Review

Nano-oncology revisited: insight on precise therapeutic interventions of tumor

重新审视纳米肿瘤学：肿瘤精准治疗进展与挑战的见解

本综述分析了纳米肿瘤学的研究现状和发展趋势，探讨了纳米肿瘤学发展中面临的困难和挑战，总结了未来纳米肿瘤学研究的重点领域。文章指出，通过动态整合多阶段肿瘤靶向、利用人工智能优化纳米颗粒设计、开发基于患者特异性的个性化纳米药物等策略，有望突破当前临床转化瓶颈。强调了多学科交叉融合对推动纳米药物从实验室走向临床应用的重要性。

Lesheng Teng, Ye Bi, Xiaofang Xing, Gang Yao

Review

Supramolecular macrocyclic artificial ion channels for biomedical applications

小小分子，在构建离子通道中的大作用！

本文综述了受生物离子通道启发、基于大环分子（环糊精、冠醚、柱芳烃等）构建的生物启发性人工离子通道（AICs）的最新进展。文章系统梳理了AICs的分子设计、离子传输性能及其在抗菌、抗癌、生物传感和离子通道病治疗中的生物医学应用，并指出当前面临的稳定性、选择性和临床转化等挑战。其意义在于为开发新型AICs提供理论依据与设计思路，推动其在精准医疗中的研究应用。

Yamin Liu, Dao Shi, Bowen Li, Yimin Jin, Daishun Ling, Fangyuan Li

Review

Gene circuit-based sensors

无细胞生物传感器：开启安全、快速、便携检测的新纪元

本文全面综述了基于合成生物学基因电路的生物传感器前沿进展，着重探讨了无细胞系统（Cell-Free System, CFS）在构建高灵敏度、便携式生物传感器中的设计原理与应用。文中阐述了无细胞传感技术相较于传统全细胞系统在检测灵敏度、响应速度及常温存储稳定性等方面的优势。详细总结了其在病毒、细菌、核酸和小分子检测等方面的应用。该技术为现场快速检测、个性化医疗和环境监测提供了新思路。

Xinyue Guo, Min Li, Xiaolei Zuo

Review

Nanoscale synthetic biology with innovative medicinal applications

当纳米技术遇上合成生物学：精准调控生命活动的“纳米医生”来了！

本综述系统阐述了纳米载体高效递送CRISPR/Cas9、mRNA等基因工具至靶细胞的新策略，并创新性提出“纳米-生物组装系统”，通过融合合成生物学与纳米技术，显著提升治疗的靶向性与可控性，克服了免疫清除与脱靶效应等瓶颈。纳米合成生物学（NSB）推动了可编程药物递送与免疫细胞重编程等精准医疗范式革新，为攻克癌症、自身免疫病等重大疾病提供了全新的工程化解决方案，标志着生物医药进入“纳米级生命调控”时代。

Jingsen Ji, Longsong Li, Weisheng Guo, Jing Zhang, Yuying Yao, Haoting Chen, Fangling Liao, Zhaokui Jin, Lu Liu, Jiang Ouyang, Xing-Jie Liang 

Article

Intranasal delivery of rotigotine to the brain for treating Parkinson’s disease

鼻内递送罗替高汀：帕金森病脑部治疗新途径

本研究设计了一种基于PEG-b-PPG-b-PEG和罗替戈汀的纳米给药体系，结合鼻腔注射的给药方法，一方面验证了纳米药物经鼻给药的普适性，克服了游离药物生物利用度低的限制；另一方面也证明相比于静脉注射，鼻内给药后脑内药物积累浓度更高，在改善帕金森疾病症状方面优势突出。这种基于PEG-b-PPG-b-PEG负载药物的方法被认为是一种临床可行的帕金森神经保护策略，有望为难以跨血脑屏障的药物提供一种通用的递送方法，为基于PEG的纳米载药体系的临床转化奠定实验基础。

Dandan Kou, Keyang Xu, Jiahui Yin, Ning Wang, Ruru Zhang, Jianfeng Zeng, Mingyuan Gao

Article

Tumor suppressor protein-inspired peptide for siRNA delivery and synergistic cancer therapy

一石二鸟！功能肽递送siRNA的双路径治癌新策略

本研究设计了一种基于功能化肽的自组装纳米颗粒，用于递送靶向PLK1基因的siRNA，以协同抑制肿瘤细胞生长。实验表明，该纳米颗粒入胞后可高效沉默PLK1基因的表达，并在体外与体内均展现出显著的抗肿瘤效果和协同促凋亡作用。该策略通过同时破坏G1期和G2/M期细胞周期进程，为发展多靶点协同的癌症治疗提供了新思路。

Julien Milon Essola, Haiyin Yang, Wenjing Liu, Abid Hussain, Abid Naeem, Huining He, Stefan Barth, Zhuoran Wang, Kelong Fan, Mengjie Zhang, Mengliang Zhu, Xing-Jie Liang, Yuanyu Huang

