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小熊爱兔兔
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优尼makeup

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电子是我们日常生活最熟悉的“陌生人”:每个电子携带一份内禀的电荷,其集体运动产生的电流驱动了照明、晶体管以及各种电子设备的运行。然而作为一种基本粒子,电子还携带另外一个基本物理量,即自旋。如何操控自旋,研制速度更快、能耗更低的电子器件是自上世纪90年代以来科学和工程领域孜孜追求的目标。

近日,浙江大学物理学系郑毅研究员的课题组取得重要突破,首次在黑砷二维电子态中发现了外电场连续、可逆调控的强自旋轨道耦合效应,实现了对自旋的高速精准控制;同时在全新的自旋-能谷耦合的Rashba物理现象中,发现了新奇的量子霍尔态。该研究将对高效率、低能耗自旋电子器件研制提供坚实基础,对进一步加深量子霍尔现象的理解,以及依托拓扑超导器件的量子计算研究具有积极意义。北京时间5月6日,这项研究在线刊发在国际顶级期刊《自然》。

自旋操控新阀门

常见的晶体管运行,通过场效应在沟道中注入和抽离电荷实现开关。但作为与电荷具有同等内禀地位的自旋却极容易受到干扰,无法简单地生成运动控制阀门。自旋的这种不稳定,好比是一个向前行进的不停旋转的陀螺,受到外力作用(散射)就会反转旋转的方向。“要实现自旋驱动的电子器件,就必须先有效地操控自旋的取向,进而就可以用自旋阀门来控制电子的通过与否。”浙江大学物理学系郑毅研究员介绍说,重元素二维材料体系使得电子自旋的高速精准控制成为可能。电子在晶体周期性势场中的轨道运动会受到重原子对其强烈的吸引,在对称性破缺的情况下产生自旋和运动方向的严格锁定关系,即自旋轨道耦合效应。

郑毅团队在对薄层黑砷微纳器件的研究中,成功发现加入外电场时,黑砷二维电子态系统的自旋轨道耦合效应可连续、可逆的打开和关闭。这也为后续自旋器件的开发找到了一个控制电子通行的高速开关,如将示意图1中的元器件设置两个同向的铁磁电极,无栅压情况下,注入的电子高速通过黑砷沟道并保持自旋取向不变;施加外电场后,沟道内的电子在自旋轨道耦合作用下发生自旋旋转而被导出电极所阻挡,实现自旋电子开关的功能。

与基于电容效应的硅基晶体管相比,上述自旋开关具有切换速度快、发热量少的特点。“未来,科研人员可以利用自旋轨道耦合实现高效的自旋调控,开发自旋场效应晶体管等电子元器件。”谈及应用前景,郑毅如是说。

图1自旋电子器件

五年如一日的坚守

科学界一直在寻找可以高效调控自旋轨道耦合效应的量子体系,为何郑毅课题组找到了呢?他们开玩笑地说,1%的直觉+99%的运气!郑毅解释道:“1%的直觉,指的是在确定‘重元素二维体系的自旋轨道耦合调控’的研究主题后,要从几百种已知的二维材料中‘准确’地挑选1-2个体系;而99%的运气背后是夯实的专业以及不为人知的努力。目前,黑砷晶体很难人工合成,需要从天然的伴生矿石中挑选,再手工解理出纳米厚度的二维薄膜。这是一个异常复杂和繁琐的制备过程,为了得到复杂三明治结构的微纳米器件,技巧和耐心缺一不可,经常一周时间才能得到一个完全工作的器件。”

论文共同第一作者是浙江大学物理学系的博士研究生盛峰、华陈强、程满,主通讯作者是浙江大学物理学系郑毅研究员;另外两名合作通讯作者分别是中南大学的夏庆林教授和浙大物理学系的许祝安教授。在这项工作中,第一作者盛峰默默坚持了五年,他把每一个细节都做到极致,坚信高标准高要求才能获得高质量结果。“做科研的初心是探究未知,做科研的动力则是好奇心。热爱并坚持,才能走的更远!希望浙大的学生对自己有信心,做最好的自己!”郑毅赞叹道,“最后,必须要感谢一下我们优秀的合作者们。”

