在浩瀚锂电池阳极材料中，锂金属阳极因其具有最高的理论比容量和低电化学电位而受到关注。中国科学院近代物理研究所科研职员与前辈能源科学与技能广东省实验室干系团队互助，研制出一种能有效“管理”离子分布和传输特性的电池隔膜，办理了锂金属阳极锂枝晶成长、体积膨胀等问题。
基于国际科技创新中央网络做事平台科创热榜逐日榜单形成的一周科技影象，我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。本日，为大家带来第104期。
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《Nature》丨创始全前向智能光打算演习架构，人工智能大模型实现光演习的新路径
清华大学电子工程系方璐教授课题组和自动化系戴琼海院士课题组日前实现了光打算系统大规模神经网络的高效精准演习。该研究成果以“光神经网络全前向演习”为题，于北京韶光8月7日晚在线揭橥于《自然》期刊。
人工智能大模型的迅猛发展与广泛运用，使得算力成为重大的计策抓手与根本举动步伐。长期以来电子芯片的算力增长支撑着AI模型规模的不断发展，然而其高能耗亦带来了前所未有的能源寻衅，新兴打算范式的建立与发展迫不及待。以光为打算媒介，以光的可控传播构建打算模型，光打算以其高算力低能耗特性打开了智能打算的新赛道，在后摩尔时期展现出巨大的潜力。
演习和推理是AI大模型核心能力的两大基石，缺一不可。相较于推理而言，模型演习对算力更为急需，然而电演习架构哀求前向-反向传播模型高度匹配，这对光打算物理系统的精准对齐提出了苛刻的哀求，致使梯度打算难、离线建模慢、映射偏差大，极大地禁锢了光演习的规模与效率。
清华大学电子工程系方璐教授课题组、自动化系戴琼海教授课题组构建了光子传播对称性模型，摒弃了电演习反向传播范式，创始了全前向智能光打算演习架构，研制了通用光演习芯片“太极-II”，摆脱了对离线演习的依赖，支撑智能系统的高效精准光演习。“太极-II”的面世，补充了智能光打算在大规模演习这一核心拼图的空缺。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07687-4
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《Advanced Energy Materials》丨用电池隔膜精准驾驭离子，锂电迎来性能飞跃
离子管理膜和传统多孔隔膜的离子传输特性和阳极表面锂沉积行为示意图
在浩瀚锂电池阳极材料中，锂金属阳极因其具有最高的理论比容量和低电化学电位而受到关注。然而，在长期循环过程中，锂金属阳极锂枝晶成长以及体积膨胀会造成电池性能低落并带来严重的安全问题，阻碍其进一步商业化运用。而均匀的锂离子分布可实现锂金属阳极表面锂均匀沉积并抑制锂枝晶成长。作为不可或缺的锂电池组件——隔膜，不仅具有隔离电池正负极的功能，还可以有效调控锂离子分布和传输特性。因此，探求兼具锂离子“分配”“筛分”和“加速”功能的多功能隔膜对付开拓高性能锂金属电池具有主要意义。
中国科学院近代物理研究所科研职员与前辈能源科学与技能广东省实验室干系团队互助，基于兰州重离子研究装置，利用离子径迹技能和表面化学润色工艺研制出一种能有效“管理”离子分布和传输特性的电池隔膜——离子管理膜。该离子管理膜具有垂直排列、直径均一、荷负电性的纳米通道，可作为离子分配器和“锂离子导向器”，减小锂离子浓度颠簸并实现锂离子选择性传输。
该离子管理膜凭借独特的构造和化学特性，具有较高的离子电导率和精良的锂离子转移数，同时将锂金属阳极表面锂离子浓度颠簸降至最低，利用该隔膜表现出精良的抑制锂枝晶的性能。锂/锂电池运用该隔膜后，在1毫安每平方厘米条件下，可稳定循环1200小时，超过传统商业隔膜2倍多；对付锂/磷酸铁锂电池，该工艺可使比容量达到146毫安时每克，并在1000次循环后保持79.84%的容量，显著高于传统多孔隔膜，即现有商业隔膜的水平。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/aenm.202401377
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《PNAS》丨不愿定性如何重塑蜕变博弈的进程？
适应性风险偏好可以产生周期震荡
蜕变博弈论是一种多学科领悟的理论，它整合了理性经济学与蜕变生物学的思想，通过动态蜕变的视角研究群体中的相互浸染和策略选择。
北京大学王龙课题组和上海交通大学苏奇、美国宾夕法尼亚大学Plotkin互助，建立鲁棒博弈动力学研究的理论框架和剖析综合方法。他们将期望效用理论与蜕变博弈论相结合，提出了系统具有不愿定性和个体风险相应的博弈动力学模型和研究方法。
研究者创造，在群体风险偏好固定的情形下，不愿定性可以定性地改变系统的动力学行为。通过研究策略和风险偏好的共蜕变动力学，创造在囚徒困境中，互助者比例和风险厌恶者比例会涌现持续性周期震荡（稳定的极限环）。他们给出了囚徒困境下极限环存在的数学条件，还剖析了其他类型博弈中的震荡征象，创造系统可能同时在多个区域涌现震荡征象。