Perspective

Terahertz's silent revolution in physics, engineering, and life science: Beyond the spectrum

太赫兹在物理学、工程学与生命科学领域的静默革命：超越光谱的疆界

太赫兹技术正通过融合非电离辐射与分子级灵敏度及材料穿透能力，彻底革新光子学、生物医学和通信领域。超材料、自适应天线及人工智能驱动系统的突破性进展，有效解决了历史性的发射效率与大气衰减难题，从而实现安全的高容量网络和精密生物医学应用。可重构波束成形与混合信道模型提升了无线可靠性，而超灵敏生物传感器与神经调控技术则为神经退行性疾病及精神障碍开创了无创诊断与治疗新路径。太赫兹技术在分子传感与神经调控的双重作用，建立了闭环“检测-治疗”范式，实现了材料科学与神经科学的跨界融合。尽管临床应用优化与混合系统可扩展性仍存挑战，但其探测载流子动力学、蛋白质相互作用及神经回路的能力，使太赫兹技术成为6G网络、个性化医疗与脑机接口的通用平台。通过融合物理感知工程与生物洞察，太赫兹技术突破传统边界，为医疗健康、安全连接及工业创新提供变革性解决方案。

Yuankun Sun, Shaomeng Wang, Yubin Gong

Review

Manipulation of encapsulated plasmons in solids for photonic applications

把“等离激元”装进固体：一文看懂嵌入式等离激元如何助力集成光子学应用

本综述系统梳理了嵌入式等离激元的制备方法、调控机制及其在光子器件中的应用。作者首先总结了在固体中合成等离激元的常用方法，包括离子注入、飞秒激光直写诱导等；继而围绕形貌重构、材料本征参数调控与异质结动态耦合三条主线，阐明了如何调节固体中等离激元的共振与非线性响应；最后展示了其在超快全光开关、光电探测与太阳能电池中的应用。文章阐述了嵌入式等离激元兼具稳定性和可调性的特点，为高集成度、宽谱段的光子应用提供了一条可靠途径。

Rang Li, Chi Pang, Xiaoli Sun, Kambiz Jamshidi, Shengqiang Zhou, Feng Chen

Review

Symmetries and integrable systems

洞察宇宙的通用语言：对称性如何塑造可积系统的奇妙世界

文章系统综述了对称性在可积系统中的作用，重点介绍了李点对称、递归算子、非局部对称、达布变换等方法在（1+1）维和（2+1）维可积系统中的应用，并引入“任变量”扩展了超对称理论。文章指出对称性方法可用于构造精确解、守恒律及高维可积模型，并提出了任-可积与任-对称可积系统的新理论框架。这一研究深化了对可积系统结构的理解，扩展了对称性方法的适用范围，为描述任意子物理等前沿问题提供了新的数学工具与理论可能。

Sen-Yue Lou, Bao-Feng Feng

Article

Experimental realization of orbital angular momentum multiplexed four-beam quadrature squeezing

轨道角动量多路四束正交压缩的实验实现

量子压缩可以降低量子噪声，在量子通信和量子精密测量等领域都具有重要的意义。我们构建了具有双泵浦结构的级联四波混频过程，并结合轨道角动量复用技术，在实验上产生了九套四光束正交压缩量子关联。此外，我们还制备了轨道角动量叠加模式下的四光束正交压缩。我们的方案为产生高容量多光束量子关联提供了一种有效的方法。

Jiabin Wang, Yanbo Lou, Huanrong He, Shengshuai Liu, Jietai Jing

Article

Nonreciprocal entanglement in cavity magnomechanics exploiting chiral cavity-magnon coupling

手性腔磁耦合助力非互易量子效应研究

本工作基于新颖的腔磁力系统研究了非互易量子纠缠效应。系统包含一个环形微波腔，其同时支持一对分别按照顺时针和逆时针环行的微波腔模。此外，微波腔内放置一钇铁石榴石（YIG）小球，其同时支持磁振子和形变振动模式。研究表明，利用腔与磁振子的手性耦合机制，通过对两个环行腔模分别施加驱动，系统多组分之间可实现非互易的量子纠缠。该工作在基于磁振子的抗噪量子信息处理，及信道复用量子隐形传态方面具有潜在的重要应用。

Zhiyuan Fan, Xuan Zuo, Haotian Li, Jie Li

Perspective

Dynamics of collision-induced energy transfer

原子分子间的暗流涌动

化学反应的本质是原子分子碰撞时能量流动驱动原子重新组合的结果。本文综述了气相分子以及气相分子与固体表面之间碰撞诱导能量转移动力学的研究进展，介绍了低温碰撞中量子共振和分子取向调控的能量转移路径，以及原子在金属、石墨烯、半导体等表面散射以电子-空穴对激发、声子耦合或带间电子跃迁的不同能量耗散机制。这些特别的量子效应、立体动力学及非绝热动力学机制，为化学反应精准调控和催化剂设计提供理论依据，促进实验与理论的深度协同创新。

