浙工大化工學院Nature！中國科大Science！華中科大Science！上海交大Science！

1、Nature！浙工大成果讓孔道客體“眼見為實”

浙江工業大學化學工程學院電鏡中心朱藝涵、李小年教授團隊，與華南理工大學韓宇教授團隊、大連化物所郭鵬研究員團隊合作，發展了一種基于高斯變跡的單邊帶疊層成像（Gaussian-Apodized Single Side-Band Ptychography，GASSB-Ptycho）的成像新策略，實現了高保真原子級成像與多孔材料客體物種的精準識別。5月20日，綜合類權威期刊《Nature》以Article的形式在線刊發了“High-Fidelity Identification of Guest Species in Porous Materials”這項原創性研究成果。論文的第一單位是浙江工業大學，第一作者是化學工程學院2022級本碩博一體化人才培養項目研究生馮啟龍。

本研究揭示了部分相位襯度電子顯微成像過程中產生非本征襯度的物理機制，發展了高保真原子級分辨的電子相位成像技術，能夠在主客體化學結構表征等多種重要場景獲得廣泛應用。

基于高斯變跡的單邊帶疊層成像原理

該研究還得到了來自浙江大學、復旦大學、溫州肯恩大學、中科院物理所、上海光源等高校和研究機構相關團隊的大力支持。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10527-2

2、中國科大發現鎳基高溫超導機制的重要實驗證據

高溫超導機理是凝聚態物理領域的“世紀難題”。近日，中國科學技術大學何俊峰教授研究組與南方科技大學薛其坤院士、陳卓昱副教授研究組合作，在新型鎳基高溫超導的機理研究中取得重大突破：首次在Ruddlesden-Popper相雙層鎳氧化物高溫超導薄膜中直接觀測到無節點超導能隙并發現電子-玻色子耦合，為鎳基高溫超導機制的兩個核心問題“超導能隙對稱性”和“超導配對機制”提供了關鍵實驗證據。相關成果發表于國際頂級學術期刊《科學》（Science）雜志。

這是2026年至今

中國科大以第一署名及通訊單位

在Nature、Science、Cell三

大國際頂尖刊物(CNS)上

發表的第9篇成果

超導現象自1911年被發現以來，因其極限電磁性能，成為國際科學界的一個重要研究方向。傳統超導體的超導轉變溫度非常低，極大地限制其應用場景。因此，探索高溫超導材料、理解高溫超導機理成為國際超導研究的關鍵科學問題。超導發現之后的一個世紀，銅基和鐵基兩類高溫超導材料被發現；然而，由于高溫超導機理復雜，經過幾十年的探索仍未破解。近期，鎳基高溫超導的出現，為理解高溫超導機理提供了新的機遇。因此，率先獲得鎳基高溫超導機制的關鍵實驗證據成為全球科學家的最新競技場。

新技術的突破

在前期研究中，南方科技大學薛其坤院士、陳卓昱副教授研究組在鎳氧化物薄膜中實現了常壓高溫超導（Nature 640, 641–646 (2025)），為探測鎳基高溫超導電子結構提供了重要的材料窗口。在本項目研究中，中國科大與南方科大研究團隊緊密合作。南方科大團隊負責優化高溫超導薄膜生長，獲得高質量樣品。針對薄膜容易丟失氧進而失去超導的技術“卡點”，中國科大團隊牽頭與南方科大團隊聯合自主研發了基于液氮的超高真空低溫淬火與樣品傳輸新技術，成功實現樣品從深圳到合肥的“超高真空全冷鏈”傳輸。最終，運用中國科大團隊研制的高分辨率激光角分辨光電子能譜成功實現對高溫超導薄膜樣品的關鍵電子結構探測，并結合上海同步輻射光源形成完備測量。此項電子結構測量結果在Ruddlesden-Popper相雙層鎳氧化物高溫超導薄膜中揭示了“無節點超導能隙”和“電子-玻色子耦合”現象，為“超導能隙對稱性”和“超導配對機制”這兩個高溫超導核心問題的理解提供了關鍵實驗證據。