这项研究表明，不愿定性以及个体对不不愿定性的应对办法对付系统的蜕变动力学具有主要影响，可以产生（比较于确定脾气形）繁芜得多的动力学行为。这对付群体行为的繁芜性与调控、多智能体的交互学习与互助、群体智能的呈现都具有主要意义。
原文链接：
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2406993121
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《Advanced Materials》丨无原子毛病的纳米焊接，纳米级“天衣无缝”
SnSe纳米片与石墨烯之间沿armchair方向的晶格匹配条件，使得SnSe在沿a1与a2两个晶向运动时受到的摩擦力具有很强的各向异性。
随着当代微纳电子学器件尺寸的不断缩小，在纳米尺度上高精度地制造各种微不雅观构造的技能得到了长足发展。实验室技能总体分为“自上而下”与“自下而上”两类，个中“自上而下”技能的范例代表是电子束光刻（EBL），其精确度能达到10纳米量级，但难以应对更高精度的制造需求，并且刻蚀过程对材料可能引入损伤；“自下而上”的技能则包括近十年来发展的“纳米焊接”。这是一种利用机器微动设备将多个纳米级部件（量子点、纳米线、纳米片等）拼接在一起，并通过加热、激光辐照、加压等方法使部件接缝处成键的技能，可以将这些部件像“搭积木”一样按需组装成各种构造。早期的纳米焊接技能多是针对金属材料，如贵金属纳米线等，这些材料中的金属键方向性弱，在各种退火手段下较随意马虎实现界面弛豫，可以得到毛病较少的界面。然而，半导体材料中的离子键或共价键方向性很强，只要界面两侧的晶体有一定的旋转角度，界面上就会涌现大量毛病，从而严重影响焊接后构造的机器和电学性能，特殊是对二维半导体之间的焊接而言，晶体对准就成了最大的难题之一。
近日，北京量子信息科学研究院低维量子材料团队常凯研究员与德国马克斯普朗克微构造物理研究所、美国阿肯色大学互助，通过扫描隧道显微镜探针操作和原位退火方法，利用石墨烯表面的各向异性摩擦力实现了二维半导体SnSe纳米片的严格定向移动和晶格对准，从而演示了SnSe纳米片间无原子毛病的焊接。
据先容，该方法还能方便地推广到更多二维材料的纳米焊接中，也适用于一维、零维材料的操作。由于扫描隧道显微镜探针的横向移动精度可达亚原子级，原则上纳米焊接技能可实现的器件特色尺寸能够大大打破当前微纳加工极限，对付未来制备各种靠近原子极限尺度的微纳电子学器件、固态量子比特等运器具有主要潜力。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202312199
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《Microchemical Journal》丨用小分子撬动大康健家当
肽段AWGY分子对接三维图
生物活性肽是对生物机体的生命活动有益或是具有生理浸染的小分子氨基酸片段，其相对分子质量一样平常小于6000Da。近年来生物活性肽逐渐成为大康健家当发展不可或缺的质料，广泛运用于保健食品、功能食品等领域。近日，新疆农业大学马生军团队以生物活性肽为切入点，挖掘中草药植物的功能代价，有效助力生物活性肽产品研发。
多花黄精是一种药食同源的多年生草本植物，具有治疗呼吸道疾病、调节免疫、增强肝脏康健的浸染。研究团队采取数据库搜索和从头测序法相结合的策略，从多花黄精中共鉴定出2571条生物活性肽和2122条粗蛋白肽。通过比较粗蛋白肽与生物活性肽整体物理性子差异，并预测其抗氧化潜力，其研究为进一步优化制备抗氧化肽供应了理论支撑。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.microc.2024.110872
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《Nature Communications》丨人工仿照酶运用于生物燃料电池，带来意想不到的打破
Ni-DAB仿照天然尿酸氧化酶催化机理图
酶作为生物催化剂，促进体内生化反应，其高特异性与活性在多个领域展现代价，但提纯难、储存条件严苛且易失落活。为办理这些问题，人工仿照酶特殊是单原子纳米酶应运而生，凭借其构造明确、高效稳定而备受瞩目，被视为天然酶的潜在替代。然而，单原子纳米酶因缺少底物特异性识别单元及单一金属位点，催化特异性受限。
而辅酶非依赖性氧化酶，如尿酸氧化酶（UOX），则能通过双位点机制高特异性催化尿酸氧化，这就启示了科学家的创新思路。东南大学化学化工学院、江苏省富碳材料器件工程研究中央张袁健课题组引入竞争性非金属位点于单原子纳米酶，合成金属-配体双位点类尿酸氧化酶（Ni-DAB），实现了对尿酸的高特异性催化，同时抑制对其他底物的活性。
研究团队将这项成果运用于尿酸生物燃料电池，利用Ni-DAB的高特异性避免了副反应，提升了电池效率，借助人体液即可发电，因而具备了植入医疗设备供电、野外紧急呼叫、空间站运用等潜力。其研究不仅展示了提高纳米酶特异性的新方法，还预示了人工仿照酶在多个领域的广阔运用前景。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-50123-4