Bin Jiang, Cunfeng Cheng, Dongzheng Yang, Hua Guo, Daiqian Xie, Xiangjian Shen

Review

Metal chalcogenides as ion-exchange materials for the efficient removal of key radionuclides: A review

金属硫属化物离子交换材料高效捕获放射性核素

随着核能快速发展，放射性废物的安全有效处理成为亟待解决的环境挑战。特别是含有Cs⁺、Sr²⁺、UO₂²⁺等放射性离子的废水，对生态环境和人类健康构成长期威胁。传统吸附材料在处理强酸性、高辐射的核废液时往往力不从心。本文系统总结了金属硫属化物离子交换材料（MCIEs）在这一领域的最新研究进展，包括材料设计、性能评估、机理阐释，为放射性核素的高效捕获提供了重要指导。

Junhao Tang, Meiling Feng, Xiaoying Huang

Review

Single-cell epigenomics and proteomics methods integrated in multiomics

单细胞“多组学透视镜”：揭开生命运行的暗码

细胞是生命的基本单元，但即使基因相同，不同细胞在功能和命运上仍存在差异，这被称为“细胞异质性”。传统研究多观察群体平均状态，难以捕捉单个细胞特征。近年来，单细胞多组学技术兴起，能同时解析单细胞中的基因调控信息（如DNA甲基化、染色质可及性、组蛋白修饰）及蛋白质水平，全景描绘细胞状态。这类方法不仅揭示了细胞命运的分子机制，还为癌症、神经退行性疾病等研究提供新思路。随着高通量和空间组学发展，单细胞多组学有望推动精准医学和疾病早期诊断。

Haiyue Bi, Xiaocheng Weng

Article

State-to-state reactive dynamics of H+HD→H₂+D at 2.20 eV

基元反应产物的高清影像：H+HD 反应在2.20 eV时的态-态动力学

本研究采用交叉分子束技术，结合近阈值 1+1′（真空紫外 + 紫外）激光电离与时间切片速度成像方法，在 2.20 eV 碰撞能下探究 H+HD→H₂+D 反应的态-态动力学。实验获得高分辨率态-态微分截面，清晰观测到 H₂ (v′=0, j′=10) 与 H₂(v′=1, j′=5) 等振-转态的前向快速振荡结构，并发现H₂ (v′=0) 产物转动布居受核自旋统计影响显著，分析表明前向振荡结构主要由 J≈36 的分波干涉贡献。该成果为氢交换反应的量子动力学机制提供重要实验证据，进一步推动了微观化学反应动力学研究。

Shihao Li, Yiyang Shu, Zhibing Lu, Chang Luo, Yuxin Tan, Wentao Chen, Xueming Yang, Xingan Wang

Article

Comprehensive understanding of fluorination-performance relationship: The best-performed A-D-A-type acceptors

氟元素点石成金：提升有机太阳能电池效率的分子魔法

有机太阳能电池因轻薄、柔性、可溶液加工而被视为未来清洁能源的重要方向，但其效率瓶颈长期难以突破。本文作者通过系统研究氟化策略在分子设计中的作用，合成了一系列新型A-D-A型受体材料，揭示了氟原子数目与能级、堆积方式、能量损失之间的内在关系。研究发现，合适数目的氟取代（ZITI-N-6F）可实现电荷高效生成与低能量损失的平衡，这为未来高效有机光伏材料的设计提供了思路。

Yuanyuan Jiang, Wenli Su, Wenxuan Wang, Feng Liu, Wuyue Liu, Shengjie Xu, Wenkai Zhang, Jianhui Hou, Xiaozhang Zhu

Article

Tetraphenylethylene-based giant emissive hexagonal metallaprisms for biomolecule sensing

棱柱状发光金属笼的构筑—用于不同生物分子的荧光检测

本文设计并高效构筑了一类棱柱状发光金属笼，由于这类金属笼带有12个正电荷，它们可以通过静电相互作用与带负电荷的生物分子相互作用，进一步改变它们的发光特性。对于生物大分子DNA，金属笼会嵌入到其沟槽内，形成紧密聚集体，从而抑制四苯基乙烯分子的自由旋转，增强金属笼的发光性能。然而，对于生物小分子(ATP、ADP或AMP)，其较小的尺寸有利于在金属笼空腔内的进出，通过其静电作用提高电子转移效率，从而淬灭金属笼的荧光。本研究不仅为巨型发光金属笼用于生物传感提供了一种新的途径，而且针对大尺寸金属笼的结构拓展与功能探索提供了新的思路。