圖1.團隊正在調試真空系統。（從左到右：何俊峰教授、博士生沈建昌、博士生繆宇）/中國科學技術大學新聞中心 周欣宇拍攝

圖2.團隊正在調試激光角分辨光電子能譜。（從左到右：何俊峰教授、博士生 繆宇 、博士生 沈建昌 ）/中國科學技術大學新聞中心 周欣宇拍攝

無節點超導能隙的發現

在高溫超導研究中，國際公認“超導能隙對稱性”對于高溫超導機制的理解具有里程碑意義。因此，在新型鎳基高溫超導中探索“超導能隙對稱性”成為當前國際高溫超導研究的最前沿。具體而言，超導能隙在動量空間中是否有“節點”（超導能隙大小為0的點），是揭示超導能隙對稱性的一個關鍵指標。研究團隊針對Ruddlesden-Popper相雙層鎳氧化物 (La,Pr,Sm)3Ni2O7超導薄膜展開電子結構測量，利用高分辨率的激光角分辨光電子能譜觀測到超導準粒子相干峰，并進一步揭示超導能隙大小及其動量依賴，發現在材料整個動量空間（布里淵區）中沒有能隙節點。這一實驗結果與d波節點能隙不同，與s波（s±）超導能隙對稱性更為符合。

圖3.無節點超導能隙示意圖。

電子-玻色子耦合的發現

在高溫超導中，“電子配對”是形成超導的關鍵一步。理解電子如何配對也是解決高溫超導機制的一個核心問題。理論認為，本應當相互排斥的兩個電子可能以某種玻色子為媒介（膠水），通過“電子-玻色子耦合”實現配對。研究團隊通過對Ruddlesden-Popper相雙層鎳氧化物 (La,Pr,Sm)3Ni2O7超導薄膜電子結構測量，在電子能帶色散中發現了費米能級以下~70 meV處的能帶扭折--這是電子-玻色子耦合的典型譜學特征。通過定量分析，研究團隊確認了電子-玻色子耦合的存在。值得強調的是：類似的電子-玻色子耦合在銅基高溫超導中也存在。因此，這一現象在鎳基高溫超導中的發現展現出重要的普適性，對理解高溫超導電子配對機制提供了關鍵實驗證據。

圖4.電子-玻色子耦合的發現。

上述研究成果于2026年5月21日在Science雜志線上發表，中國科學技術大學為論文第一單位。在本項合作研究中，何俊峰教授負責中國科學技術大學團隊的研究工作，薛其坤院士和陳卓昱副教授負責南方科技大學團隊的研究工作。中國科學技術大學博士研究生沈建昌、繆宇、歐志鵬，南方科技大學副研究員周廣迪、助理研究員李鵬為論文共同第一作者。中國科學技術大學何俊峰教授、南方科技大學薛其坤院士和陳卓昱副教授為論文共同通訊作者。該研究得到科技部、教育部、基金委等項目支持。

圖5.研究團隊合影。（從左到右：碩士生孫鴻緒、博士生歐志鵬、博士生沈建昌、何俊峰教授、博士生繆宇、博士生欒潤青、博士生勇欣茹）/中國科學技術大學新聞中心 周欣宇拍攝

論文鏈接：

DOI：10.1126/science.adw8329

3、華科大成果，再登Science！

5月22日，《科學》加速發表（First Release）我校生命學院朱斌教授團隊與武漢大學藥學院王隆飛教授團隊的合作研究成果“DNA Polymerization Activates RNA Cleavage of an RT-like Antiviral Enzyme”。該研究首次揭示了一種通過DNA合成激活RNA切割的多功能抗病毒核酸酶DRT4。

與人類擁有復雜的免疫系統抵御病毒入侵類似，細菌等原核生物在長期進化過程中也演化出多種精巧的抗病毒防御體系。除了已被深入解析的限制修飾系統和CRISPR-Cas系統外，近年來，一類名為DRT（防御相關逆轉錄酶，Defense-associated Reverse Transcriptase）的免疫系統因其機制與“中心法則”的密切關聯及潛在的應用價值而受到廣泛關注。已知的DRT2、DRT3、DRT9等系統雖展現出非常規的DNA合成能力，但其抗病毒效應始終依賴于逆轉錄酶的核心功能——DNA合成。因此，一個關鍵科學問題懸而未決：DRT家族中是否存在成員能夠通過DNA合成以外的新功能實現免疫防御？

自2020年起，朱斌便對這一領域產生了濃厚興趣。為了進一步揭示DRT系統可能存在的新型抗病毒機制，他帶領團隊開啟了對DRT家族“生物學敘事”的續寫與完善。基于課題組在聚合酶與核酸酶領域的長期研究積累，研究團隊對DRT4系統開展了系統的生物化學與酶學分析，取得了突破性發現：DRT4不僅具備DNA聚合活性，還具有兩種與核酸合成方向相反的切割功能——DNA外切酶活性和RNA內切酶活性。研究首次證實，RNA切割才是DRT系統發揮抗病毒作用的關鍵效應機制。

