中國三所高校發(fā)表2篇Science 和1篇Cell

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《自然》(Nature)、《科學(xué)》(Science)和《細(xì)胞》(Cell)作為目前國際上最頂尖的學(xué)術(shù)期刊，每期發(fā)表文章數(shù)量都很少，發(fā)表文章基本也代表了相關(guān)領(lǐng)域的頂尖研究成果。

2017年6月16日，來自中國三所高校的最新研究成果分別發(fā)表在最新的Science和Cell上，其中中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和中山大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)各發(fā)表一篇Science，北京大學(xué)等研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合發(fā)表一篇Cell。本期我們就一起來看看中國科學(xué)家發(fā)表的這三篇頂尖論文。

中科大潘建偉團(tuán)隊(duì)Science發(fā)表量子糾纏重大成果

中國科學(xué)院院士潘建偉

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)利用“墨子號”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星首次實(shí)現(xiàn)了千公里級的量子糾纏。在這項(xiàng)具有里程碑意義的研究中，衛(wèi)星將處于糾纏態(tài)的光子發(fā)送到相距超過1200千米遠(yuǎn)的地面基站(青海德令哈站和云南麗江高美古站)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過此前144千米的傳送距離，為更遠(yuǎn)距離的量子通信打下了基礎(chǔ)。這項(xiàng)工作以封面論文的形式刊登在6月16日出版的《科學(xué)》(Science)上。

“中國已經(jīng)領(lǐng)跑量子通信”，沒有參與這項(xiàng)工作的日內(nèi)瓦大學(xué)物理學(xué)家Nicolas Gisin評價(jià)道，“這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明全球量子通信是可行的，而且將在不久的將來實(shí)現(xiàn)。”

想要建立安全的全球范圍量子通信網(wǎng)絡(luò)，唯一可行的方案就是從太空中發(fā)送量子密鑰，然后將其分發(fā)到百十公里遠(yuǎn)的地面節(jié)點(diǎn)。以中國古代哲學(xué)家名字命名的“墨子”號衛(wèi)星，重達(dá)600千克，2016年被發(fā)射到近地軌道，而這只不過是投資達(dá)10億美元的太空量子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(QUESS)的排頭兵。

墨子號攜帶了一系列裝配好的激光器和晶體，它們可以產(chǎn)生成對的糾纏態(tài)光子，并將其分離，分別傳輸?shù)叫l(wèi)星視線范圍內(nèi)的不同地面基站。在最近的測試中，這三個(gè)基站分別坐落在德令哈市、烏魯木齊市和中國遙遠(yuǎn)南部城市麗江，其中德令哈市和麗江市的地理距離達(dá)到1203千米，這大踏步地提高了糾纏光子傳輸距離的記錄。

目前這套系統(tǒng)仍然需要進(jìn)一步的完善，因?yàn)槟壳皥?bào)道的墨子號和基站間的信號傳輸速度不足以維持實(shí)用的量子通信。墨子號每秒發(fā)射約600萬對糾纏態(tài)光子，但是大約每秒只有一對可以既通過大氣層又被地面基站上的聚光望遠(yuǎn)鏡接收到。潘建偉是這個(gè)項(xiàng)目的領(lǐng)導(dǎo)者，他自2003年以來一直在推進(jìn)和籌措這個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。他將這個(gè)成就比作探測月球上一根火柴發(fā)出的單個(gè)光子。

潘建偉認(rèn)為，墨子號傳輸糾纏態(tài)光子的效率比“最好的通信光纖高萬億倍”，“我們做的工作是缺少墨子號就不可能做到的，而且未來5年，太空量子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目會發(fā)射更多的量子通信實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。”論文鏈接：

http://science.sciencemag.org/content/356/6343/1140

中山大學(xué)張杰鵬教授團(tuán)隊(duì)發(fā)表一篇Science

中山大學(xué)長江學(xué)者、杰青張杰鵬教授

6月16日，中山大學(xué)張杰鵬教授研究組在Science發(fā)表論文"Controlling guest conformation for efficient purification of butadiene"，報(bào)道了配位聚合物多孔材料設(shè)計(jì)、合成、氣體吸附和相關(guān)機(jī)理的研究成果。

為了使產(chǎn)品或原料達(dá)到足夠高的純度，工業(yè)界需要花費(fèi)大量時(shí)間與成本進(jìn)行化學(xué)混合物分離。工業(yè)能耗大約占人類社會總能耗的三分之一，其中化學(xué)混合物分離的能耗大約占工業(yè)能耗的二分之一。工業(yè)常用的分離純化技術(shù)主要是蒸餾和溶劑吸收，不僅高能耗而且對環(huán)境損害很大。例如，作為幾種最大宗的化工產(chǎn)品/原料，乙烯、丙烯和1,3-丁二烯，需要使用低溫高壓或溶劑萃取精餾，將其與分子量相似的碳?xì)浠�合物副產(chǎn)物分離。基于客體分子的尺寸、形狀、極性和極化率等特性的差別，多孔材料可以對混合物中各組分產(chǎn)生差異性吸附。但是，現(xiàn)有多孔材料對重要工業(yè)混合物的吸附選擇性偏低，仍難以在溫和條件下進(jìn)行高效的分離純化。

