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可调谐的声学型石墨烯等离激元增强纳米红外光谱

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物理学报 2024年第13期73卷 336-345页

作者：段谕戴小康吴晨晨杨晓霞郑州大学河南先进技术研究院郑州450001 国家纳米科学中心中国科学院纳米科学卓越创新中心中国科学院纳米光子材料与器件重点实验室中国科学院纳米标准与检测重点实验室北京100190 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

纳米红外光谱(nano-infrared spectroscopy,nano-IR)技术能够突破光的衍射极限,实现约10 nm空间分辨率的红外光谱检测,是研究纳米尺度物质化学成分和结构的重要技术手段.然而,由于纳米物质的尺寸与红外光的波长存在较大失配,导致其红外... 详细信息

纳米红外光谱(nano-infrared spectroscopy,nano-IR)技术能够突破光的衍射极限,实现约10 nm空间分辨率的红外光谱检测,是研究纳米尺度物质化学成分和结构的重要技术手段.然而,由于纳米物质的尺寸与红外光的波长存在较大失配,导致其红外吸收信号微弱.本文理论提出了一种基于纳米腔室的声学型石墨烯等离激元(nanocavity-acoustic graphene plasmon,n-AGP)可调谐增强nano-IR检测平台.该平台可实现超高光场压缩(模式体积Vn-AGP≈10-7λ_(0)~3,λ_(0)=6.25μm)和约50倍电场增强的n-AGP激发.通过调控金纳米腔室结构和石墨烯费米能级,我们实现了n-AGP的宽频段动态调控(1290—2124 cm^(-1)).此外,由于n-AGP的电磁场高度局域在纳米腔室内,具有高的探测灵敏度,可实现单个蛋白质颗粒酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带振动指纹特征的探测(灵敏度提高约9倍).这一基于n-AGP的增强结构拓展了nano-IR技术在单分子尺度的表征能力,可广泛应用于生物、催化等领域.

关键词：石墨烯纳米腔室等离激元表面增强红外光谱

基于RNA-seq数据分析长牡蛎(Crassostrea gigas)天然免疫的可变剪接事件

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海洋与湖沼 2024年第1期55卷 182-192页

作者：李若晖张琳琳中国科学院海洋研究所实验海洋生物学重点实验室山东青岛266071 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋生物学与生物技术功能实验室山东青岛266237 中国科学院大学北京100049

大部分无脊椎动物缺乏基于经典抗体和记忆细胞的适应性免疫,因而天然免疫在无脊椎动物免疫防御中发挥不可或缺的作用。可变剪接正是产生天然免疫多样性和特异性的重要途径。牡蛎(Crassostrea)是全球范围内的大宗养殖贝类和我国产量最高... 详细信息

大部分无脊椎动物缺乏基于经典抗体和记忆细胞的适应性免疫,因而天然免疫在无脊椎动物免疫防御中发挥不可或缺的作用。可变剪接正是产生天然免疫多样性和特异性的重要途径。牡蛎(Crassostrea)是全球范围内的大宗养殖贝类和我国产量最高的海水养殖贝类,理解其天然免疫系统的多样性和特异性对牡蛎病害防治和养殖业健康可持续发展至关重要。通过对不同病原诱导以及诱导后不同时间的转录组进行生物信息分析,系统地研究了长牡蛎天然免疫应激反应的可变剪接事件。发现在弧菌诱导下可变剪接事件的总数显著增加,表明弧菌的感染会诱导长牡蛎可变剪接事件的产生。对病原诱导后可变剪接体的组成类型及表达量显著变化的基因的功能富集分析,表明免疫系统相关功能被显著富集,病原感染不同阶段以及不同病原感染后可变剪接体的组成类型和表达量均不一致,表明长牡蛎免疫系统可通过可变剪接产生免疫响应的特异性和多样性。研究结果为长牡蛎等无脊椎动物天然免疫多样性和特异性提供了典型实例,也为长牡蛎病害防御提供了理论支撑。

关键词：长牡蛎可变剪接病原体诱导天然免疫

大气溶解有机碳湿沉降及其在海洋碳中和中的作用

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中国环境科学 2024年

作者：邢建伟宋金明中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室(中国科学院海洋研究所) 青岛海洋科技中心海洋生态与环境科学功能实验室中国科学院大学中国科学院海洋大科学研究中心

大气沉降是地球不同圈层间物质循环的重要环节之一。作为大气中普遍存在的一类复杂的可溶极性有机化合物，降水溶解有机碳(DOC)对区域环境空气质量以及全球气候变化和碳循环过程都会产生广泛而深远的影响，已成为当今全球变化研究的热... 详细信息

