ShanghaiTech Calendar | 2022·美麗科學(xué)與你共奮進(jìn)

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新年快樂！ HAPPY NEW YEAR

當(dāng)新年的第一縷陽光照亮校園，

我們開啟這份嶄新的日歷，

即將書寫全新的篇章。

一張精美圖片，一段創(chuàng)新故事，

一邊回味成就，一邊憧憬未來。

2021年，我們堅(jiān)守建校初心，

矢志創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，

實(shí)現(xiàn)了眾多從0到1的突破。

2022年，我們將繼續(xù)開創(chuàng)發(fā)展，

努力創(chuàng)造出更多的無限可能。

祝愿每一位務(wù)實(shí)奮進(jìn)、

追求卓越的上科大人

新年快樂！

砥礪前行，未來可期！

2022 Calendar

圖為《自然》期刊封面（圖片制作：劉卓佳）

圖片描繪了激光驅(qū)動(dòng)“空泡”加速“夢之束”，逐夢新型臺(tái)式化自由電子激光的場景。

上�？萍即髮W(xué)

黨委書記、副校長

李儒新

7月22日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所、上海科技大學(xué)等聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)基于激光加速器的小型化自由電子激光研究成果，作為封面文章發(fā)表于Nature。研究團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)上首次實(shí)現(xiàn)了基于激光加速器的自由電子激光放大輸出，激光波長27nm,脈沖能量達(dá)100nJ級，國際率先完成了臺(tái)式化自由電子激光原理的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對于發(fā)展小型化、低成本自由電子激光器具有重大意義。

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圖 | 光驅(qū)動(dòng)的共價(jià)有機(jī)框架電荷/空穴分離和催化析氫活性位點(diǎn)

物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

章躍標(biāo)

上�？萍即髮W(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院章躍標(biāo)和合作者開發(fā)的新型共價(jià)有機(jī)框架，通過電子給體-受體分子基元的共價(jià)組裝和載流子遷移通道的合理構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了光生電子-空穴的有效分離，表現(xiàn)出n-型半導(dǎo)體性質(zhì)和明確的HER催化活性位點(diǎn)。該成果作為封面和Very Important Paper(VIP)論文發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie International Edition),為COF光催化劑的合理設(shè)計(jì)提供了新思路，為太陽光驅(qū)動(dòng)的綠氫能源制備提供了新材料。

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圖 |CTP合酶配體結(jié)合模式的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

劉冀瓏

上�？萍即髮W(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院劉冀瓏團(tuán)隊(duì)解析獲得三磷酸胞苷合酶（CTP合酶）近原子分辨率的結(jié)構(gòu)（2.48埃和2.65埃），揭示該酶配體結(jié)合模式，相關(guān)研究于2021年7月23日在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）發(fā)表。這是近70年CTP合酶研究中首次用可靠的電子密度圖精確定位該代謝酶結(jié)構(gòu)中的所有配體。這項(xiàng)研究為對酶調(diào)節(jié)、嘧啶生物合成和藥物研發(fā)感興趣的研究者提供非常重要的參考。

圖為一個(gè) GTP 分子（表面透明的球棒結(jié)構(gòu)）完全覆蓋一個(gè)開口，該開口連接 GAT 域的活性位點(diǎn)和 CTP 合酶分子中的氨隧道（綠色表面）。

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圖 | 冠狀病毒的三大關(guān)鍵藥物靶點(diǎn)一刺突蛋白，RNA聚合酶以及主蛋白酶

免疫化學(xué)研究所

楊海濤

上海科技大學(xué)免疫化學(xué)研究所楊海濤課題組，系統(tǒng)總結(jié)了在病毒復(fù)制周期中，發(fā)揮關(guān)鍵作用的共同藥物靶點(diǎn)，以及針對這些靶點(diǎn)的代表性藥物，并提出了針對新發(fā)和再現(xiàn)病毒的藥物開發(fā)策略，為應(yīng)對未來可能出現(xiàn)的新發(fā)和再現(xiàn)病毒大流行提供思路。該成果于2021年3月18日在《細(xì)胞》（Cell)上發(fā)表。

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圖 | 神經(jīng)瞬態(tài)場（NeTF)方法實(shí)現(xiàn)流程