论文链接:

文 柯溢能 / 摄影 卢绍庆 科研图片由受访团队提供

作者:刘海波 柯溢能

摄影:卢绍庆 (科研图片由受访团队提供)

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社区人员

近日,浙江大学医学院、良渚实验室(系统医学与精准诊治浙江省实验室) 许正平 / 盛静浩 课题组在国际胃肠病领域顶尖学术期刊 GUT 杂志在线发表了题为:Angiogenin Maintains Gut Microbe Homeostasis by Balancing α-Proteobacteria and Lachnospiraceae 的研究论文。

该研究利用临床样本、血管生成素(angiogenin,ANG)基因缺失小鼠和多种肠炎模型证明 肠道分泌的ANG通过差异调控α变形菌纲 ( α-Proteobacteria ) 和毛螺菌科 ( Lachnospiraceae ) 的生长而维持肠道微生态平衡; Ang1 缺失导致肠道菌群紊乱,促进小鼠肠炎进展。

生活中每个人都有过肚子疼、拉肚子、没有食欲等类似经历,让人真切体会到肠道不适的感受,并希望拥有一个 健康 肠道。不幸的是,一种 叫炎症性肠病 (inflammatory bowel disease,IBD)的消化道疾病发病率在我国正逐年提高,它的特征是消化道慢性炎症,临床表现为反复发作的腹泻、腹痛、便血等,而且随着病情的逐步进展,IBD 患者会出现消化道的结构和功能障碍,严重损害患者及其家属的生活质量,被称为“绿色癌症”。

目前认为,遗传易感基因和多种环境因子共同导致了IBD的发生,但具体发病机制仍不明了。为深入了解IBD的发病机制,寻找IBD的预防、诊断和有效治疗途径,各国研究人员正从多个角度进行 探索 ,已有许多研究证明肠道菌群在IBD发生发展中起到重要作用。

肠道菌群 是指定植于人体消化道内的所有细菌。虽然我们常常忽略肠道菌群的存在,但实际上它们对机体 健康 起到了非常重要的作用。肠道菌群是一个多元化和充满活力的细菌群落,研究显示一个 健康 成年肠道菌群有1000种以上,总数量多达约4×10E13个,与人体细胞数量相当。

种类繁多的肠道菌群组成一个庞大而复杂的微生态系统,具有帮助消化、促进肠道细胞分化、保护宿主免受病原体侵染、刺激和调节免疫系统等诸多功能,被认为是一个“隐藏的器官”。但是,在内外因素的影响下,肠道菌群可能出现结构和/或功能失调,紊乱的肠道菌群会诱发多种疾病。

肠道会分泌一类具有抗菌活性的小分子蛋白,即 抗菌肽 (antimicrobial peptides,AMPs),它们主要是由肠道潘氏细胞和肠上皮细胞分泌,种类繁多,具有广谱的抗细菌、真菌和病毒活性。目前发现的肠道抗菌肽包括防御素家族、组织蛋白酶抑制素、再生胰岛衍生蛋白家族、核糖核酸酶家族、溶菌酶家族等。

临床检测和实验室研究表明, 抗菌肽表达异常与IBD的发生发展密切相关 。然而,目前对抗菌肽“个性化”的体内抗菌作用缺乏研究,也尚未建立抗菌肽调节的特定菌群与IBD的关联。因此,深入而精细地 探索 抗菌肽-细菌-IBD的相互作用并阐明其调控机制,可能为IBD的诊治提供新的路径。

