演化现象，在国际上尚属首次被观测到。 这一现象说明，一团来自快速射电暴起源天体附近的致密磁化等离子体云，在数周内恰好穿过了地球与暴源之间的观测视线。进一步的模型比对与物理分析表明，若FRB 20220529起源于一颗孤立的中子星，现有理论无法解释如此大幅且快速的磁环境突变。而如果其处于双星系统中，来自伴星的剧烈活动（如强星冕物质抛射）或双星轨道的特殊几何结构，能自然且合理地提供这一致密磁化等离子体云，产生观测到的RM“跳变—回落”事件。 这一发现为快速射电暴的“双星起源”模型提供了强有力的观测支撑。 2026年1月16日，相关研究成果发表在《科学》（Science）上。 FRB 20220529的法拉第旋转量（RM）时间演化图 艺术想象图——双星系统中，伴星发生星冕物质抛射，形成磁化等离子体云。

研究证实87年前量子力学预言

近日，中国科学院大学团队等利用自主研发的专用气体探测器和像素读出芯片，首次在实验中直接观测到中子与原子核碰撞过程中的米格达尔效应，为轻暗物质探测突破阈值瓶颈提供了关键实验证据。 暗物质是宇宙物质总量中占比约85%的神秘物质。除了引力外，至今没有其他办法“探测”到它。因此，科学家将目光投向更轻的暗物质粒子。但是，这些粒子与普通物质的相互作用极其微弱，产生的信号低于现有探测器的灵敏度下限，传统探测方法几乎无能为力。 苏联物理学家阿尔卡季・米格达尔于1939年首次提出米格达尔效应，为突破这一困局带来了希望。该效应描述了一种量子现象：粒子与原子核碰撞时，可能将部分能量转移给原子核外电子，使电子有概率获得足够能量脱离原子束缚。这一过程可将原本不可探测的低能量信号转化为可捕捉的电子信号，为捕捉轻暗物质提供了可能。 米格达尔效应被认为是突破轻暗物质探测能量阈值的关键理论路径。但80多年来，中性粒子碰撞中的米格达尔效应始终未被实验直接证实，这使得依赖该效应的暗物质探测实验，面临理论假设缺乏实验支撑的质疑。 研究团队自主研发了微结构气体探测器+像素读出芯片组合的超灵敏探测装置，相当于一台可拍摄“单原子运动中释放电子过程”的“照相机”。利用紧凑型氘-氘聚变反应加速器中子源，轰击“照相机”内的气体分子，同时产生原子核反冲与米格达尔电子，二者形成“共顶点”的独特轨迹。 通过分析这一特征，团队成功将米格达尔事例从伽马射线、宇宙射线等背景干扰中区分开来，统计显著性超过5倍标准差，达到物理学“发现”标准；同时精准测量出米格达尔效应截面与原子核反冲截面的比值。 团队计划进一步优化探测器的性能，拓展对不同元素的米格达尔效应的观测，为更轻质量的暗物质粒子探测提供数据支持。同时，团队还将与暗物质探测实验团队合作，将此次实验结果融入下一代探测器的研发中。 暗物质是理解宇宙起源与演化的关键，这一工作让人类在这场“宇宙寻宝游戏”中又靠近了目标一步。 探测器结构与工作原理 实验装置与布局 实验发现的米格达尔效应事例展示

