近期厦大科研成果速览→

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近期，厦大科研捷报频传

多个科研团队

在相关领域取得显著成果

多项研究成果在国际国内期刊发表

从海洋碳循环到深度伪造检测

从电池性能优化到溯源早期文明

探索知识前沿

引领创新潮流

厦大科研人闪耀学术舞台

接下来，跟着小夏的步伐

一览厦大近期科研成果吧

近期科研成果速览

海洋氮循环研究组发文揭示光强驱动固氮来源氮在真光层氮循环中的整合

近日，厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室、海洋与地球学院氮循环研究组在寡营养海区固氮来源氮的归宿方面取得新进展，相关成果以“Light-driven integration of diazotroph-derived nitrogen in euphotic nitrogen cycle”为题，发表在Nature Communications. 该研究通过同位素标记技术和人工周期光强培养，揭示光强如何塑造固氮速率垂直单峰分布以及驱动固氮来源氮在真光层中的不同传输路径，即在高光区，固氮来源氮流向藻类再吸收，而在低光区，其被硝化微生物利用。上述发现揭示了真光层氮循环的精细化结构。

该研究基于2020-2021年在西北太平洋副热带流涡区的原位观测和实验，首次量化了真光层内固氮速率在颗粒态和溶解态的分布。原位观测结果表明：

（1）总固氮速率（颗粒态与溶解态份额中固氮速率加和）垂直剖面呈现单峰分布，在大约50m处出现极大值（图1 a-b）。

图1.夏、冬季固氮速率垂直剖面

（a-b 总固氮速率；c-d溶解态份额固氮速率占比）

通过光强调控实验，发现光强的变化对固氮速率有显著影响，最适光强使固氮速率达到最大值（图2），呈现光过量抑制与光不足限制的现象。整体来看，固氮速率在真光层内呈现出单峰分布，光强在这个过程中起着关键作用。

图2.光强调控实验结果

（2）在近原位观测中，溶解态份额中的固氮速率占比3-97%，且随深度增加其占比逐渐提高（图1c-d）。进一步实验发现，释放的DDN在不同光强条件下，出现传输路径差异。在高光区域，15-33%释放的DDN被生物再吸收，转化成颗粒态的有机氮（图3a-c）；而在低光区域，大约70%释放的DDN通过硝化作用转化为溶解态的NOx-（图3 d-e）。这样的光控双通路是溶解态份额占比随深度增加而增加的主因。

图3.固氮来源氮在双层结构下两种传输路径

（a-c高光区释放的DDN流向藻类再吸收；d 低光区DDN流向NOx-储库占比；e光强驱动的硝态氮通路占比随光强下降而升高）

该研究强调了固氮微生物释放的DDN在真光层中的重要性，并揭示了其在短时间尺度内的循环机制，尤其是在真光层底部，固氮过程与硝化相耦合。这一发现为剖析海洋中氮的动态循环提供了新的视角，有助于理解海洋氮循环和气候变化之间的重要反馈机制，也对评估海洋固氮在生物泵过程中如何响应于全球变化提出了新的挑战。

江云宝教授团队在异手性选择性反应研究中取得新进展

化学化工学院江云宝教授研究团队在手性选择性反应新体系构建研究中取得进展，有关成果近日以“Heterochiral coupling to bilateral β-turn structured azapeptides bearing two remote chiral centers”为题发表于《自然-通讯》(Nat. Commun.2024,15,9271)。

