• 全球主要作物养分利用效率低下：多尺度格局与可持续调控路径

  随着全球人口增长和粮食需求攀升，化学肥料的大量施用已成为保障农业生产的关键措施。然而，过度依赖氮（N）、磷（P）肥料不仅加剧了资源耗竭（尤其是不可再生的磷矿），更引发了一系列环境问题，包括水体富营养化、土壤酸化等。尽管提高养分利用效率（NUE和PUE）被公认是协调粮食安全与生态保护的核心途径，但长期以来，全球尺度主要作物的NUE和PUE动态变化规律及其驱动机制仍不明确。这一知识缺口严重制约了针对性农业政策的制定与区域化施肥技术的推广。在此背景下，由中国科学院地球环境研究所刘骥研究员牵头，联合华中师范大学、西班牙高等科学研究委员会等国内外15家机构，在《Nature Communications

  来源：Nature Communications

  时间：2025-12-11

• 气候变暖加剧全球光伏与风电极端低产出事件的挑战与应对

  在全球能源体系加速向可再生能源转型的背景下，太阳能光伏（PV）和风力发电正成为实现碳中和目标的关键支柱。然而，这些清洁能源的发电效率高度依赖气象条件，使得它们极易受到气候变化的影响。近年来，极端天气事件频发，已经对电力供应安全构成了严峻挑战。例如，2022年欧洲的持续低风速事件导致风电出力大幅下滑，引发能源短缺危机；同期中国四川遭遇的复合型极端气候事件，也造成水电与光伏发电能力骤减。这些现实案例警示我们：随着气候变暖加剧，光伏和风电的极端低生产（ELP）事件可能更加频繁和严重，威胁未来电力系统的稳定性。尽管已有研究探讨了气候变化对可再生能源长期潜力的影响，但多数聚焦于资源平均量的变化，对极端低

  来源：Nature Communications

  时间：2025-12-11

• 栅压调控原子级薄层Ta2NiSe5中电子-结构耦合相变的机理研究

  在凝聚态物理领域，实现激子绝缘体（Excitonic Insulator, EI）相被视为探索电子驱动相变和宏观量子相干现象的重要方向。当半导体或半金属中未屏蔽的库仑作用导致电子-空穴形成束缚态（激子），且其结合能超过能隙时，这些复合玻色子可能在低温下凝聚为宏观量子态——激子绝缘体。尽管在人工双层系统中已取得进展，但在天然体材料中确认EI相仍面临挑战，主要难点在于难以区分电子起源与晶格贡献的相互作用。Ta2NiSe5作为直接带隙半导体，因其避免有限波矢电荷密度波（CDW）的复杂性，被广泛认为是EI的候选材料。角分辨光电子能谱（ARPES）曾显示其价带顶扁平化，光学实验也揭示了激子-声子耦合特征

  来源：Nature Communications

  时间：2025-12-11

• 相界-带隙协同工程实现压电能量收集器超高电流输出性能

  随着物联网技术的迅猛发展，数以亿计的微型传感器节点需要持续供电，而传统电池有限的续航能力和更换维护成本成为制约其大规模应用的瓶颈。压电能量收集器（Piezoelectric Energy Harvesters, PEHs）能够将环境中的机械振动（如人体运动、机器运转产生的振动）直接转化为电能，为微功率设备实现自供能提供了理想解决方案。然而现有的PEHs存在一个致命缺陷：虽然能产生数十至数百伏的高电压，但其输出电流密度极低（通常低于10 μA/cm2），远不能满足实际电子设备的工作需求。这一问题的根源在于压电材料本身存在物理特性矛盾——高阻抗特性导致电荷难以快速传输，而提升压电性能的传统方法又往

  来源：Nature Communications

  时间：2025-12-11

• 氟化策略增强氧化物接触电催化性能并拓宽其高温应用窗口

  在可持续能源技术蓬勃发展的今天，接触电催化（Contact-Electro-Catalysis, CEC）作为一种新兴的催化策略，通过材料接触分离过程中产生的电荷转移来驱动化学反应，为绿色化学合成和环境修复提供了新思路。目前，聚合物是CEC领域最常用的催化剂，因其在室温下表现出优异的接触起电（Contact Electrification, CE）性能。然而，聚合物材料在高温环境下会发生玻璃化转变，导致其CE能力急剧下降，这极大地限制了CEC技术在众多需要高温条件的重要化学反应中的应用，例如某些化工合成和废旧锂离子电池（LIBs）中有价金属的高效回收。为了解决这一瓶颈问题，研究团队将目光投向了