许正平/盛静浩课题组利用临床样本、血管生成素(angiogenin,ANG)基因缺失小鼠和多种肠炎模型证明肠道分泌的ANG通过差异调控α变形菌纲(α-Proteobacteria)和毛螺菌科(Lachnospiraceae)的生长而维持肠道微生态平衡;Ang1缺失导致肠道菌群紊乱,促进小鼠肠炎进展。

该研究团队发现, 健康 肠道可向肠腔中分泌适量的ANG蛋白,而IBD患者ANG的含量只有约正常人的一半 。为了回答ANG分泌不足是否与IBD发生发展相关,他们对 Ang1 基因缺失小鼠和野生型小鼠进行肠炎诱导,发现 Ang1 缺失小鼠肠炎症状显著加重。

进一步,他们把 Ang1 基因缺失小鼠的粪便转移到野生型小鼠肠道中,发现后者的肠炎症状也明显加重,以上证据提示 ANG可以通过调节肠道菌群而影响IBD进程 。

然后,利用高通量测序技术,他们发现 Ang1 缺失小鼠肠道菌群变化显著,主要特征为α变形菌纲增多和毛螺菌科减少。更有意义的是,他们通过细菌培养与鉴定技术,筛选到了受ANG调控的菌种,分别为属于α变形菌纲的缺陷短波单胞菌(B. diminuta)和少动鞘氨醇单胞菌(S. paucimobilis),属于毛螺菌科的 Anaerostipes sp. 和 Blautia sp. ,并且在小鼠模型上证实前者具有促进肠炎的作用,而后者恰恰相反,可以抑制肠炎发生。

以上结果提示 这些差异菌种可作为临床诊断IBD的指标,且两个毛螺菌科菌株具有预防或治疗IBD的潜能,将来可能开发为应用于临床的益生菌制剂 。

接着,该团队 揭示了ANG调控肠道菌群的机制 。通过体外抗菌实验和扫描电镜等手段,他们发现ANG能选择性地结合并有效杀伤α变形菌纲;进一步体外细菌培养实验显示,α变形菌纲菌种与毛螺菌科菌种存在着相互抑制作用,解释了为什么ANG在能抑制α变形菌纲的同时可以促进毛螺菌科的生长。

最后,研究团都 探索 了ANG调节肠道菌群及减轻IBD的可行性。通过给 Ang1 缺失小鼠消化道补充重组ANG1蛋白,小鼠肠道菌群紊乱得到有效回复,肠炎症状也明显减轻。 这为ANG的临床转化应用提供了实验证据的支持 。

据悉,浙江大学医学院、良渚实验室(系统医学与精准诊治浙江省实验室) 许正平 教授和 盛静浩 讲师为该论文的共同通讯作者。浙江大学医学院博士研究生 孙德森 、博士后 白荣盘 和浙江大学医学院附属邵逸夫医院普外科主任医师 周伟 为该论文的共同一作。该研究成果得到国家自然科学基金和浙江省自然科学基金经费资助。

论文链接:

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败家小歪歪

郑强,1960年9月出生。浙江大学高分子科学与工程学系系主任,浙江大学材料与化工学院副院长,教授、博士生导师。1982年毕业于浙江大学化学系,获工学学士学位。1985年到化工部晨光化工研究院从事新型有机硅材料研究。1988在成都科技大学获工学硕士学位。1988年至1990年在成都科技大学高分子研究所从事聚烯烃形态结构与性能研究。1990年至1994年在四川大学攻读博士学位。 1992年至1994年作为中日联合培养到日本京都大学学习,师从中国科学院院士徐僖教授和时任国际聚合物加工学会(PPS)主席、日本流变学会(RSJ)会长T. Masuda教授;1994年获四川大学工学博士学位。1994年10月至1995年3月以客座研究员身份在日本京都大学工学部从事多组分体系动态流变学研究。 现任浙江大学材料与化学工程学院副院长、浙江大学高分子科学与工程学系系主任。兼任教育部高分子材料教学指导委员会委员、中国流变学委员会委员、中国高分子科学委员会聚合物表征专业委员会副主任委员、中国复合材料学会聚合物基复合材料专业委员会委员、中国机械工程学会材料分会高分子材料工程专业委员会委员。 主要学术成就:(1) 将动态流变学方法引入两类最典型的"排斥效应(Repulsion effect)"导致相容的共混体系,对其相分离和相行为进入了深入研究,提出了长时区域特征流变响应以及时温迭加失效与相分离的定性和定量特征温度概念,丰富了多组分复杂体系流变学理论。(2) 将流变方法引入粒子填充导电复合材料体系,探索了小应变、大应变及体积膨胀与导电结构网络的变化及导电机制的关联,发现了非浓度唯一的动态逾渗现象形成的转变的微观机制。(3) 建立动态流变光散射组合方法,为获得真实Spinodal温度开辟了新途径。 近年来负责主持的科研项目主要有国家杰出青年基金1项、国家自然科学基金重点项目1项、国家重大基础研究计划“973”子课题1项、国家自然科学基金面上项目2项、教育部留学回国人员科研启动基金、优秀年轻教师基金和骨乾教师基金各1项等国家及省部级项目十多项。在Macromolecules, Polymer, J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys., Chinese J. Polym. Sci.,《高等学校化学学报》、《材料研究学报》、《复合材料学报》等本学科相关领域的重要学术刊物上发表SCI收录论文23篇,EI收录论文17篇。主讲研究生课程4门,培养硕士、博士各8人。 曾荣获浙江大学“竺可桢基金优秀教师奖”(1998年),浙江省“跨世纪学术带头人”培养人选(1999年),“浙江大学学生心目中最喜爱的老师”称号(2001年),国家杰出青年基金获得者(2001年)。