有趣的是，该项研究起因于一个梦境，梦见对苯二异硫氰酸酯与外消旋乙酰基-L-/D-苯丙氨酰肼的反应为异手性偶合。当时实验室正在研究氨基酸酰氨基硫脲的β-转角结构(Chem. Commun. 2013,49, 8943)，一直思考的是转角之间如何结合而使转角螺旋结构的螺旋性得以有效延展。酰基氨基酸酰肼与结构对称的对苯二异硫氰酸酯反应得到的产物中含有两个β-转角结构，经由对苯基二硫脲中的硫酰胺基-NH参与的两个十元环分子内氢键经苯环关联。大胆的实验设想很快便获得了实验验证。异手性产物的比率远高于统计值50%、高达84%，于异手性偶合产物晶体结构中观察到丰富的同手性的β-转角结构之间的相互作用，保障了β-转角螺旋性的有效传递，形成左手和右手螺旋交替的螺旋阵列；而同手性偶合产物在晶体结构中仅平行排列，不利螺旋性传递。理论计算表明，异手性产物的分子间作用力更强，溶液相聚集特性和溶解度参数等进一步佐证，揭示了异手性选择性的驱动力。值得指出的是，偶合产物中两个手性中心间虽远隔14个原子，但因分子内β-转角螺旋结构和分子间螺旋性传递之故，建立了远程手性中心之间的联系，从而在无手性助剂或催化剂条件下，实现显著异手性选择性反应。

与此同时，借助反应体系的异手性选择性特征，通过去除优先偶合形成的异手性产物，可获得具有更高对映体过量(ee)值的反应原料，实现了系列乙酰基氨基酸酰肼的手性放大。研究结果不仅为手性选择性合成机制的发展提供了新的思路，也将有助于手性放大途径的深入理解。

海水养殖生物育种全国重点实验室（厦门大学）再添2个国审水产新品种

10月28日，农业农村部印发《中华人民共和国农业农村部公告第836号》，公布了23个经全国水产原种和良种审定委员会审定通过的水产新品种。由厦门大学作为第一依托高校的海水养殖生物育种全国重点实验室新增2个国审水产新品种，包括厦门大学海洋与地球学院柯才焕教授团队牵头选育的皱纹盘鲍“福海1号”（水产新品种登记号GS-01-013-2024），以及徐鹏教授团队作为第二完成单位参与选育的豫选黄河鲤2号（水产新品种登记号为GS-01-001-2024）。

程辉辉课题组助力厦大档案修复

电子科学与技术学院程辉辉副教授课题组联合厦门大学档案馆，在应用新型激光技术修复文物方面取得阶段进展，在厦门大学人文社科一类核心学术刊物《档案学研究》2024年第4期上，发表题为《智能激光技术在纸质档案修复中的机理研究与应用译介》的交叉学科论文。

该文章从激光清洗作用机制上分析了激光清洗修复纸质档案的优势与可行性，明确材料和激光参数是影响激光清洗效率的重要参数，提出针对不同污染物，通过调试合适的激光参数，如脉冲持续时间、能量密度和波长等，利用智能操控平台精确控制激光清洗的位置、时间和扫描方式，实现纸张纤维无损高效清洗的智能化方式，为纸质档案修复提供了新思路。

厦大考古团队联合中国科技大学在凌家滩社会复杂化研究中取得新进展

复杂社会的起源与发展是国际考古学研究的核心议题。凌家滩文化作为中华文明的先锋，是中华文明多元一体形成过程中十分重要的一环，对于理解早期复杂社会的发展模式至关重要。近日，厦门大学历史与文化遗产学院的科研团队联合中国科技大学等单位在国际重要学术期刊Archaeological Research in Asia上发表了“What Lies Beyond Rituals? Exploring the Role of Pottery in the Chiefly Polities of Lingjiatan”（《仪式之外：探索陶器在凌家滩社会复杂化中的作用》）的前沿研究，通过对凌家滩区域系统调查发现的陶片进行跨学科分析，首次探讨了陶器生产、流通与使用在凌家滩社会复杂化进程中的作用。

凌家滩遗址位置和裕溪河流域区域系统调查范围图

朱展云研究员团队在丝绸文物保护领域取得新进展

历史与文化遗产学院文物保护科学实验室主任朱展云研究员团队在丝绸文物保护研究中取得新突破，其成果以题为“Comparative study of silk residue extraction agents: Evaluating efficiency and investigating structural impact”的论文发表在国际核心期刊Journal of Cultural Heritage。