張杰鵬教授與合作者致力于配位聚合物多孔材料的設(shè)計(jì)、合成、氣體吸附和相關(guān)機(jī)理研究，近年來取得了系列進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)不但發(fā)展了原位X射線單晶衍射、原位光譜表征和計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對吸附分離的機(jī)理和行為進(jìn)行解釋和預(yù)測，還提出多種策略用于精確調(diào)控、提高，甚至是“反轉(zhuǎn)”氣體吸附選擇性，以獲得更好的分離效果。

該研究工作由張杰鵬教授研究團(tuán)隊(duì)獨(dú)立完成。中山大學(xué)廖培欽博士(2016年畢業(yè)于中山大學(xué))、副研究員為第一作者，張杰鵬教授為通訊作者，共同作者還有黃寧宇(2016級研究生)、張偉雄副教授以及陳小明院士。該工作得到了科技部973計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃、杰出青年基金、面上項(xiàng)目、以及中山大學(xué)的大力支持。論文鏈接：

http://science.sciencemag.org/content/356/6343/1193

北京大學(xué)張澤民研究組等發(fā)表一篇Cell

北京大學(xué)****入選者、長江學(xué)者張澤民

6月16日，北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院BIOPIC中心、北京未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心張澤民研究組，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京世紀(jì)壇醫(yī)院暨北京大學(xué)第九臨床醫(yī)學(xué)院肝膽胰外科彭吉潤研究組，以及美國AMGEN公司的歐陽文軍研究組在Cell雜志發(fā)表了題為“Landscape of infiltrating T cells in liver cancer revealed by single-cell sequencing”的研究論文，首次在單細(xì)胞水平上描繪了肝癌微環(huán)境中的免疫圖譜。

張澤民研究組與首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京世紀(jì)壇醫(yī)院暨北京大學(xué)第九臨床醫(yī)學(xué)院肝膽胰外科彭吉潤研究組及美國AMGEN公司的歐陽文君研究組深入合作，在單細(xì)胞水平對肝癌腫瘤微環(huán)境中T淋巴細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組及T細(xì)胞受體(TCR)序列進(jìn)行了綜合分析，完成了超過5000個(gè)T細(xì)胞的單細(xì)胞測序數(shù)據(jù)。基于生物信息學(xué)分析，通過對T細(xì)胞進(jìn)行亞群分類、發(fā)展軌跡分析及比較不同亞群中T細(xì)胞克隆的分布，該研究探索了不同亞群之間的關(guān)系，鑒定每個(gè)亞群特異的基因表達(dá)，揭示了腫瘤中的T細(xì)胞在功能、分布和發(fā)展?fàn)顟B(tài)方面和其他部位的T細(xì)胞截然不同。

該項(xiàng)工作是國際上首次大規(guī)模針對腫瘤相關(guān)T細(xì)胞的單細(xì)胞組學(xué)研究，提供了極有價(jià)值的數(shù)據(jù)資源，為多角度理解肝癌相關(guān)的T細(xì)胞特征奠定了基礎(chǔ)。該項(xiàng)工作的數(shù)據(jù)積累、科學(xué)發(fā)現(xiàn)和理論推演有望促進(jìn)已有的免疫治療方案在肝癌中的臨床應(yīng)用，并有助于發(fā)現(xiàn)有效的針對肝癌治療免疫治療靶點(diǎn)，進(jìn)而加速創(chuàng)立新的肝癌免疫療法。同時(shí)，該項(xiàng)工作也為腫瘤免疫的圖譜勾畫作出了范式，為今后對其他腫瘤開展類似的研究及各類腫瘤免疫的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。

北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院BIOPIC中心博士后鄭春紅，博士研究生張園園、郭心怡，前沿交叉研究院博士研究生鄭良濤，北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部博士研究生郭化虎和美國AMGEN公司博士后Jae-Kwang Yoo為該論文的并列第一作者。北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院BIOPIC中心、北京未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心張澤民，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京世紀(jì)壇醫(yī)院暨北京大學(xué)第九臨床醫(yī)學(xué)院肝膽胰外科彭吉潤，以及美國AMGEN公司的歐陽文軍為該論文的共同通訊作者。該項(xiàng)研究得到了北京未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金以及北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心的資助。論文鏈接如下：

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867417305962

(來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中山大學(xué)和北京大學(xué)新聞網(wǎng))