  来源：Nature Communications

  时间：2025-12-11

• 纠缠颗粒网络中的逾渗转变：基于环状连续逾渗模型的结构演化研究

  当我们观察日常生活中堆积的沙粒时，会发现它们很容易流动，就像液体一样。然而，当颗粒形状变得复杂时，情况就大不相同了。例如，工业中常见的金属屑、订书钉等高度非凸的颗粒，能够通过几何纠缠（互锁）形成坚固的、类似固体的结构。这种由形状驱动的纠缠现象在自然界和人造材料中广泛存在，从生物体内的分支结构到建筑用的异形颗粒材料，都展现出独特的力学性能。尽管纠缠导致的宏观力学效应（如抗压缩、抗拉伸能力）已被广泛观察，但纠缠颗粒形成的网络结构特性却一直缺乏系统量化研究。传统上，对颗粒材料的研究多集中于球形颗粒，而对非球形颗粒，特别是细长非凸颗粒的集体行为理解甚少。这些颗粒通过纠缠产生的几何凝聚力使它们能够抵抗变

  来源：Nature Communications

  时间：2025-12-11

• 可编程层级核壳DNA凝聚体：信息存储与加密的新范式

  在数字时代爆发式增长的数据洪流中，传统信息存储技术正面临存储密度与能耗的物理极限挑战。而DNA分子以其天然优势——理论存储密度高达8×1013比特/立方毫米、半衰期可达数百年、能耗极低——成为最具潜力的下一代存储介质。然而，当前主流的DNA序列编码技术存在本质局限：信息一旦写入便难以动态修改，更无法实现复杂加密功能。这就像打造了一把无法更换钥匙的密码锁，严重限制了其在需要实时更新和高级安全防护场景的应用前景。近日发表于《Nature Communications》的研究突破性地构建了基于层级核壳DNA凝聚体的可编程信息处理平台。该平台通过温度梯度驱动的液体-液体相分离技术，使两种单链DNA多嵌

  来源：Nature Communications

  时间：2025-12-11

• 介电频散工程调控实现陶瓷复合材料在1473 K下的超宽带电磁波吸收

  随着飞行器马赫数的不断提升，其热端部件面临着极端动态热环境的严峻考验——更高的工作温度和剧烈的氧化环境。这些部件作为主要的电磁波散射源，亟需开发能够适应高温环境的宽带电磁波吸收材料，以应对现代多频段电磁探测系统的挑战。传统陶瓷基吸收材料在高温下普遍存在介电频散特性难以调控的瓶颈问题，导致其有效吸收带宽受限，目前最高工作温度通常低于1000°C。虽然宏观结构设计（如超材料）能够拓宽吸收带宽，但复杂的结构不利于在高温部件中的功能集成。因此，如何通过本征的介电频散工程调控原理，实现宽温域下稳定的介电响应，成为该领域亟待解决的关键科学问题。在这项发表于《Nature Communications》的研

  来源：Nature Communications

  时间：2025-12-11

• 复合中间复合层助力钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池实现30.71%超高效率

  在追求更高效率光伏技术的道路上，叠层太阳能电池将不同带隙的材料组合起来，可以更充分地利用太阳光谱。其中，钙钛矿与铜铟镓硒(Cu(In,Ga)Se2, CIGS)的组合被认为是一对“天作之合”。钙钛矿材料带隙可调，可作为顶电池有效吸收高能量光子；CIGS作为底电池，其带隙可低至1.00 eV，能有效捕获低能量红外光子。这种组合不仅理论上可实现最高效率，而且两者均为全薄膜结构，具有重量轻、柔韧性好、抗辐射能力强等优点，特别适合太空应用。然而，理想很丰满，现实却很骨感。尽管经过近8年的发展，单片钙钛矿/CIGS叠层电池的效率从2018年的22.4%仅提升至2025年的26.3%，远落后于钙钛矿/硅(

  来源：Nature Communications

  时间：2025-12-11

• 光诱导自适应生长全氟磺酸离子聚合物薄膜光子晶体结构：实现可编程光学架构的新策略

  在光子学领域，光与物质的相互作用一直是推动技术创新的核心驱动力。利用光具有的时空精确性，研究人员能够通过相变、分子重排和纳米尺度组织等方式实现对材料结构的可控重构。这些光诱导的结构变化又会相应地改变材料的光学特性，如反射性能和发射行为，从而建立起一种动态的双向关系：光主动配置材料结构，而演化中的结构又反过来重新配置光传播。这种相互作用对于自适应光学、可重构光子器件和智能显示器等先进技术至关重要。然而，实现这种动态的光-结构-光反馈回路仍面临重大挑战，因为它需要对光驱动的结构演化及其产生的光学响应进行精确的时空控制。传统的光子晶体（Photonic Crystal, PC）虽然能够通过其周期性介