通過一系列結構生物學研究，團隊成功闡明了DRT4如何將DNA合成信號轉化為RNA切割活性的精巧分子機制。生化與結構數據共同揭示了其完整的抗病毒工作模型：在正常生理狀態下，DRT4的DNA聚合活性與外切酶活性處于動態平衡，其所合成的短鏈單鏈DNA被限制在聚合活性口袋內，系統保持靜默；當烈性噬菌體入侵后，細胞內作為病毒基因組復制原料的dNTP濃度迅速升高，導致DNA聚合活性超過外切活性，DNA鏈得以持續延長并摻入dG或dA。隨著DNA長度增加，其末端從聚合口袋中翻出，同時結合其中的dGTP發生構象翻轉，觸發蛋白整體結構重排，最終在六聚體界面形成一個全新的RNA內切酶活性位點。該酶隨即廣泛切割宿主與噬菌體的RNA，導致細胞代謝停滯，從而有效阻斷病毒復制。

這一發現不僅首次將RNA切割確立為DRT系統的抗病毒執行機制，也大幅拓展了DRT家族的功能版圖，提示其他DRT成員也可能通過尚未被發現的非合成功能實現免疫防御。同時，該研究揭示了逆轉錄酶在核酸代謝演化中的核心地位——它不僅能催化核酸合成，還可演化出核酸切割能力，體現了生命分子機器在進化上的高度可塑性。

DRT4抗病毒機制模型

該發現同時暗示逆轉錄酶在核酸代謝功能演化中的核心地位，其可以向核酸合成和切割兩個相反方向演化。特異性的DNA從頭合成與長度監控、特異性的RNA加工性能、以及二者的精密聯系賦予DRT4及其同源酶在DNA合成、DNA存儲、RNA加工、基因編輯及分子感知等技術中的應用潛力。該工作填補了DRT系統研究中的機制空白，將原本斷裂的生物學邏輯鏈條完整銜接，真正實現了一個“信號感知-安全調控-效應輸出”的閉環免疫模型。

我校博士研究生榮雪君、武漢大學肖軍博士、我校博士研究生趙新元、我校閆艷博士與武漢大學李靜博士為論文共同第一作者，我校朱斌教授、武漢大學王隆飛教授、我校博士研究生王雄略為共同通訊作者，華中科技大學為論文第一單位。

朱斌課題組專注于“核酸酶的博物學”研究，利用分子水平的生物多樣性及課題組長期堅持的生物化學與酶學方法發現前所未見的核酸酶功能，探索新奇核酸酶涉及的生物學新機制并開發其應用。近年來發現多種新型核酸酶，基于此揭示了Gabija、E2-CBASS、DRT4等新型原核生物免疫系統機制，論文發表于Science、Nature、Nature Microbiology、Cell Host & Microbe等期刊，原創成果已由相關企業轉化為Ice LakeTM RNA polymerase、Clean T7TM RNA polymerase、T7 RNA polymerase 2.0等商業化RNA合成工具酶。

4、Science+1！交大丁洪院士團隊，最新實驗發現！

近日，上海交通大學李政道研究所李政道講席教授丁洪院士帶領聯合研究團隊以長文（Research Article）形式在Science上發表題為“Observation of quantum vortex core fractionalization and skyrmion formation in a superconductor”的文章，上海交通大學李政道研究所和物理與天文學院為第一通訊單位。博士生鄭渝（指導老師嚴智明）、博士后胡全欣（指導老師丁洪）為共同第一作者。胡全欣、呂佰晴副教授、嚴智明副教授、丁洪教授為共同通訊作者，李政道研究所Vadim Grinenko教授、袁凡奇副教授、博士后籍海嬌、博士生李勇偉和高燁，瑞典皇家理工學院Egor Babaev教授和博士生Igor Timoshuk，中國科學院物理研究所武睿副研究員、工程師于鑫和博士后徐翰翔，北京師范大學魯興業教授為文章的共同作者。

該工作同時得到了懷柔綜合極端條件實驗裝置的用戶機時支持、并獲得科技部、國家自然科學基金、騰訊新基石科學基金會、上海市科委、上海量子科學研究中心，中國博士后基金和上海交通大學的資助。