我国首台国产纳米晶体结构快速解析仪研制成功

随着人类对深空深地等未知世界和纳米功能材料等应用领域的探索，解析亚微米至纳米尺度物质的晶体结构已成为科学认知与高新技术发展的重要需求。 传统单晶X射线衍射技术难以突破纳米尺度晶体的解析瓶颈，而且存在成本高昂、操作复杂与算法受限等多重限制和壁垒。 近日，中国科学院广州地球化学研究所科研团队，实现了场发射电子枪及高压电源等核心部件的国产化，攻克了高精度控制等核心技术，成功研制出首台国产纳米晶体结构快速解析仪。 该仪器搭载团队自主开发的连续倾转三维电子衍射采集与处理系统，实现了从硬件到软件的全流程自主可控。仪器具备对纳米级晶体与矿物进行物相识别与结构测定的高通量快速分析能力，整体技术水平已与国际同类最新设备持平。 目前，该技术已成功应用于新矿物和深地矿物结构解析，团队借助此项技术，成功解析王焰钯矿、氧铅烧绿石两种新矿物，并获得国际矿物学会批准命名。团队进一步通过该技术证实，早期地球深部水可赋存于布里奇曼石晶格中。 基于对轻元素敏感样品检测的优势，该技术及仪器在黏土矿物结构精修、陨石及深空探测微量样品分析、纳米功能材料高通量筛选，以及生物医药、结构化学等领域均展现出广阔应用前景。 该仪器的成功研制，标志着我国在纳米晶体结构分析这一高端科学仪器领域实现了自主可控，将助力我国在材料科学、化学、地球与行星科学等基础研究领域原始创新能力的提升。 研制仪器主机外观图

科学家破解多发性硬化症致病密码

多发性硬化症是一种免疫系统异常攻击中枢神经系统的慢性疾病，其病因长期被认为是遗传与环境因素共同作用的结果。 近日，中国科学技术大学科研团队等，揭示了人群中常见病毒感染与多发性硬化症发病之间的关键分子机制，为理解这一复杂自身免疫疾病的病因提供了全新视角。 爱泼斯坦-巴尔病毒（EBV）已被确认为诱发多发性硬化症的环境风险因素之一。值得注意的是，几乎所有多发性硬化症患者都曾感染EBV，但病毒如何诱发疾病的具体机制始终未明。 团队此前研究发现，EBV感染能够激活多发性硬化症患者体内特定的记忆性CD4+ T细胞，并通过“分子模拟”机制错误攻击神经髓鞘，从而引发多发性硬化症。然而，这一发现仍不足以完全解释多发性硬化症的病因。 此外有研究证实，除EBV等环境因素外，多发性硬化症还存在明确的遗传风险因素——人类白细胞抗原（HLA）-DR15单体型。该单体型编码的抗原呈递分子，可显著提高个体患病风险。 中国科大团队最新研究揭示，EBV感染和HLA-DR15基因型共同驱动多发性硬化症发生的新机制。团队发现，EBV感染会改变人体内B细胞的状态，使其异常表达神经系统蛋白片段——髓鞘碱性蛋白（MBP）多肽MBP(78-90)和MBP(83-90)。这些本应仅存在于神经组织的异常多肽片段，能够被B细胞表面的HLA-DR15分子呈递给T细胞，进而误导免疫系统攻击自身神经组织，最终导致多发性硬化症。 研究阐明了EBV感染与HLA-DR15基因型协同致病的“钥匙—锁”机制：EBV感染产生的异常MBP多肽好比“错误的钥匙”，HLA-DR15基因型犹如“易误开的锁”，两者结合即可触发异常的自身免疫反应，进而引发疾病。 这一研究成果从分子层面解释了遗传与环境因素如何协同导致多发性硬化症，为未来开发针对性的预防和治疗策略奠定了科学基础。 论文链接 EBV感染和HLA-DR15单体型共同作用介导多发性硬化症发生