信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

虞晶怡

上�？萍即髮W(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院虞晶怡課題組在光子智能研究方面取得了突破性進(jìn)展，相關(guān)成果以"Non-line-of-sight Imaging via Neural Transient Fields"為題，在人工智能國際代表性期刊IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence (TPAMI)發(fā)表。

研究團(tuán)隊(duì)基于計(jì)算成像原理，采用單光子探測器（SPAD)和脈沖激光，搭建了一套單光子成像系統(tǒng)，獲取街道拐角、障礙物背后等非視域（NLOS)場景信息，并提出了神經(jīng)瞬態(tài)場方法進(jìn)行NLOS三維重建，實(shí)現(xiàn)了單光子非視域成像與人工智能的優(yōu)勢結(jié)合，可應(yīng)用于自動(dòng)駕駛、生物醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域。

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圖 | 低維無機(jī)錫鈣鈦礦太陽能電池

物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

寧志軍

上�？萍即髮W(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院寧志軍課題組提出一種以低維鈣鈦礦誘導(dǎo)三維鈣鈦礦生長的方法，并基于該方法制備出了準(zhǔn)二維無機(jī)錫鈣鈦礦太陽能電池。2021年5月，該成果發(fā)表于期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie International Edition)。該項(xiàng)工作入選了《德國應(yīng)用化學(xué)》的Very Important Paper(VIP),并作為封面文章進(jìn)行重點(diǎn)展示。該研究發(fā)展了一種基于模板生長有序低維鈣鈦礦薄膜的方法，對鈣鈦礦薄膜納米結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)調(diào)控具有一定的指導(dǎo)意義。其發(fā)展的準(zhǔn)二維無機(jī)結(jié)構(gòu)為制備高效穩(wěn)定的錫鈣鈦礦太陽能電池提供了新思路新方案。

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圖 | 線蟲腸道細(xì)胞的免疫熒光圖像

生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

朱煥乎

上�？萍即髮W(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院與天津大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作，發(fā)現(xiàn)了動(dòng)物感知食物中氨基酸豐度的一種新方式。該研究利用秀麗線蟲的動(dòng)物模型，發(fā)現(xiàn)富含于牛肉和奶制品中的單甲基支鏈脂肪酸可以作為一種關(guān)鍵的食物營養(yǎng)信號(hào)調(diào)控銷脂及 mTOR 信號(hào)通路，進(jìn)而影響動(dòng)物對食物中總氨基酸含量的判斷并決定其發(fā)育命運(yùn)。由于 mTOR 通路與諸多疾病病如二型糖尿病，阿茲海默癥，癌癥密切相關(guān)。該項(xiàng)研究在醫(yī)學(xué)上也有潛在的應(yīng)用前景。相關(guān)論文于2021年10月12日在Developmental Cell期刊上在線發(fā)表。

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圖 | 智能反射表面賦能的無線空中聯(lián)邦學(xué)習(xí)

信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

周勇

上�？萍即髮W(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院周勇課題組在基于空中計(jì)算的聯(lián)邦學(xué)習(xí)領(lǐng)域研究中取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果以“Federated Learning via Intelligent Reflecting Surface”為題于2021年7月30日在線發(fā)表于國際知名期刊IEEE Transactions on Wireless Communications.

聯(lián)邦學(xué)習(xí)作為一種新興的分布式機(jī)器學(xué)習(xí)框架，可以在保護(hù)用戶數(shù)據(jù)隱私的同時(shí)訓(xùn)練通用的模型。周勇課題組利用智能反射表面來提升基于空中計(jì)算的聯(lián)邦學(xué)習(xí)中模型聚合的準(zhǔn)確性，使得聯(lián)邦學(xué)習(xí)在信號(hào)衰落較為嚴(yán)重的無線環(huán)境中也能實(shí)現(xiàn)高效可靠的模型訓(xùn)練。