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shenleireg

1949年毕业于清华大学生物系。1958年加入中国共产党。历任东北林学院教授、林学系主任、副院长,东北林业大学教授,中国林学会第五、六届常务理事,黑龙江省植物学会理事长,国务院学位委员会第二届学位评议组成员。从事森林植物地理学、地植物学的教学与研究,对中国东北森林、草原植被的研究尤有成就。先后命名三十五个植物新种、十五个变种。发表有《中国兴安岭柳树之研究资料》、《中国东北东部山地主要植被类型的特征及其分布规律》、《中国东北草场的研究》等论文。与杨衔晋共同主编有《黑龙江省野生经济植物图志》,合著有《小兴安岭木本植物》,主编《黑龙江树木志》。周以良,1922年12月出生于天津。l 941年9月,考入北京辅仁大学生物系,1946年转入清华大学。1947年,蒋家王朝濒临崩溃。当时,周以良一一姻女友(系国民党中央政府外交部副部长之妹)竭力劝他去美国留学。周以良只要同意,就能飞往大洋彼岸。然而,周以良的心里早已埋下了对即将诞生的新中国的向往。他决心要用自己之所学,为新中国建设服务。1949年,周以良从清华大学毕业后,主动要求到祖国的东北工作。从此,他开始了在植物王国的沃土上耕耘、奋斗的生涯。50年代初,美丽富饶的长白山,在年轻的共和国的资源版图上还是一块空白。为了填补这块空白,为了打开这座植物资源宝库的大门,我国著名植物学家刘慎谔教授组织了中国第一支对长自山进行植物资源考察队。周以良便是这支考察队的队员。在长白山莽莽林海中进行科学考察,那工作生活之艰辛,是常人难以想象的。白天,他身背30多斤重的行装,在深山密林中艰难跋涉。晚上,用茅草和树枝搭成小棚,把上半身藏在草棚里,下半身露在外面……经过一个多月的深山考察,周以良丰收了。他采撷了大量各种各样的植物标本。后来,他在《植物分类学报》上发表了《中国东北鬼笔菌属的研究》和《中国东北三孢锈菌属的研究》两篇论文,首次澄清了我国在这两个属类植物在命名上的混乱。他还发现了一些新种类,这些新种类,引起国内外同行学者的关注,从而开创了我国学者研究东北低等植物的新时期。由他主编出版的《小兴安岭木本植物》,学术价值极高,是我国学者撰写的第一部有关东北森林植物与植被的专著。40多年来,周以良的足迹,踏遍了东北三省的山山岭岭,在那峰峦起伏的大小兴安岭、张广才岭、老爷岭的绿色森林海洋中,都溶有他的汗水和心血。至于忍受东北林区“小咬”、瞎蠓、蚊子三班例”的攻击,对他来说,巳属家常便饭了。l 985年冬,一次周以良教授深入大兴安岭林区考察,不慎踩进冰水中。时值隆冬,漫天飞雪。他从冰水里拔脚上岸,身体瑟瑟发抖。考察队员们劝他回去,可他往湿透的鞋上套上毡靴,又继续带着大家考察……在植物分类学这个领域,周以良教授是鹿蹄草和杨柳科的权威。1950年,他在长白山发现第一棵鹿蹄草新种开始,半世纪发现了15个薪种,占我国产此类植物的三分之一。为了查清中国柳树和鹿蹄草资源,他走遍了中国的鹿蹄草主要分布区。l983年,植物学界将他发现的新植物正式以他的姓氏命名为“周氏鹿蹄草”。用一个人的姓氏给一种植物命名,在周以良教授之前,获此殊荣的学者不多,和他的同代学者中,获此殊荣的就仅有他自己一人。植物分类,是一项及其艰苦、细致、长期的工作。它要经过野外考察、室内观察、查询资料等多方面的综合研究之后,才能确定一种植物的种属。半世纪以来,周以良教授的足迹遍布东北的森林、草原、沼泽。我国主要植物分布地区,都留下他的身影。他共采集了一万多号植物标本,在拿面系统地研究基础上,先后发现了72种新植物。这些新植物,不仅极大地丰富了我国植物种类植物区系,而且受到国内外植物分类学界的普遍承认。它们填补了国内外植物资源的空白。周以良教授提出的“三江平原次代表我国参加国际学术会议。1981年,他代表我国赴日本参加了第17届国际林联世界大会;1982年9月,他代表我国赴意大利出席了联合国粮食组织国际杨树委员会31属执委会;l987年8月,他代表我国赴芬兰参加国际林联北方森林经营与管理会议;1987年9月,他在哈尔滨主持国际林区草地学术会议,他在参加以上一系列学术会议上,每次都宣读了学术价值极高的重要论文,为社会主义扭国多次争得了荣誉。周以良教授认为,植物学的研究,一是发现植物生长的规律、分布特点、蕃衍史;二是开发利用植物的价值,利用资源的特有生长规律,为生产生活服务。而后者尤为重要。60年代初,我国正值“三年困难”时期,周以良就进行用野生植物代食品的研制工作。