大气沉降是地球不同圈层间物质循环的重要环节之一。作为大气中普遍存在的一类复杂的可溶极性有机化合物，降水溶解有机碳(DOC)对区域环境空气质量以及全球气候变化和碳循环过程都会产生广泛而深远的影响，已成为当今全球变化研究的热点之一。文章系统总结了近几十年来国内外关于大气降水DOC的研究进展，主要包括以下3个方面：大气降水DOC的丰度与生物可利用性、降水DOC浓度和湿沉降通量的时空分布特征及其影响因素、DOC湿沉降的生态环境效应，并展望未来的发展方向。结果表明，降水DOC的化学组分异常复杂，以低分子量有机酸、氨基酸、尿素等为主，具有较高的生物可利用性；不同地区降水DOC的浓度和湿沉降通量具有显著的时空差异，主要受控于排放源、排放强度以及复杂的气象条件；大气中的DOC可影响气溶胶和降水的性质(酸雨)，沉降至冰雪表面的DOC会加速冰川融化；同时，湿沉降带来的DOC输入可加富表层海水的有机碳水平，其中的活性DOC可促进海洋生态系统次级生产力的提高，而惰性成分则可贡献海洋惰性溶解有机碳库，有利于碳封存并增强海洋碳汇，助力“海洋负排放”和“碳中和”目标的实现。未来的研究应持续注重开发利用先进仪器设备开展降水DOC化学成分的精准量化识别，以更深刻地认识降水DOC的生物可利用性及惰性特征；同时，开发利用新型数值模拟技术以深入开展全球尺度不同性质降水DOC湿沉降通量及其时空异质性研究，并量化大气DOC的间接湿沉降通量，在此基础上重点阐明大气DOC湿沉降作为新型路径之一对提高全球海洋碳封存的潜力，以期深入认识大气沉降在全球碳循环和海洋“碳失汇”研究中的作用和地位。

关键词：溶解有机碳(DOC) 湿沉降生物可利用性海洋惰性溶解有机碳库 “双碳”目标

黄河流域跨区域科技创新合作现状与优化策略研究

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中国科学院院刊 2024年第6期39卷 985-999页

作者：张古鹏郭文波梁会玲张晶晶路东柱侯保荣梁艳段炜钰中国科学院大学公共政策与管理学院北京1000049 山东省海洋科学研究院(青岛国家海洋科学研究中心) 青岛266104 山东省科学技术厅济南250101 中国科学院海洋研究所青岛266000 中国科学院海洋研究所中国科学院海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室青岛266071

实现有效的跨区域创新合作,不仅有助于提升黄河流域整体的科技创新能力,而且对推进西部大开发战略,实现西部地区产业升级与跃迁至关重要。黄河流域各类企业、高校和科研院所构成的横跨各区域的创新合作网络有助于打破“信息孤岛”,帮助... 详细信息

实现有效的跨区域创新合作,不仅有助于提升黄河流域整体的科技创新能力,而且对推进西部大开发战略,实现西部地区产业升级与跃迁至关重要。黄河流域各类企业、高校和科研院所构成的横跨各区域的创新合作网络有助于打破“信息孤岛”,帮助各省级行政区及其所属城市在开放的科技创新合作平台中充分实现信息共享。文章构建了黄河流域跨区域创新合作网络中各省级行政区间的内部创新合作关系,以及流域内与流域外省级行政区间的外部创新合作关系,研究了内、外部创新合作关系网络反映出来的黄河流域科技创新合作的现状。结果显示,内部创新合作网络在空间上呈现东部密集、西部稀疏的不均衡分布格局,但密度近年有所增加;外部创新合作网络起初在空间分布上也不均衡,但近期合作的广度和深度大幅提升。研究表明,黄河流域科技创新合作仍存在诸多障碍:(1)黄河流域内部创新合作不足,大规模、整体性的创新合作网络尚不健全;(2)黄河流域跨区域创新合作网络作用难以充分发挥,缺乏全方位、多层次的跨区域制度协同运作机制。鉴于此,文章提出应从中央到地方,自上而下地完善创新协同合作体系,遵循“加强顶层设计—完善合作网络—增强合作意识—协调地区法规—组建跨区域联盟—营造协同创新生态—挖掘创新合作机会”的优化思路建设黄河流域科创走廊。

关键词：跨区域科技创新合作创新合作网络黄河流域科创走廊

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岩石磁学方法在海洋样品研究中的多解性讨论

地球物理学报 2024年第5期67卷 1891-1912页

作者：张强刘双迟刘建兴刘传周李金华刘青松中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用重点实验室青岛266061 中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理院重点实验室北京100029 南方科技大学海洋科学与工程系深圳518055