研究提出高精度电动汽车续航预测新框架

虽然电动汽车日益普及，但“续航焦虑”依然是制约用户体验的核心痛点。现有的续航预测方法大多依赖实验室仿真工况或小样本测试，难以真实反映不同地区气候、路况及驾驶习惯的巨大差异。 近日，中国科学院大连化学物理研究所等科研团队，提出了一种基于真实运行大数据的电动汽车剩余续航里程估算与分析框架，在复杂实际工况下实现了对多维影响因素的系统表征。该研究不仅大幅提升了续航预测精度，更为电动汽车的大规模智能管理和精细化运营提供了可工程化落地的技术路径。 研究团队构建了一个面向实车应用的“在线续航估算与优化分析一体化框架”。不同于传统直接给出结果的“黑盒”预测，该框架利用随机森林算法，创造性地实现了“先能耗、后续航”的分步估算策略：首先综合考虑驾驶行为、环境温度、电池健康状态等多源因素，建立单位里程能耗率模型；进而基于能耗率精准推算剩余续航。这种分步建模方式不仅提高了精度，更显著增强了模型的可解释性。它能定量回答“究竟是什么因素、在多大程度上吃掉了续航”等问题，让算法不再是冰冷的数字。 为了验证这套框架在真实世界中的表现，研究团队基于来自不同城市的乘用车与公交车，收集了长达3年、总行驶里程超过30万公里的实车运行数据。系统验证结果显示，该方法预测的剩余续航里程与车辆实际可行驶里程之间的平均相对误差低于5.5%。这一性能显著优于传统预测方法，充分证明了其在复杂工程场景中的可靠性与稳健性。进一步分析表明，整段行程的平均电流与平均车速是影响能耗的关键变量。数据表明，仅通过优化驾驶行为，乘用车的续航能力有望提升30%以上，公交车可提升10%以上。 该研究成果不仅回答了用户关心的“还能跑多远”的问题，更为“如何跑得更远”提供了量化依据。这一框架有望为车队智能调度、能耗优化管理、车辆残值评估等场景提供核心技术支撑。面向未来，团队计划将研究范围拓展至更严苛的寒冷地区和复杂路况，针对低温下电池容量衰减、能耗波动等行业共性难题，通过纳入路况、湿度等更多环境参数，持续提升模型的泛化能力。同时，团队将推动该算法与车载电池管理系统及云端运营平台的深度融合，助力构建更加安全、高效的新能源交通系统。 相关研究成果发表在《应用能源》（Applied Energy）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会等的支持。 论文链接 基于实车大数据的续航预测与优化分析框架 方法在测试乘用车与公交车上的续航预测精度

嫦娥六号揭示巨型撞击造成月幔挥发分丢失

自月球形成以来，小行星撞击是其最主要的外动力地质过程，塑造了遍布月表的撞击坑与盆地，并显著改变了月表的形貌与化学组成。然而，月球早期的大型撞击事件是否及如何影响月球深部，一直是困扰科学界的谜题。 日前，中国科学院地质与地球物理研究所通过对嫦娥六号采集的月球背面样品的高精度钾同位素分析，首次揭示南极—艾特肯盆地撞击事件导致月幔中等挥发性元素丢失，为理解大型撞击对月球演化的影响，以及揭示月球二分性的成因提供了重要依据。 嫦娥六号任务采集了月球最大的撞击盆地——南极—艾特肯盆地的样品，为研究南极—艾特肯大型撞击事件及其效应提供了关键样品。团队利用高精度同位素分析技术，通过测量嫦娥六号采集的月球背面样品同位素比值的微小变化，精准捕捉南极—艾特肯大型撞击事件留下的信息。 中等挥发性元素（如钾、锌、镓等）的同位素体系具有特殊的研究价值——这些元素在撞击产生的高温条件下易发生挥发与分馏，其同位素组成能够灵敏记录撞击过程中的温度、能量及物质来源信息，是揭示撞击规模、热历史及其对月壳和月幔物质改造的关键“同位素指纹”。 团队对毫克级嫦娥六号玄武岩单颗粒进行了高精度钾同位素分析。结果显示，与来自月球正面的阿波罗样品相比，嫦娥六号玄武岩具有更高的钾-41/钾-39比值。 为追溯这一异常信号的根源，团队逐一检查了宇宙射线照射、岩浆过程等多种可能因素，最终证实撞击事件改变了月幔的钾同位素组成，造成钾的亏损与同位素升高。 团队发现，在撞击产生的瞬时高温高压过程中，较轻的同位素（如钾-39）往往优先逃逸，导致残余物质中同位素比值升高。研究结果表明，挥发分的丢失很可能抑制了月球背面后期的火山活动，这为理解月球正背面不对称的地质演化历史提供了关键线索。 巨型撞击造成月幔挥发分丢失

脑机接口或让中文失语患者重获“新声”