朱展云研究员团队优化了丝织品残留物提取的关键技术，采用多因素方差分析方法对提取效率进行了严谨的数理统计，并通过凝胶电泳、紫外吸收光谱、圆二色谱等表征手段，详细探讨了不同提取方法对蛋白质结构的影响。研究结果表明，钙醇溶液的提取效率远优于其他提取剂，所提取的蛋白质在分子量和微观结构上均表现出显著优势。这一发现为微量样品的精确鉴定提供了可靠技术，显著提高了古代丝织品文物保护工作效率，同时也为进一步的工艺研究提供了科学依据。

天文学系团队参与核坍缩超新星辐射冲击波的实验室研究

中国工程物理研究院激光聚变研究中心、厦门大学物理科学与技术学院天文学系和北京应用物理与计算数学研究所的联合研究团队，报道了在实验室天体物理辐射冲击波方面的最新进展。相关研究成果以“Laboratorial radiative shocks with multiple parameters and first quantifying verifications to core-collapse supernovae”为题，在线发表在Science Bulletin上。

该研究团队在绵阳高功率激光“神光Ⅲ(SGⅢ)原型”装置上，用能量为1600 ~ 2800 J的激光分别在1.2和1.9 atm的氙气中驱动冲击波。利用背光照相图像获得了冲击波的平均速度，并通过数据处理首次获得了波后压缩密度，与二维辐射流体程序模拟获得的速度和压缩密度符合较好。同时，研究团队进一步结合模拟得到的温度，依据缩比定标率，将其与核坍缩超新星模拟中的辐射冲击波状态进行全面比较，结果完全吻合。该工作首次定量论证了实验室研究核坍缩超新星中辐射冲击波传播的可行性，为后续剖析爆发的时间序列演化，揭示和量化冲击波能量耗散机制，以及检验核坍缩超新星爆发机制奠定了基础。

图1 核坍缩超新星中的辐射冲击波示意图；实验获取的辐射冲击波温度、密度空间分布示意图

图2 (a)辐射冲击波平均速度；(b)冲击波波后压缩密度；

(c)辐射流体程序模拟获得离子温度、电子温度、密度二维空间分布；(d)离子温度、电子温度、密度沿传播方向的空间分布

许清池副教授、徐俊教授与曹昕睿副教授、吴顺情教授合作在锂硫电池领域取得新进展

物理科学与技术学院物理学系的许清池副教授、徐俊教授团队和曹昕睿副教授、吴顺情教授团队合作，在高性能锂硫电池研究中取得新进展。相关研究成果以“From Bulk to Nanosheet: How Tellurene Can Influence the Performance of Li-S Batteries on Both Electrodes”为题发表在Advanced Functional Materials期刊上。

他们重点研究了二维碲烯材料，将其修饰在锂硫电池隔膜上，并详细分析了碲烯在电池正负极中的双重作用机制。在正极方面，超薄二维碲烯的纳米片结构显著提升了电极的电导率，并通过提供更多的活性位点，加速了多硫化物的转化，从而避免了穿梭效应的发生。而对于负极，碲烯则促进了聚碲硫化物的形成，在锂负极表面形成稳定的固体电解质中间相（SEI）。这种保护性SEI层能够有效抑制锂枝晶的生长，增强锂的可逆沉积过程。这一研究成果将为未来锂硫电池材料的设计提供了新的思路和方向。

二维碲烯在锂硫电池正负极中的双重作用

陈洪敏教授团队在肿瘤超低剂量放疗等效减毒新策略方面取得重要进展

公共卫生学院陈洪敏教授团队在期刊Nature Communications上发表了题为“Biodegradable copper-iodide clusters modulate mitochondrial function and suppress tumor growth under ultralow-dose X-ray irradiation”的研究成果。该研究构建了一种生物可降解的铜碘簇纳米颗粒，该纳米颗粒在实现超低剂量放疗的同时，在肿瘤环境下分解铜离子和碘离子，有效调节线粒体功能，放大氧化应激，并激活Bcl-2途径，为癌症治疗提供新的治疗策略。