  来源：Nature Communications

  时间：2025-12-11

• 连续压电离子性驱动的力电耦合：机械稳健导电低共熔凝胶实现长效压电输出

  在生物体内，皮肤中的机械感受器能够通过离子通道将机械刺激转化为电生理信号，这一精妙的力电转换机制为开发仿生传感材料提供了灵感。然而，传统压电离子材料（如水凝胶）常面临机械强度与压电性能难以兼得的困境：软材料易形成高压梯度但机械性能差，而硬材料则因应力集中导致离子传输缓慢。这一矛盾严重限制了其在长期负载场景（如可穿戴设备、神经调控接口）中的应用。为解决这一挑战，中国科学院兰州化学物理研究所的徐成功、王文鹏、冯艳阁等人在《Nature Communications》发表研究，提出了一种分子与结构协同设计的策略，成功研制出兼具高机械强度和连续压电离子响应的导电低共熔凝胶（PIEgels）。该材料通过

  来源：Nature Communications

  时间：2025-12-11

• 面向工业园区的混合储能系统场景自适应分层优化设计框架

  随着全球能源系统向深度脱碳迈进，提高可再生能源渗透率已成为核心路径。然而，间歇性的可再生能源发电与终端多元化、刚性化的能源需求之间存在显著的结构性失配，这一矛盾在工业园区尤为突出。工业园区作为建筑与工业部门的交汇点，其运行能耗与生产能耗叠加，导致碳排放高度集中。其电、热、冷负荷往往具有强度高、灵活性有限、时间刚性强的特点，不仅使其成为能源消耗大户，也成为了能源系统转型挑战的典型缩影。为了应对工业园区突出的供需失衡问题，各种策略被广泛探索，其中储能技术的部署因其强大的削峰填谷和功率波动抑制能力而备受关注。然而，面对工业园区复杂多变的用能条件，单一的储能技术难以满足所有运行需求。混合储能系统（Hy

  来源：Nature Communications

  时间：2025-12-11

• 基于RRAM存内计算概率计算机的分子对接硬件实现及其在抗生素靶点发现中的应用

  在药物研发领域，分子对接犹如一把精准的钥匙，帮助科学家寻找能够与靶点蛋白完美结合的潜在药物分子。然而，生物分子结构的多样性和结合构象的灵活性产生了巨大的搜索空间，使得传统计算方法面临严峻挑战。虽然量子计算展现出潜力，但其可扩展性、硬件限制和精度问题仍然制约着实际应用。面对这一困境，新加坡国立大学和台湾阳明交通大学的研究团队另辟蹊径，在《Nature Communications》上发表了一项创新研究，他们开发出一种基于电阻随机存取存储器（RRAM）的概率计算机（p-computer），专门用于解决复杂的分子对接问题。这项研究的核心目标是解决传统计算方法在分子对接中遇到的效率瓶颈。分子对接需要评

  来源：Nature Communications

  时间：2025-12-11

• 等离子体活化水增强阿尔博兹菌对铜、铬、镍的生物修复作用及其机制研究

  随着工业快速发展，重金属污染已成为威胁生态系统和人类健康的隐形杀手。铜(Cu2+)、铬(Cr3+)和镍(Ni2+)等金属虽在微量时是生物必需元素，但过量积累会引发从恶心、腹泻到甲状腺功能损伤、肾衰竭甚至癌症的连锁反应。传统物理化学修复方法成本高且易产生二次污染，而蓝藻因其细胞壁带负电特性，能通过生物吸附和生物积累双途径高效富集金属，逐渐成为环境修复的新宠。伊朗科学家Bahareh Nowruzi团队在《Heliyon》发表的研究中，创新性地将等离子体活化水(PAW)技术与蓝藻修复相结合。他们利用大气等离子体射流装置(ACPJ-17A)生成PAW，探究其对阿尔博兹菌(Alborzia kerma

  来源：Heliyon

  时间：2025-12-11

• 褪黑素对子宫内膜异位症相关疼痛及内膜瘤消退作用的三盲随机对照试验

  对于深受子宫内膜异位症困扰的女性而言，持续的盆腔疼痛、令人备受煎熬的痛经（dysmenorrhea）以及性交痛（dyspareunia）常常严重影响生活质量。当前主流的激素疗法和手术虽能一定程度缓解症状，但其副作用、复发率高以及长期应用的局限性，促使科研人员不断探寻更安全、有效的替代或补充治疗方案。在这一背景下，褪黑素（melatonin）——一种主要由松果体分泌的激素，因其卓越的镇痛、抗氧化和抗炎特性而进入了研究视野。先前的基础研究提示，它可能通过调节脑源性神经营养因子（Brain-derived neurotrophic factor, BDNF）等机制影响疼痛感知，并在动物实验中显示出促