语言是人类文明和社会进步的重要载体，也是人与人之间沟通交流的主要形式。但脑卒中、渐冻症等重大脑疾病可导致患者丧失语言表达能力，影响生活质量，给社会和家庭带来巨大负担。语言脑机接口可重建语言功能障碍患者的沟通能力，有效改善其社会生活质量。国际上，应用脑机接口技术已突破英语语音和文字合成，但针对汉语解码的脑机接口技术研究却相对较少。 近日，中国科学院上海微系统与信息技术研究所等，针对汉语解码，开发出植入式高通量柔性脑机接口系统和汉语言实时神经网络解码算法，并在国际上首次实现脑机接口实时汉语解码和语句合成。 相比于英语，汉语具有其独特性。具体而言，英语是以多音节为主的非声调语言，汉语则是以单音节为主的声调语言。同时，英语词汇量较大，常用英语单词约为20000个，而汉语通过约400个汉语音节加4个声调，可构建出覆盖日常需求的3500多个常用汉字。研究团队利用汉语本身优势，从约400个汉语音节和4个声调入手，将其作为稳定的中间解码单元，实现从脑电到文字的“翻译”，且通过解码这些汉语音节和声调，可外推至全部汉字。同时，解码过程可同步采集汉语句子任务下的发音信号和高通量高质量脑电信号。 研究团队通过构建多级实时解码数据流，以50毫秒滑动窗口提取70Hz至170Hz的High-γ频段脑电信号，并对齐脑电信号与发音起始点，驱动双流解码器同步生成音节与声调的概率分布，进而融合语言模型进行最合适的句子组合选择，实现实时汉语语句输出。研究显示，受试者经过9天的语言解码任务后，394个汉语音节（解码未覆盖音节为生僻音节且受试者不认识）纯神经解码平均准确率达到71.2%，单音节解码延时65ms，实时汉语语句解码速率达到49.6字/分钟。 研究团队进一步融合了语言脑机接口技术与人工智能和具身智能技术，并基于实时汉语解码技术和自主研发的通用型脑机操作系统，使受试者实现了驱动数字分身、对话人工智能大模型。同时，研究可将人的脑电解码成语言，进而转化成指令，实时操控灵巧手，以实现人机交互。 相关研究成果发表在《科学进展》（Science Advances）上。研究工作得到中国科学院、上海市等的支持。 论文链接 实时汉语解码脑机接口系统框架和电极贡献度表征

全球海洋上层2000米热含量连续9年刷新有观测记录以来最高值

全球海洋上层2000米热含量变化时间序列，异常值相对于1981至2010年平均气候态定义。（中国科学院大气物理研究所提供） 1月9日，中国科学院大气物理研究所等全球31个研究单位的56位科学家组成的国际研究团队发布了2025年全球海温变化的研究报告。报告表明，2025年全球海洋上层2000米热含量已连续9年刷新有观测记录以来的最高值；同时，全球平均海表温度位居历史第三高位，全球变暖趋势十分明确。 海洋吸收了人类活动引起的地球系统增暖中超过90%的热量，因此，海洋热含量被认为是衡量全球变暖最稳定、最可靠的指标之一。2025年全球海洋上层2000米热含量再度创下历史新高，延续了近九年来逐年破纪录的特征。 此外，20世纪90年代以后，海洋的增暖速率明显增强。报告进一步揭示，全球海洋变暖呈现显著的区域差异。2025年，全球海洋有57%的面积其热含量达到了局地的历史前五水平，主要集中在南大洋、北印度洋、热带和南大西洋以及地中海等关键海区。 2025年，全球平均海表温度相较2024年略有回落，但仍位居历史第三的高位，这一变化主要受到拉尼娜事件的影响，海洋热量从近表层向次表层输送。 海洋持续变暖已对海洋生态系统和人类社会造成深远影响。例如，更暖以及层化更强的海洋降低了海水中的溶解氧含量，增加了海洋热浪和珊瑚白化风险，进而加剧了对渔业、海洋生态系统稳定性及沿海地区可持续发展的压力。 与此同时，新增的海洋热含量通过热膨胀效应，对全球平均海平面上升贡献了约2.49毫米，并与冰川和冰盖融水叠加，推升了全球海平面，显著加剧了沿海低洼地区和海岸基础设施面临的风险。这些变化共同表明，在持续的地球系统能量不平衡驱动下，海洋变暖已成为全球极端气候与灾害风险加剧的重要影响因素。