Chaoqun Mu, Yali Hou, Zeyuan Zhang, Haifei Liu, Chenxing Guo, Mingming Zhang

Article

Detection of antibiotic-resistance genes in bacterial pathogens using a Cas12a/3D DNAzyme colorimetric paper sensor

可编程Cas12a/3D DNAzyme纸质传感器让耐药菌基因“显色”现行

本研究设计了比色法 Cas12a / 3D DNAzyme 纸传感器，用于快速检测临床样本中的关键抗生素抗性基因。该传感器整合 Cas12a 系统的特异性信号触发功能与3D DNAzyme的纸基非共价附着特性，构建高生物活性传感器。其可在 90 分钟内以飞摩尔级灵敏度检测 NDM-1，结果能通过肉眼或智能手机读取；所用 CRISPR-Cas12a 探针高度可编程，可按需检测其他基因与病原体。该传感器操作简易、适配社区监测，适用于资源有限的发展中国家，为抗生素抗性基因检测提供有价值工具，助力全球对抗传染病。

Hua Gao, Yanan Li, Yaqiong Li, Ke Qu, Kaixiang Zhang, Jinghong Li

Perspective

Towards the generation of polycarpic perennial rapeseeds

多年生油菜的创制蓝图

近年来，多年生作物已成为农作物育种领域的新兴前沿方向，非常适合在坡耕地以及丘陵山区等低产田中应用，为扩大我国耕地面积、助力农业绿色发展提供重要支持。本文提出了一种全新的多年生作物从头设计方案。

Dong Zhai, Xiao-Li Liu, Xiang Bao, Zhi Zhu, Yan-Fei Mao, Jia-Wei Wang

Article

Rice NADP-dependent malate dehydrogenase gene OsMDH8.2 is involved in heat tolerance

水稻如何像玉米一样耐高温？——探秘作物进化的神奇路口

在全球气候变暖的背景下，高温频繁发生，培育耐高温优质水稻品种已成为焦点。苹果酸脱氢酶参与三羧酸循环循环、乙醛酸循环等呼吸代谢，还能诱导氨有机物合成缓解胁迫。扬州大学吴云飞副教授和蒋敏副研究员合作在如何提高水稻耐高温研究方面取得进展。研究团队成功筛选到一个NADP依赖型苹果酸脱氢酶基因能够加强乙醛酸循环途径，降低光呼吸，缓解高温胁迫损伤，为农业生产应对气候变化提供了新的策略。

Min Jiang, Zhang Chen, Ebenezer Ottopah Ansah, Wangmenghan Peng, Lifeng Huang, Fei Xiong, Peng Li, Gynheung An, Wenfei Wang, Yunfei Wu

Perspective

Intratumoral microorganisms and artificial antitumor bacteria

基于瘤内微生物及合成生物学技术的新型癌症诊疗方法 

瘤内微生物已在多种类型的肿瘤中被发现，它们显著影响肿瘤进展和抗肿瘤治疗的效果。考虑到瘤内微生物在肿瘤发展中的重要作用，基于活菌的新型治疗和诊断方法越来越受到肿瘤学领域的关注。除野生型外，也可以通过合成生物学技术对细菌进行编程，以增强其时空可控性。因此，一旦完善，肿瘤内微生物可以与免疫治疗或其它强大的抗肿瘤药物联合使用，并可能开启下一代精确癌症诊断和治疗。

Wenna Li, Xiaotu Ma, Xiao Zhao

Commentary

Soil phosphorus regulates summer CO₂ flux response to air temperature in nitrogen-poor northern permafrost ecosystems

土壤磷有效性调控冻土区碳循环

气候变化显著影响全球陆地生态系统，尤其是北方冻土区的碳循环过程。基于对冻土区长期观测数据的再分析，本研究发现土壤磷含量在调控冻土区夏季碳通量过程中起着重要作用。这一发现完善了冻土区碳循环的养分调控机制，为冻土区碳循环的准确预测提供了科学依据。

Muhammed Mustapha Ibrahim, Enqing Hou

Review

Protein neddylation in lung tumorigenesis: Target validation and targeted therapy

靶向“泛素化的亲兄弟”：肺癌治疗中的“去拟素化”新方向—neddylation通路的抑制剂研究进展

本文系统总结了针对neddylation通路关键酶（E1、E2、E3）的多种小分子抑制剂在肺癌中的作用。重点分析了E1抑制剂MLN4924、TAS4464及新型化合物HA-1141的抗肿瘤作用与局限性，同时也介绍了靶向E2/E3的HA-9104、Gossypol及DCN1抑制剂等的机制和前景。研究表明，通过抑制neddylation可有效阻断CRL E3泛素连接酶活性，进而稳定多种抑癌蛋白，诱导肺癌细胞凋亡、自噬及增殖抑制。尽管部分抑制剂仍处于临床前阶段，但该研究验证了neddylation作为肺癌治疗靶点的可行性和潜力，为未来靶向药物开发提供了理论依据。