岩石磁学是研究自然以及人工合成磁性矿物性质变化的应用型学科.海底岩石和海洋沉积物等海洋样品中含有不同成因及来源的磁性矿物.这些磁性矿物蕴含了全球气候变化、微生物矿化、地球动力学演化等关键地质信息.岩石磁学可以快速解析这... 详细信息

岩石磁学是研究自然以及人工合成磁性矿物性质变化的应用型学科.海底岩石和海洋沉积物等海洋样品中含有不同成因及来源的磁性矿物.这些磁性矿物蕴含了全球气候变化、微生物矿化、地球动力学演化等关键地质信息.岩石磁学可以快速解析这些海洋样品中磁性矿物种类、含量、磁畴等特征的变化,为提取相关地质演化信息提供丰富的指标记录.然而,由于磁性矿物循环和海洋内部过程的固有复杂性,岩石磁学参数解译在海洋样品研究中存在多解性,在一定程度上制约了相关地质信息的深入解读.解决这一问题的关键在于对样品中载磁矿物的准确识别和量化.为此,本文首先简述了海洋样品中主要的磁性矿物类型,随后系统论述了应用岩石磁学方法评估海洋样品磁性矿物种类、含量以及磁畴状态等方面的多解性和注意事项.本文同时对岩石磁学的局限性、新兴技术和未来研究思路进行了展望.

关键词：岩石磁学磁性矿物海洋地质海洋科学参数多解性

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类金刚石碳基涂层热稳定性研究进展

表面技术 2024年第20期53卷 1-18页

作者：唐紫妍魏菁陈仁德崔丽郭鹏汪爱英宁波大学材料科学与化学工程学院浙江宁波315211 中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋关键材料重点实验室中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江省海洋材料与防护技术重点实验室浙江宁波315201

类金刚石碳基(Diamond-like Carbon,DLC)涂层性能优异,前景广阔,但热稳定性不足制约了DLC涂层在严苛高温工况下的应用。首先,综述了DLC涂层热稳定性研究方法的发展现状,对比了热处理结合非原位测试、热分析、高温原位测试、模拟计算4种... 详细信息

类金刚石碳基(Diamond-like Carbon,DLC)涂层性能优异,前景广阔,但热稳定性不足制约了DLC涂层在严苛高温工况下的应用。首先,综述了DLC涂层热稳定性研究方法的发展现状,对比了热处理结合非原位测试、热分析、高温原位测试、模拟计算4种常用研究方法的优劣势。其次,归纳总结了组分、制备方法和退火环境对DLC涂层热稳定性的影响过程和作用机制,发现高sp^(3)含量的无氢DLC涂层呈现出最优异的热稳定性。而不同制备方法通过影响涂层结构、sp^(3)含量、氢含量获得热稳定性各异的DLC涂层。另外,涂层在真空及惰性气体环境中的热稳定性比含氧环境更好。通过异质第三元素掺杂、多层结构、梯度结构,可进一步提高DLC涂层热力学性能。其中,元素掺杂通过改变DLC组分和键态结构,实现对涂层热稳定性的调控;而多层及梯度结构设计主要通过降低涂层应力,突破厚膜关键制备技术,进而提高涂层热稳定性。结合涂层微结构的演变规律,进一步从涂层自身石墨化、氧化、脱氢和剥落行为,阐述了DLC涂层的高温失效机理。最后,对设计和发展DLC高温防护涂层材料技术的共性挑战和未来趋势做了分析展望。

关键词：类金刚石涂层热稳定性高温调控方法微结构特征失效机理

双辉等离子渗铬界面层对类石墨碳基涂层力学及磨蚀性能的影响

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表面技术 2024年第1期53卷 169-181页

作者：闫江山郭鹏林乃明张应鹏马冠水周小卉汪汝佳严凯李小凯汪爱英太原理工大学材料科学与工程学院太原030024 中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江宁波315201 中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江省海洋材料与防护技术重点实验室浙江宁波315201

目的研究渗铬界面层对铬/类石墨碳(Cr/Graphite-Like Carbon,GLC)复合涂层力学性能、结合强度及磨蚀行为的影响,阐明Cr/GLC复合涂层的抗磨蚀机理。方法以316L不锈钢(316L)为基体,先借助双辉等离子表面合金化(DGPSA)技术制备渗铬界面层... 详细信息