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圖 | 自增強(qiáng)高水合絲基材料

物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

凌盛杰

上�？萍即髮W(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院凌盛杰課題組受生物組織中機(jī)械訓(xùn)練引發(fā)的結(jié)構(gòu)重塑的啟發(fā)，實(shí)現(xiàn)了工程化機(jī)械訓(xùn)練誘導(dǎo)高水合絲基材料的結(jié)構(gòu)重塑及力學(xué)性能的顯著增強(qiáng)。所制備出的高水合絲基材料不僅在力學(xué)性能方面具有顯著的優(yōu)勢，還表現(xiàn)出類似動(dòng)物絲的雙折射特性和濕度響應(yīng)驅(qū)動(dòng)特性。該成果作為封底于2021年8月19日發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊Small。

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圖 | 新冠病毒cap(O)-RTC的工作機(jī)制

免疫化學(xué)研究所

饒子和

上�？萍即髮W(xué)免疫化學(xué)研究所饒子和課題組，解析了新冠病毒超分子蛋白質(zhì)機(jī)器“轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)合體”關(guān)鍵狀態(tài)的三維結(jié)構(gòu)，揭示了病毒mRNA加帽、基因組復(fù)制矯正、逃逸核苷類抗病毒藥物的分子機(jī)制。該成果于2021年5月24日在《細(xì)胞》（Cell)發(fā)表。

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圖 | 范疇代數(shù)結(jié)構(gòu)的顯式計(jì)算公式與Kontsevich形變量子化中系數(shù)對應(yīng)的幾何圖像

數(shù)學(xué)科學(xué)研究所

涂君武

上�？萍即髮W(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)研究所教授涂君武，在范疇Hodge理論領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，利用Kontsevich和Tsygan的形變量子化工具顯式計(jì)算了矩陣分解范疇的代數(shù)結(jié)構(gòu)，并利用這個(gè)新的工具得到了范疇Hodge理論與傳統(tǒng)Hodge理論的比較定理。2021年6月，該成果相關(guān)的兩篇論文“Categorical Saito theory,I:A comparison result”和“Categorical Saito theory, ll: Landau-Ginzburg orbifolds”先后發(fā)表于《數(shù)學(xué)進(jìn)展》（Advances in Mathematics)。

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圖 | 卷曲受體FZD₇,結(jié)合下游G蛋白三聚體復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu)

iHuman研究所

徐菲

上�？萍即髮W(xué)iHuman研究所徐菲課題組在癌癥藥物靶點(diǎn)卷曲受體研究上再傳捷報(bào)，其研究團(tuán)隊(duì)通過冷凍電鏡技術(shù)首次解析了卷曲受體FZD₇,和下游G蛋白三聚體復(fù)合物結(jié)構(gòu)，以真實(shí)可見的三維精細(xì)結(jié)構(gòu)破解了卷曲受體領(lǐng)域長期爭論的謎題——即此類非經(jīng)典G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR)能否與G蛋白形成穩(wěn)定的具有信號(hào)傳遞功能的復(fù)合物。本研究不僅從結(jié)構(gòu)上證實(shí)卷曲受體存在經(jīng)典G蛋白信號(hào)通路，并且進(jìn)一步證明了在無配體結(jié)合的條件下FZD₇,可以組成性激活下游G蛋白，從而為開發(fā)靶向這類受體的治療藥物提供了新的思路。該成果以“Cryo-EM structure of constitutively active human Frizzled 7 in complex with heterotri-meric Gs"為題，于7月8日在學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞研究》（Cell Research)上在線發(fā)表。

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處于不同量子轉(zhuǎn)動(dòng)相干態(tài)的氫分子吸收線型變化示意圖

大科學(xué)中心

物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

彭鵬

上�？萍即髮W(xué)大科學(xué)中心/物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的彭鵬課題組與加拿大濕太華大學(xué)PaulCorkum課題組合作，在超快極紫外光場量子相干調(diào)控領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。他們發(fā)現(xiàn)處于量子轉(zhuǎn)動(dòng)相干態(tài)的氫分子的吸收光譜線型會(huì)在對稱的洛倫茲線型和非對稱的法諾線型之間周期性變化，反映了量子相干相位的快速演化。在某些相位下，吸收會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)射。這些發(fā)現(xiàn)為控制光譜線型和實(shí)現(xiàn)無粒子數(shù)反轉(zhuǎn)極紫外激光提供了新的思路。相關(guān)研究論文于2021年12月13日在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然·光子學(xué)》（Nature Photonics)在線發(fā)表。

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