Yawen Zheng, Hiroyuki Inuzuka, Wenyi Wei, Yi Sun

Article

Global photosynthetic capacity jointly determined by enzyme kinetics and eco-evo-environmental drivers

植物光合作用潜力的理解和模拟

本研究评估了酶动力学特性和生态环境因子对全球叶片光合作用潜力(V_c,max)变异的驱动作用。研究人员发现，只考虑酶动力学特性的经验统计模型解释了全球V_c,max的55%变异，而同时考虑酶动力学特性和生态环境因子的经验统计模型解释了全球V_c,max的78%变异。相比之下，最优理论模型只解释了全球V_c,max的67%变异，将土壤因子纳入最优理论模型中，可提升该模型对RuBisCO酶含量和V_c,max变异的预测能力。上述发现，为气候变化下陆地光合作用和碳循环的过程模型模拟提供重要理论基础。

Zhengbing Yan, Matteo Detto, Zhengfei Guo, Nicholas G. Smith, Han Wang, Loren P. Albert, Xiangtao Xu, Ziyu Lin, Shuwen Liu, Yingyi Zhao, Shuli Chen, Timothy C. Bonebrake, Jin Wu

Article

Inferring scalable productivity-related grassland functional diversity in combination with in-situ leaf spectra and Sentinel-2 data

从叶片到卫星：草地功能多样性与生产力关系的方法新突破

该研究在内蒙古锡林郭勒草原，通过构建叶片光谱-性状库，利用偏最小二乘模型，高精度反演了叶片功能性状，实现了112个草地物种、1664个个体、13种功能性状的无损、快速和低成本监测，突破传统地面样方调查用物种平均性状值代替该物种所有个体性状值计算群落功能多样性的限制，革新功能多样性地面样方调查方法；进一步结合Sentinel-2卫星数据，实现了功能多样性的区域成图，揭示了样方（1 m × 1 m）和样地尺度（30 m × 30 m）功能多样性与生产力的关系。研究结果强调了Sentinel-2卫星结合叶片光谱监测草地功能多样性的重要潜力，为草地生态系统的科学管理提供了技术支撑。

Yujin Zhao, Zhisheng Wu, Yanping Zhao, Zhaoju Zheng, Xiaoming Lu, Weicheng Sun, Yang Wang, Yongfei Bai

Perspective

Catastrophic shifts in large lake levels

世界大湖的陡涨陡落：新常态？

二十一世纪以来，世界大湖的旱涝急转等极端事件频发，对水生生态系统和人类社会及经济发展构成了严重威胁。在气候变化与人类活动的共同作用下，这看似罕见的剧烈变化正逐渐成为一种新的常态。相较于冰川，湖泊分布更为普遍，且更容易受到人类活动影响；因此，大力呼吁深入理解大湖流域的气候-流域-人类之间的多重作用机制，为从根本上增强大湖韧性及可持续性提供科学、技术和工程依据。

Yuanbo Liu, Jiquan Chen, Ge Sun, Ganlin Zhang, Jinchao Feng, Xingwang Fan

Review

Cation isotopes trace chemical weathering

碱（土）金属同位素是示踪化学风化的一把利剑

地表风化改变岩石圈、水圈和大气的化学成分，并通过消耗大气CO₂调节地表温度，从而维持地球的宜居性。碱金属和碱土金属离子长期被用以指示化学风化作用，但维度低、信息单一，导致陷入僵局。这些金属稳定同位素携带高维信息，飞速引领着化学风化研究的发展方向，但观点不一、争论不断。本文综述了Li、Mg、K、Ca、Rb、Sr和Ba等碱（土）金属同位素示踪化学风化的进展、各自的优点和缺陷及存在的问题，进而建议多种碱（土）金属同位素联用，以获得化学风化过程的全面可靠信息，有望为解决目前多个化学风化假说不自洽提供直接观测证据。

Long-Fei Gou, Fang Huang, Shouye Yang, Gangjian Wei, Zhi-Qi Zhao, Zhangdong Jin

Article

Spatial and seasonal dynamics of biogenic silica in a eutrophic marginal sea, the East China Sea

东海生源硅时空变化与控制过程

本研究基于在东海不同季节和区域的大量观测数据，系统分析了生源硅的分布特征及其影响因素。结果表明，水体生源硅浓度陆架高于陆坡、夏秋季高于冬春季，反映了不同环境条件（营养盐、温度、光照等）所驱动的硅藻生产力不同。此外，夏秋季水体中的生源硅储量与颗粒有机碳储量显著正相关，表明暖季硅藻固碳更强。该研究不仅揭示了高营养边缘海中生源硅的动态特征，也为理解海洋生物泵的硅-碳互作机制提供了重要依据。