  来源：Heliyon

  时间：2025-12-11

• 高质量染色体级别雌雄高体鰤基因组图谱的构建及其在分子育种与性别分化研究中的意义

  在辽阔的海洋中，高体鰤(Seriola dumerili)作为一种具有重要经济价值的海水鱼类，因其生长速度快、肉质鲜美且富含不饱和脂肪酸而成为海水养殖的重要对象。然而，科学家们在对这种鱼类进行深入研究时却面临着两大挑战：一是现有的基因组数据不完整且碎片化，限制了分子生物学研究的深入开展；二是高体鰤即使在繁殖季节也缺乏明显的第二性征，仅凭外观难以区分雌雄个体，这给人工繁殖工作带来了巨大困难。随着现代分子生物学技术的发展，高质量基因组数据已成为物种研究的重要基础。此前，虽然已有高体鰤的基因组资源（如GCA_002260705.1），但其组装碎片化严重（contig N50仅为0.25 Mb），注释

  来源：Scientific Data

  时间：2025-12-11

• 中国特有沙地蟋蟀吉莫裂跗蟋（Schizodactylus jimo）染色体水平基因组图谱的破译及其适应性进化意义

  在昆虫世界的庞大谱系中，直翅目（Orthoptera）占据着举足轻重的地位，其成员超过29,000种，在陆地生态系统中扮演着植食者、捕食者和分解者等多重关键角色。然而，直翅目基因组普遍具有尺寸大、结构复杂的特点，这为获得高质量参考基因组带来了巨大挑战，进而限制了对该类群宏观进化、染色体结构变异以及重要功能基因家族演化历史的深入探索。裂跗蟋科（Schizodactylidae）作为直翅目螽亚目（Ensifera）中的一个古老且系统发育位置关键的类群，是理解螽斯总科（Grylloidea）和螽斯科（Tettigonioidea）等主要类群间演化关系的关键节点。化石与分子证据表明，裂跗蟋科最晚在三叠

  来源：Scientific Data

  时间：2025-12-11

• 伦巴第新生儿筛查扩展数据集：十年血样数据助力遗传病早期诊断研究

  新生儿筛查作为预防医学的重要支柱，自20世纪60年代实施以来，已在全球范围内挽救了无数患有遗传代谢病的新生儿。然而令人惊讶的是，尽管这项技术已经推广半个多世纪，医学研究领域仍严重缺乏大规模、高质量的公开数据集。这种数据匮乏不仅限制了不同人群间生物标志物分布的比较研究，更阻碍了新型诊断算法开发和筛查质量评估进程。在这一背景下，米兰大学比可卡大学的Gloria Lopiano团队与布齐医院新生儿筛查实验室合作，在《Scientific Data》上发表了题为"Extended Lombardy's Neonatal Screening Dataset"的研究论文，公布了包含近十年伦巴第地区新生儿筛

  来源：Scientific Data

  时间：2025-12-11

• 中国旱区本土种子植物DNA条形码参考库的构建与应用

  在全球气候变化加剧的背景下，旱区生态系统面临着日益严重的荒漠化威胁。中国作为旱区面积广阔的国家，拥有约660万平方公里的旱区土地，这些区域不仅生态脆弱，还维系着近5.8亿人口的生计。然而，与湿润地区相比，旱区植物多样性研究长期处于滞后状态。传统形态学鉴定方法受限于标本完整性、专业分类知识匮乏等因素，难以满足大规模生物多样性监测的需求。DNA条形码技术的出现为这一困境带来了转机，但中国旱区植物DNA参考数据的缺失，严重制约了该技术在生态保护实践中的应用。针对这一科学难题，由西北生态环境资源研究院、中南林业科技大学等机构组成的研究团队，在《Scientific Data》发表了题为"A DNA B

  来源：Scientific Data

  时间：2025-12-11

• 首张波形嗜尸甲虫染色体水平基因组图谱揭示法医昆虫学进化新机制

  在法医昆虫学领域，嗜尸甲虫作为尸体分解过程中的"天然计时器"，其发育规律与尸体腐败进程存在密切关联。其中，波形嗜尸甲虫（Thanatophilus sinuatus）作为Silphinae亚科中分布最广的腐食性甲虫之一，在Holarctic和Afrotropical生物地理区系中具有重要生态位。这种黑体鞘翅目昆虫凭借其对挥发性有机化合物（VOCs）的敏锐嗅觉，能在尸体分解早期快速定位并参与分解过程，成为法医实践中推断死后间隔（PMI）的关键生物指标。然而，由于缺乏高质量的参考基因组，该物种在分子层面的适应机制研究长期受限，特别是其独特的腐食性行为、解毒代谢通路以及与环境微生物互作的遗传基础仍属

  来源：Scientific Data

  时间：2025-12-11

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