圖一 “復合渦旋”劈裂為分數渦旋并形成超導斯格明子

磁通渦旋是超導物理中最重要的概念之一。1957 年，Abrikosov 理論預言，在第二類超導體中，外加磁場可以以磁通渦旋晶格的形式進入材料；這一開創性貢獻后來成為其獲得 2003 年諾貝爾物理學獎的重要基礎 [1]。1961 年，M.Fairbank [2] 和 M.N?bauer [3] 分別在實驗上獨立發現渦旋磁通滿足量子化條件, 同年，楊振寧從理論上指出，磁通量以為單位量子化是由于超導體中電子配對導致 [4]。此后，“磁場以整數磁通量子渦旋的形式進入第二類超導體”成為超導物理中的普遍認知：每個孤立渦旋通常攜帶一個完整的量子磁通，并表現為具有穩定、可移動核心的拓撲缺陷。

這一經典圖像也引出了一個更深層次的問題：超導渦旋是否只能以整數磁通量子的形式存在？在傳統單分量超導體中，渦旋的相位繞轉與磁通量子化緊密綁定，因此孤立渦旋通常只能攜帶整數倍的量子磁通。然而，在多帶或多分量超導體中，磁通渦旋會變得更復雜。早在2002年，瑞典皇家理工學院的Egor Babaev教授便從理論上指出 [5]，多分量超導體具有多個相位自由度，渦旋的相位繞轉可以只發生在某一個超導分量中，從而形成攜帶部分量子磁通的分數磁通渦旋。分數磁通渦旋在基礎物理中具有重要意義。早在任意子理論發展的早期，人們就認識到，二維體系中的電荷—分數磁通復合體可以表現出介于玻色子和費米子之間的分數統計行為 [6]。因此，分數化渦旋不僅是理解分數統計的重要原型之一，也被認為可能與拓撲量子計算密切相關。

然而，如何在真實材料中實現具有核心奇點、并能夠移動和重組的分數磁通渦旋，長期以來一直是凝聚態物理中的重要挑戰。在多帶超導體中，分數磁通渦旋通常并不能自由分離：由于它們耦合于同一矢勢場，并彼此受到帶間約瑟夫森耦合的約束，不同分數磁通渦旋之間往往存在隨分離距離近似線性增長的，類似于夸克之間吸引力的有效吸引相互作用。因此，它們通常會被束縛在一起，形成攜帶一個整數量子磁通的“復合渦旋”。換言之，分數磁通渦旋在多帶超導體中長期處于一種“理論上允許、實驗上難以實現”的類“夸克禁閉”狀態。要實現其空間分離，必須找到一種能夠穩定渦旋分裂的物理機制。

破缺時間反演對稱性的多帶超導體為此提供了一種可能。除通常的規范對稱性之外，這類超導態還會破缺與時間反演相關的 Z2 離散對稱性，其自發破缺可產生疇壁。當一個復合渦旋與疇壁相交時，疇壁附近的相對相位結構可以緩解帶間約瑟夫森耦合導致的相位阻挫，從而促使復合渦旋分裂為多個分數磁通渦旋 [7]。盡管這一理論圖像極具吸引力，但長期以來缺乏真實材料中的直接實驗證據。近年來，Vadim Grinenko教授及其合作者利用 μSR 和輸運測量等手段，實驗上發現多帶超導體 Ba1-xKxFe2As2 在 x = 0.77 附近具有破缺時間反演對稱性的 s ± is 超導態 [8,9]；斯坦福大學研究團隊隨后利用掃描超導量子干涉儀在該體系中觀測到孤立的攜帶分數量子磁通的渦旋 [10]。然而，分數磁通渦旋如何從復合渦旋中形成和分離，以及其核心結構的演化，仍缺乏直接的實空間和譜學證據。

圖二 122型鐵基超導體不同的解理面

2023年，丁洪教授帶領聯合研究團隊，利用掃描隧道顯微鏡對 Ba1-xKxFe2As2（x = 0.77）開展了深入研究。然而，由于化學摻雜引入的無序以及122體系極性表面的復雜性，其具有超導性的解理面存在明顯的表面重構和無序，阻礙了對磁通渦旋的高分辨實空間成像。令人驚奇的是，研究團隊在同一體系中發現了另一種解理面——As 解理面（圖二）。該表面具有電荷密度波（CDW），但不表現出表面超導電性。丁洪教授意識到，該表面 CDW 的形成源于完全暴露的 As 表面失去了上層 Ba/K 原子層的電子補償，從而產生自空穴摻雜效應；其表面空穴摻雜水平略高于純 KFe2As2。空穴摻雜使原本位于費米能級下方的鞍點移動到費米能級附近，鞍點之間的嵌套進一步誘導了 CDW 的形成。該工作已發表于Nature Communications 16, 253 (2025) [11]。