Yating Li, Xinyuan Zhang, Danna Wang, Xin Liu, Kuanbo Zhou, Bangqin Huang, Minhan Dai, Zhimian Cao

Article

Mechanism of water-induced alterations to nanoscale pores: Implications from anhydrous versus hydrous pyrolysis

“水”样年华：促进页岩纳米孔隙演化、提高有机质转化率

本文系统探讨了页岩热演化过程中水的重要作用。水作为外源氢不仅能显著提高有机质的转化率，而且能抑制有机质的热演化进程。另一方面，水通过抑制含氧官能团之间的缩聚或产生氢氧自由基氧化有机组分等方式显著提高有机酸产率。含水热解体系纳米孔隙的增加与有机质反应方式和有机酸溶蚀作用密切相关。这些认识为理解陆相页岩纳米孔隙非均质性与页岩油差异性富集提供了全新视角，同时为中低熟页岩油原位改造提供理论借鉴。

Pengpeng Li, Shixin Zhou, Quanyou Liu, Jing Li

Article

Global patterns and drivers of dissolved organic matter across Earth systems: Insights from H/C and O/C ratios

在分子水平的视角下，理解溶解有机物的全球分布及潜在驱动因素

溶解有机物（DOM）无处不在，是包含成千上万种不同分子的复杂集合，其化学特性有助于我们了解全球碳的命运。然而，对于DOM的分子特征及其在地球系统和气候中的潜在机制的全面研究仍在进行中。在此，我们通过汇编来自317项研究的2995个样品，涵盖了从热带到苔原气候区的水域、陆地、植物、石油和大气系统，使用两种丰度加权平均指数（即H/C和O/C比率）对DOM的分子特性进行了综合分析。水体（H/C = 1.15 ± 0.005）和陆地（H/C = 1.20 ± 0.010）的氢/碳比平均低于其他系统，而其氧/碳比则介于植物系统和大气系统之间。在水体和陆地系统中，DOM的氢/碳比在陆地到海洋的连续栖息地中变化范围最大，一般表现为雪 > 冰川 > 海洋 ≥ 淡水/土壤 > 地下水。氢/碳比沿纬度梯度呈可预测的U型分布，表明在河水、湖水和森林土壤的中纬度约40°-50°处，氢饱和分子的丰度最低。这两个比率主要受环境因素的控制，例如 pH 值、溶解氧以及碳和氮的含量。我们进一步揭示了这些比率与气候极端因素（例如最暖季度的降水量和最暖月的最高气温）之间的联系。该研究提供了分子水平的视角，以描述 DOM 的全球分布及其潜在驱动因素，对全球变化背景下理解全球碳循环过程具有意义。

Ang Hu, Lei Han, Xiancai Lu, Ganlin Zhang, Jianjun Wang

Article

Iron isotopic fractionation by magmatic-hydrothermal fluid-melt interaction in the Himalayan leucogranites

铁同位素示踪花岗岩演化晚期的岩浆-热液流体作用

铁同位素已被用于示踪花岗质岩浆的演化过程，但在岩浆-热液过程中的行为未得到很好的制约。团队成员对喜马拉雅造山带中康巴淡色花岗岩开展了铁同位素研究。结果显示：重铁同位素组成（δ⁵⁶Fe=0.14‰—0.23‰）记录了原始岩浆经历了高程度的矿物分离结晶作用；轻铁同位素组成（δ⁵⁶Fe= -0.21‰—0.21‰）与岩浆-热液流体作用密切相关。水岩反应模型表明：下伏岩浆储层来源的流体（δ⁵⁶Fe=-0.4‰），不仅降低了淡色花岗岩的δ⁵⁶Fe，还为淡色花岗岩岩体带来丰富的稀有金属元素。

Yikang Quan, Xia Hu, Dingsheng Jiang, Zhaoqi Ren, Jiaru Sheng, Xiangyu Yan, Yan Jing, Zhikai Xu, Fang Huang

Article

Comparing vorticity and curvature Rossby numbers

如何准确表征海水流动非线性的强弱？

海水流动非线性是海洋动力学中的重要问题。本文通过比较不同形式的罗斯贝数，发现曲率罗斯贝数是衡量海水流动局地非线性的最佳选择，这为理解海洋多尺度动力学提供了基础性帮助。

Chuanyin Wang, Rui Xin Huang, Dake Chen, Qinghua Yang

Review

Overview of emerging semiconductor device model methodologies: From device physics to machine learning engines