目的研究渗铬界面层对铬/类石墨碳(Cr/Graphite-Like Carbon,GLC)复合涂层力学性能、结合强度及磨蚀行为的影响,阐明Cr/GLC复合涂层的抗磨蚀机理。方法以316L不锈钢(316L)为基体,先借助双辉等离子表面合金化(DGPSA)技术制备渗铬界面层,再采用直流磁控溅射(DCMS)技术制备顶层GLC涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、共聚焦显微拉曼光谱仪(Raman)和X射线衍射仪(XRD)表征涂层的微结构与成分,采用纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损仪和电化学工作站测试复合涂层的力学性能、断裂韧性、结合强度和抗磨蚀性能。结果渗铬界面层能够促进GLC涂层的石墨化转变,实现硬度分布的梯度变化(基体为3.65 GPa,渗铬界面层为8.97 GPa,表面为13.15 GPa),有效阻碍了裂纹的扩展。与GLC涂层相比,Cr/GLC复合涂层具有较高的断裂韧性和结合强度(≥50 N),在3.5%NaCl溶液中具有更低的摩擦系数(0.055)和更低的磨损率(3.22×10^(-7)mm^(3)/Nm),其抗腐蚀性和化学稳定性也明显更优。结论通过界面设计,实现了Cr/GLC复合涂层硬度分布的梯度过渡,提高了复合涂层的断裂韧性以及与316L的结合强度,赋予了复合涂层优异的抗磨蚀性能,为其在海洋苛刻环境下的磨蚀防护提供了有益借鉴。

关键词：双辉等离子表面合金化直流磁控溅射类石墨碳渗铬界面层结合强度磨蚀

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双时相合成孔径声呐图像目标变化检测方法

应用声学 2024年

作者：曾腾韦琳哲黄海宁中国科学院先进水下信息技术重点实验室中国科学院声学研究所

水下环境和水声信道随时间动态变化，合成孔径声呐形成的地貌或目标结果也会随之变化，导致目标漏检和场景认知度低，给水下安防和无人导航等带来较大隐患。针对该问题，该文提出了基于双时相的合成孔径声呐变化目标检测方法，根据帧间... 详细信息

水下环境和水声信道随时间动态变化，合成孔径声呐形成的地貌或目标结果也会随之变化，导致目标漏检和场景认知度低，给水下安防和无人导航等带来较大隐患。针对该问题，该文提出了基于双时相的合成孔径声呐变化目标检测方法，根据帧间声图地理信息和特征的匹配，完成像素级的差异分析比对，实现变化目标的检测和标注。经试验数据验证，该方法能够准确检测和标注预设的变化区域，对水下场景变化规律的掌握和威胁目标的监测具有重要意义。

关键词：合成孔径声呐变化检测目标检测声呐图像处理

我国近海生态环境灾害发生的生源要素驱动机制及健康调控

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应用生态学报 2024年第2期35卷 564-576页

作者：邢建伟宋金明袁华茂李学刚段丽琴曲宝晓王启栋马骏王越奇戴佳佳中国科学院海洋研究所中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室山东青岛266071 中国科学院大学海洋学院山东青岛266400 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266400

近几十年来,我国近海生态环境在气候变化和高强度人类活动等多重压力下发生重大变化,以赤潮和绿潮为代表的有害藻华发生次数和规模呈快速增长态势,同时海水低氧和酸化等环境问题也日渐突出,迫切需要探明海洋生态环境灾害的发生机制和防... 详细信息

近几十年来,我国近海生态环境在气候变化和高强度人类活动等多重压力下发生重大变化,以赤潮和绿潮为代表的有害藻华发生次数和规模呈快速增长态势,同时海水低氧和酸化等环境问题也日渐突出,迫切需要探明海洋生态环境灾害的发生机制和防治措施。本文首次阐明“海洋生态环境灾害”概念的内涵,并从营养物质外源输入、海洋有机质矿化分解与营养盐再生、近海水体营养盐结构异常等方面系统阐释了我国近海生态环境灾害发生的生源要素驱动机制,指出日益增强的人类活动引发的陆源营养物质输入剧增以及生源要素入海后的复杂生物地球化学循环过程共同导致近海生态环境灾害的频发。在此基础上,结合本领域最新研究进展,提出了基于海水生源要素管理的近海生态环境健康调控思路。即基于陆海一体化战略,通过技术手段,从陆源减排、海岸带缓冲和近海治理链条式降低陆源污染物特别是无机氮的排放强度,并通过人为调控技术促进近海海水营养盐结构的正常化,从而达到降低和控制近海生态环境灾害发生的目的,改善和提升近海生态环境质量。

关键词：海洋生态环境灾害营养盐调控陆海统筹生态环境健康中国近海