他研制的蕨菜根制淀粉、东风草和小球藻等代食品,在社会上引起轰动,为党和人民在共度难关中作出了贡献。1964年,周以良发表的《中国东北中部平原植被的主要类型及其分布规律》、《中国东北东部山地主要植被类型的特征及其分布规律》等论著,提出了对植被资源开发利用,为生产服务的独特观点,引起有关部门的重视。“文化革命”后,周以良教授重点进行立体开发利用植被的研究,取得了重大突破。他的《中国东北的植被》、《中国东北草场的研究》、《松嫩草原植被的特点及其开发利用途径》等论著,为合理开发利用植被资源提供了重要的科学依据,具有重要的实用价值。1986年,周以良教授主编的《黑龙江树木志》出版后,我国一些著名林学家评价说:“《黑龙江树木志》充实与发展了前人的研究成果,提出许多独到的学术见解,是一部科学性、系统性强,适用性广的树木学专著,达到国内外先进水平。”该著被评为林业部科技进步二等奖。周以良教授提出的《三江平原次林合理经营与立体开发试验》的方案,得到美国、日本、加拿大、芬兰、印度等国专家的重视。他们来到东北林业大学,对周以良教授的方案进行了系统的考证,并给予很高的评价。日本专家还提出与他进行合作的愿望。对他承担的这个科研项目,正在进行全面的总结、三鉴定。其中,有两部分已鉴定为“达到国内同类研究的先进水平”。此外,他主持的“小兴安岭植被及植物资源的研究”的科研项目中的《伊春林区植被及植物资源》的研究.经专家组鉴定为“居国内领先地位,具有国际同类研究八十年代先进水平”。除上述科研项目外,从1986年起,周以良教授还承担并完成了国家自然科学基金项目《三江平原天然次生林生态系统能量流动的研究》、中国科学院项目《中国煎被》和地方项目《白桦种群生态的研究》、《小兴安岭植被及植物资源的研究》等。其中,《中国植被》中的《黑龙江省l/50万植被图与植被区划》,经专家鉴定为:“属于国内先进水平,其中在揭示与表达大兴安岭与小兴安岭山地植被分布规律和分异规律的深度上具有国际水平”;而《小兴安岭植被及植物资源的研究》,则被专家鉴定为:“居国内领先地位,具有国际同类研究八十年代先进水平”。1983年,周以良教授从东北林业大学副校长的职位上退下来。一时间,议论纷云。有人不理解,也有人疑惑。然而,他却说:“自己年岁大了,应该让给年轻的去干。我退下来之后,全力从事植物学的研究工作,发挥所长,对党的事业更有利。”他对名利看得很轻。l 985年,某林场发现了一种奇特的松树,请周以良教授云鉴别。他闻讯立即前往,不但鉴别了奇松,还撰写了论文。当论文发表后,人们惊讶地发现,那论文的署名不是周以良,而是最先发现奇松的人。还有一次,周以良教授参与了对辽宁省某县的植被、植物资源考察工作。而后,负责写考察论文的两个同志向他提交了论文。他发现论文没有把问题的实质阐述明白,就亲自动手,重新写好论文,并以那两个同志的名字署名发表。后来,这篇论文获辽宁省科技进步二等奖。象这祥不为名不为利的事还有许多。他那种甘当人梯的广阔胸怀令人赞叹!周以良教授在森林植物学上的贡献卓著,为国内外学术界所公认。他一贯重视多层次地培养专业人才,特别是把培养高水平的学术带头人作为自己对国家的重要贡献。他先后培养指导博士研究生12名、硕士研究生16名。其中,博士生在读期间就有10人次应邀赴国外出席国际学术会议宣读论文,博士生毕业论文多篇在国内学术刊物上发表,有三位博士生被破格晋升为副教授,有的荣获“中国科协青年科技奖力、“霍英东教育基金会青年教师奖”和“有突出贡献的中国博士学位获得者”等科技奖励或荣誉称号。周以良教授领导的研究群体人才济济,梯队结构合理。他作为东北森林植物学研究的奠基人和学术带头人所创立的森林植物学科,被国家确定为全国重点学科。由于周以良教授对国家做出了重大贡献,他连续八年被评为哈尔滨市劳动模范,两次被评为黑龙江省劳动模范和黑龙江省科技精英,荣获全国文教战线先进工作者及全国归侨、侨眷优秀知识分子等称号。周以良把自己的一生溶进了莽莽苍苍的森林事业,自已则成为~棵挺立其中的青松和科学大树,把累累硕果不断撒向祖国的大地。2005年12月5日在哈尔滨逝世,享年84岁

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奔跑小猪mm

从公开信息得知,郇真副研究员是新中国成立以来继苏步青院士之后第二位以独立作者的身份在被数学顶刊《Acta Mathematica》上发文的中国内地学者。

266 评论

我有个性

有点思维逻辑被打乱的感觉……不了解他的爷爷,,这是个疑问

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