本研究利用血清蛋白稳定铜-碘簇，增强生物安全性，具有明亮的放射发光性能。血清蛋白表面功能基团可共价偶联匹配辐射荧光发射的光敏剂赤藓红B(EB)和靶向分子GA(Cu-I@BSA-EBGA)。体外和体内研究表明：(1)X-PDT过程诱导产生活性氧ROS: Cu-I@BSA-EBGA通过主动靶向富集到肿瘤区域，在远低于临床放射剂量2Gy辐照下（临床常用剂量50Gy左右），X-PDT过程诱导产生活性氧ROS。(2)释放铜离子，诱导铜死亡机制：Cu-I@BSA-EBGA在肿瘤区域发生降解，释放Cu+和I-离子，而这两种离子可以分别与H2O2反应，生成Cu2+/+和I2/I3-。(3)释放碘离子，诱导碘相关治疗机制并促进铜死亡过程。该过程通过调节线粒体功能，损伤DNA，减少ATP生成和增强氧化应激来诱导细胞死亡。目前尚无利用这种氧化还原反应在细胞内原位生成过量碘合物用于治疗的报道，为肿瘤治疗等效减毒基础研究拓展了新策略。团队正深入挖掘这一策略，并推动其转化研究工作。

王程教授团队在激光雷达人体动作和场景捕捉领域取得新进展

信息学院王程教授和温程璐教授团队，在激光雷达人体动作和场景捕捉领域取得重要进展，相关研究成果以“HiSC4D: Human-centered Interaction and 4D Scene Capture in Large-scale Space Using Wearable IMUs and LiDAR”为题发表在IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence。

在本次发表的成果HiSC4D中，团队突破了在大规模室内外开放场景中，捕捉第一人称视角下的多样化双人交互动作和三维场景的方法。该方法通过融合惯导和激光雷达数据，构建了多阶段联合优化框架，有效解决了惯导带来的漂移问题，并显著提升了场景重建精度，扩展了空间、人体动作和互动捕捉的范围。同时发布了首个多模态双人交互数据集，涵盖不同场景类型和多样化人体动作，为相关研究领域提供训练数据资源。HiSC4D技术以激光雷达为核心传感器，同时重建人体动作和三维场景，为具身智能走向广阔户外、融入人群开辟新思路。

海洋碳循环团队发文揭示开阔大洋向边缘海输运人为CO₂的新路径

中国科学院院士、厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室、海洋与地球学院戴民汉教授和曹知勉教授等集成南海近二十年的长期观测数据，在厘清边缘海人为CO2分布、通量与演变方面取得重要进展，相关成果以“Pacific Ocean originated anthropogenic carbon and its long-term variations in the South China Sea”为题，发表于Science Advances。

该研究优化了计算海洋人为CO2浓度的TrOCA法（溶解氧+溶解无机碳+总碱度示踪法），构建了迄今为止最全面的南海人为CO2数据集，证明了南海人为CO2的主要来源是黑潮入侵携带的太平洋人为CO2，而非海-气交换（人为CO2进入海洋的常规方式）及陆源输入。揭示这一开阔大洋向边缘海输运人为CO2的新路径，对全面理解边缘海碳循环具有重要意义。

张荣院士团队在紫外光电探测器领域取得重要进展

张荣院士团队在紫外光电探测器领域取得重要进展，相关成果以“Perovskite/GaN-Based Light-Modulated Bipolar Junction Transistor for High Comprehensive Performance Visible-Blind Ultraviolet Photodetection”为题，发表于ACS Photonics，并被选为期刊内封面文章。

紫外光电探测器在民用领域应用广泛，例如火情预警、电晕监测、臭氧层监测等。理想的紫外光电探测器被期望具有高响应度、高比探测率、快响应速度、高线性动态范围以及高光谱选择性。目前的紫外光电探测器通常采用典型的光电导结构或光电二极管结构，然而这两种器件的性能被各自的器件结构所限制，无法满足对理想的紫外光电探测器的需求。因此，实现最优的增益带宽平衡，获得高综合性能的光电探测器件一直是该领域的研究难点。