器件建模进入AI时代：芯片研发的加速引擎

随着晶体管不断缩小到纳米甚至原子尺度，传统器件建模面临前所未有的挑战：量子效应凸显，参数提取复杂，极端环境下可靠性下降。如何在电路设计与工艺优化之间架起一座高效、精准的桥梁，成为半导体研发的核心问题。近年来，AI的出现提供了新的思路。本文系统梳理了器件建模的发展脉络，从早期的物理驱动紧凑模型，到新兴的机器学习辅助建模。作为首篇系统性综述，点明了未来“物理+数据双驱动”的发展趋势，也为设计—工艺协同优化的加速提供了方向指引。

Xufan Li, Zhenhua Wu, Gerhard Rzepa, Markus Karner, Haoqing Xu, Zhicheng Wu, Wei Wang, Guanhua Yang, Qing Luo, Lingfei Wang, Ling Li

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Optimisation of island integrated energy system based on marine renewable energy

基于海洋能的海岛综合能源系统优化

本文综述了海洋能源利用技术现状，重点介绍了能源转换设备、电网集成和能源存储方面的进展，对比分析了各海洋能源系统的经济可行性和环境可持续性，以加大海洋能源技术开发利用、降低其发电成本，提出了适合的能源装置和有效的生产战略以实现更清洁、本地化和具有经济效益的海岛综合能源系统（IIES）设计，并从建模方法、智能算法开发和系统仿真角度对IIES优化方法进行了审查。

Wen Zhao, Bohong Wang, Ting Pan, Yujie Chen, Hengcong Tao, Baoying Guo, Petar Sabev Varbanov, Jinshu Lu

Article

Under-reporting potential of inoxidizable nitrogenous organic compounds in assessing organic pollution of waters: Underlying mechanisms

在评估水体有机污染时，低估不可氧化氮有机化合物的潜力：潜在机制

有机污染的准确评估在环境保护、管理及立法中具有关键作用。基于重铬酸盐的化学需氧量（CODCr）测定法因操作便捷、流程简易且结果可重复，已被广泛应用于水体有机污染评估。某些含氮有机化合物表现出极低的CODCr/理论需氧量(ThOD)比值，本研究将其定义为不可氧化含氮有机物(INOCs)。然而，其普遍存在性与内在特性尚未受到充分关注。本研究旨在揭示通过CODCr评估水体有机污染时INOCs的低估潜力，并阐明其低估机制。实验发现，CODCr仅能反映短链有机胺和吡啶衍生物理论值的0%–20%，这对废水处理与资源化利用构成严峻挑战。密度泛函理论计算表明：在酸性条件下采用重铬酸盐转化INOCs为高稳定质子化/离子化形态时，可能导致反应不完全，从而形成显著的INOCs低估风险。本研究成果可为政府、产业界及其他利益相关方有效应对工业非目标化合物带来的挑战提供依据。

Zhouyan Li, Jinxing Ma, Ruobin Dai, Yuxiang He, Wei Shi, Zhiwei Wang

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Methods for calculating building-embodied carbon emissions for the whole design process

建筑全设计周期隐含碳排放计算方法

建筑行业的节能减排是实现中国2030年碳达峰、2060年碳中和目标的重要环节。建筑碳排放（CE）减排的前提是生成精准的碳排放计算结果。现有的建筑碳排放计算方法存在诸多问题，如计算复杂、数据需求大、过程耗时费力、结果设计导向性弱、减排反馈效果差等。同时，建筑设计阶段的CE计算面临信息不确定性、数据不完整、难以获取基于设计信息的工程量清单等障碍。为突破这些瓶颈，本研究基于设计师的术语体系与思维模式，构建了“设计导向型”建筑物隐含碳排放（ECEs）计算方法。在建筑设计过程中对建筑环境影响的预测与评估，有助于识别减碳关键领域、发掘潜在减排热点，并为设计优化提供及时反馈，对推动低碳建筑建设具有重要的理论价值和实践意义。

Mei Lu, Zhixing Luo, Yujie Cang, Nan Zhang, Liu Yang

Perspective

Atomic single-molecule imaging by the confinement methods in advanced microscopy

给分子造个“小单间”：科学家如何给分子拍“高清写真”？

本研究系统综述了近年来利用先进的显微技术对单分子进行原子成像的研究进展。重点分析了利用限域策略解决小分子热活性和电子束敏感性问题的方法，结合扫描隧道显微镜、原子力显微镜、低温电子显微镜和透射电子显微镜等多种成像技术，特别是利用沸石等微孔材料实现室温空间限域的新方法，可以实现对通道内单分子构型的固定与可视化。这些进展将为利用先进的电子显微术发现更多的分子行为和性质现象提供一个普遍的途径。

Jiale Feng, Mengmeng Ma, Bin Song, Boyuan Shen

Perspective

Interface engineering of Z-scheme heterojunction for photocatalytic water splitting