圖三 “1 × 1” K 解理面顯著的超導增強和多帶超導電性

受到 As 解理面自空穴摻雜效應的啟發，丁洪教授帶領聯合研究團隊轉而研究整數化學計量比 KFe2As2中的“1 × 1” K 解理面。該表面上額外的 K 原子可向最上層 FeAs 層提供電子摻雜，同時保持原子級平整的表面形貌，非常適合開展掃描隧道顯微鏡研究。通過超導譜測量、準粒子干涉測量以及與第一性原理計算的對比分析，研究團隊證實該解理面的超導電性顯著增強，其近表面有效摻雜水平更接近 x ≈ 0.75 的重空穴摻雜區域（圖三）。這就意味著該截止面有可能像Ba1-xKxFe2As2（x = 0.77）一樣具有更高轉變溫度的時間反演對稱性破缺的非常規超導電性，為實現分數磁通渦旋提供了可能。

值得一提的是，中國科學院物理研究所潘庶亨研究員指導的劉立民與朱長江的博士論文中，曾于 2021年6月在同一材料體系中報道過類似的超導增強和渦旋數目異常增多現象 [12,13]。這一早期觀察為本研究進一步探索“1 × 1” K 解理面中的非常規渦旋行為提供了有益啟發。

圖四 整數磁通渦旋劈裂和分數渦旋譜學特征

研究團隊進一步對渦旋核心結構及其譜學特征開展系統研究，揭示了分數磁通渦旋的實空間形貌及其形成超導斯格明子的微觀機制（圖四）。研究團隊首先通過系統的變溫實驗發現，KFe2As2 “1 × 1” K 解理面上存在兩類截然不同的磁通渦旋：一類渦旋在溫度變化過程中始終保持孤立的整數渦旋形態；另一類渦旋在低溫下表現為孤立渦旋，而隨著溫度升高逐漸發生劈裂。在 4.2 K 時，部分渦旋可劈裂為兩個核心，部分則可劈裂為三個核心；當溫度重新降低時，這些劈裂的渦旋又會重新合并為一個孤立渦旋。這種可逆的溫度誘導劈裂—合并行為，揭示了渦旋核心內部存在可重構的多分量結構。

以上發現的渦旋劈裂行為也導致實驗觀測到的渦旋核心數目與理論預測的不一致，實驗觀測到的渦旋數目遠超過理論預測。研究團隊通過大量對比實驗，排除了渦旋—反渦旋對、快速位置漲落、普通釘扎效應等可能解釋。結合溫度演化、空間分布、渦旋計數和譜學特征，研究團隊將這些劈裂產生的渦旋核心歸因于攜帶部分磁通的分數磁通渦旋。

譜學測量進一步揭示了整數渦旋與分數磁通渦旋之間的本質差異。與普通整數渦旋相比，分數磁通渦旋中的渦旋束縛態信號明顯更弱，而超導相干峰則更強。這些譜學特征與“部分核心奇點”的圖像相一致：在分數磁通渦旋核心中，只有部分超導序參量分量消失，而其他分量仍保持有限值。這為渦旋核分數化提供了直接的譜學證據。更重要的是，研究團隊發現這些分數磁通渦旋并非隨機分布，而是傾向于排列成鏈狀結構。理論分析表明，這類由分數磁通渦旋組成的鏈狀結構具有非平庸拓撲性質，形成了一種新的拓撲缺陷——手性超導斯格明子，其拓撲特征可由 CP2 拓撲不變量刻畫。

該工作將分數磁通渦旋從長期的理論設想和間接觀測推進到原子尺度實空間與譜學表征階段，不僅為多帶超導體中分數磁通渦旋的形成和手性超導斯格明子提供了直接證據，而且表明 KFe2As2的“1 × 1”K 解理面在表面電荷轉移摻雜的作用下，可能形成一種二維的、破缺時間反演對稱性的超導態。該超導態不僅促進了渦旋核分數化和 CP2 斯格明子的形成，也為在凝聚態體系中模擬分數化激發、線性束縛相互作用、拓撲缺陷形成以及類夸克禁閉現象提供了新的實驗平臺。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads0189

來源：浙江工業大學、中國科學技術大學、華中科技大學、上海交通大學