为了解决这个问题，该团队设计了一种新型的紫外光电探测器结构——钙钛矿/氮化镓基光调制双极结型晶体管。该光调制双极结型晶体管同时兼顾了光电导和光电二极管的结构特点和探测特性，显著提升了增益带宽积，其优异的综合性能（响应度：0.43 A/W，比探测率：4.11×1012 Jones，上升/下降时间：70.50/71.83 μs，破纪录的线性动态范围：159 dB）已超过报道的同类紫外光电探测器和商业化产品。另外，这种光调制双极结型晶体管可以和氮化镓发光二极管实现工艺相容的低成本异构集成，在全双工室内光通信应用上具有广泛前景。该工作突出了能带设计在器件制造中的重要意义，不仅为优化光电探测综合性能提供了一种新型器件结构，而且为钙钛矿与其他半导体材料异质集成构筑新型光电器件的研究和应用开启了新领域。

纪荣嵘教授团队在深度伪造检测领域取得新进展

信息学院纪荣嵘教授团队在深度伪造检测领域取得新进展，相关研究成果以“Continual Face Forgery Detection via Historical Distribution Preserving”为题发表在International Journal of Computer Vision。

本文提出了一种历史分布保留（Historical Distribution Preserving，HDP）框架，用于保留和维护历史面部的分布。为此，本文使用通用对抗扰动（Universal Adversarial Perturbation，UAP）来模拟历史伪造分布，并利用知识蒸馏技术维持不同模型之间真实面部分布的变化。在训练新的数据的时候，只需要将之前保存的扰动特征和真实数据结合，就可以恢复出之前的伪造历史分布，共同训练后可以大大增强模型的抗遗忘性。本文还构建了一个新的CFFD基准，并设计了三种评估协议。广泛实验表明，HDP方法在这些基准上表现优于现有的最先进方法。

孙世刚院士团队在非贵金属基阴极催化剂的质子交换膜燃料电池性能优化研究取得新进展

化学化工学院姜艳霞教授、黄蕊工程师、孙世刚院士课题组在非贵金属基阴极催化剂的质子交换膜燃料电池性能优化研究取得新进展，相关研究成果以“A Fe-NC electrocatalyst boosted by trace bromide ions with high performance in proton exchange membrane fuel cells”为题发表于Nature Communications。

研究团队通过在热解过程中引入NH4Cl和NH4Br，利用其分解产生的NH3和酸性气体HCl、HBr，实现调控碳载体的微观结构和活性位点的化学环境的目的，成功开发出一种高效的Fe-NC催化剂。该催化剂（Fe–NCBrCl）的性能超越了美国能源部（DOE）2025年的指标，在氧气和空气环境下分别实现了1.86和0.88 W cm−2的峰值功率密度，并在0.9 ViR-free条件下达到了54 mA cm−2的电流密度。这一成果为在PEMFCs中取代铂基催化剂，最终克服现有PEMFCs的成本障碍提供了可能。

陈鹭剑教授团队在电驱动液晶孤子研究方面取得新进展

电子科学与技术学院陈鹭剑教授、李森森副教授团队在电驱动液晶孤子研究方面取得新进展。相关成果以“Light-regulated soliton dynamics in liquid crystals”为题发表于Nature Communications。

研究团队利用基于高敏感光电转换层的光电效应，通过光投影在光照区域形成虚拟电极，无需制备物理电极，即可实现对孤子动力学行为的精准控制。该研究通过理论建模和仿真分析，揭示了图案光与光致电场相互作用的机制，阐明了孤子在局部区域内的生成与运动机理。通过多策略图案光编程，实现了对孤子的高度灵活控制，并进一步展示了孤子的速度调控、传播方向控制以及按需定制的轨迹操控，涵盖了孤子从生成、传播到泯灭的整个生命周期。与以往依赖宏观尺寸或数百微米级物理电极的孤子研究相比，该方法将外场操控的尺度缩小至孤子本征尺寸，提供了孤子光学操控的新维度，为探索孤子在涌现现象、微货物输运、微流控等领域的应用带来了新的机遇。

注：以上按新闻报道时间排列