解锁光催化分解水：Z型异质结界面工程

模拟自然光合作用的Z型异质结光催化剂在太阳能驱动分解水制氢技术中优势显著。本研究结合Z型异质结光催化剂的最新进展，从能带结构匹配与界面电场优化角度，系统阐释了利用不同类型半导体构建二元Z型异质结、三元固态电子中介体Z型异质结的界面耦合原则，并深入剖析了未来发展机遇与挑战。该研究为开发先进光催化分解水材料提供了理论指导和设计思路，对推动太阳能驱动的高效、零碳绿氢生产技术发展具有重要价值。

Daming Zhao, Yuxiao Yang, Vasileios Binas, Shaohua Shen

Review

Tailoring bone microenvironment with 2D layered materials

利用二维层状材料调控骨微环境

骨修复微环境涵盖生理与病理状态，作为复杂系统会干扰多种细胞/非细胞活动。因此，在预临床实践中，针对顽固性骨缺损及严重骨病的管理，亟需从理性视角出发设计可调谐生物材料，以调控骨微环境。二维（2D）层状材料因其固有的生物相容性、成骨诱导性、成骨传导性、光学特性、酶模拟特性及力学性能，正成为骨微环境工程领域的新兴生物材料。本研究聚焦二维层状材料在骨再生、骨癌治疗、骨相关感染清除及关节软骨修复领域的最新进展。此外，阐明了基于二维层状材料的纳米平台的具体作用机制与设计方案。最后，探讨了当前面临的挑战，并提出关键启示以进一步拓展二维层状材料在骨科疾病治疗中的临床前/临床应用前景。

Shengchang Zhang, Huaijuan Zhou, Yao Zhou, Jinhua Li, Jiadong Zhou

Review

DNA-based hydrogels: Ideal biomaterials for cartilage organoids

DNA基水凝胶：构建软骨类器官的理想材料

本综述系统归纳了 DNA 水凝胶的制备策略及其在软骨类器官构建中的独特优势，并探讨了当前软骨类器官在软骨修复领域的应用进展，最后对基于 DNA 水凝胶的软骨类器官构建与应用前景进行了展望。旨在为基于DNA 水凝胶构建与设计支撑软骨类器官提供理论参考与方法指导，对推动类器官技术的深入发展具有重要意义。

Congyi Shen, Zuhao Li, Guangfeng Li, Guangchao Wang, Zhen Geng, Jiacan Su

Article

Significant downregulation of Alzheimer's amyloid-β levels enabled by engineered DNA nanomaterials

经工程改造的DNA纳米材料显著下调阿尔茨海默病β淀粉样蛋白水平

尽管目前尚无有效疗法能阻断或逆转阿尔茨海默病（AD）的进展，但降低β淀粉样蛋白（Aβ）水平已成为极具前景的治疗策略——该蛋白是驱动淀粉样斑块形成的关键因子，而淀粉样斑块正是AD患者脑部的主要病理特征。本研究报道通过在核苷酸碱基中引入长烷基链，设计出两亲性脂质-DNA分子（LD）。该分子在体外和体内实验中显著下调了阿尔茨海默病Aβ水平。与小分子化学药物和抗体疗法不同，组装的DNA纳米颗粒能有效穿透血脑屏障（BBB）并在脑内富集，从而增强治疗效果。值得注意的是，脂质-DNA复合物在体外显著下调了Aβ肽水平。阿尔茨海默病小鼠模型实验表明，经LD处理组认知行为迅速改善，这与LD在脑内的结合及Aβ水平降低密切相关。由此证明，分子工程设计的DNA纳米材料能有效调控Aβ肽。本研究为阿尔茨海默病治疗提供了极具前景的DNA工程化策略。

Yao Sun, Jing Sun, Yang Feng, Yi Zhang, Jingjing Li, Fan Wang, Mark Loznik, Yang Tian, Hongjie Zhang, Andreas Herrmann, Kai Liu, Can Zhang

Article

Achieving impact-buffered compressible batteries through 3D printing-assisted design of negative Poisson’s ratio structural electrodes

基于负泊松比结构的3D打印压缩电池：超弹、抗压又抗冲击

针对传统电池在受压或碰撞时易出现鼓胀、短路甚至热失控的安全隐患，本文提出并实现了一种基于3D打印的负泊松比结构电极，并结合定向冷冻策略构筑出具有定向孔道的微观结构。该电极在保持高效离子传输的同时，显著提升了压缩耐受性与抗冲击性能，可承受高达50%的压缩变形并实现快速回弹，有效抑制电池鼓胀与结构损伤。基于该电极组装的软包电池在严苛的压缩与锤击测试中仍能稳定供电，展示了其在电动汽车碰撞防护、柔性电子等高风险应用场景中的巨大应用潜力。

Yunlong Li, Xihai Ni, Shijun Zhu, Jiaming Li, Chi Guo, Mengli Li, Jiani Gong, Xianglin Zhou, Ji Lang, Qiang Gao, Jiawen Zhang, Yunfei Chen, Zhiyang Lyu