一周前沿科技盘点〔146〕｜钙钛矿LED大升级，亮度破纪录寿命超18万小时：细胞“返老还童”提速关键机制被破解

钙钛矿LED因其高效、低成本等优势备受关注，但在亮度和寿命方面长期面临挑战。近日，一项新技术成功突破瓶颈，为其实用化铺平道路。

干细胞重编程技术为再生医学带来巨大希望，但重编程效率和速度一直是制约其发展的关键问题。中科院郑辉团队的研究揭示了加速这一过程的机制，为未来细胞治疗提供了重要理论支持。

基于国际科技创新中心网络服务平台科创热榜每日榜单形成的一周科技记忆，我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。今天，为大家带来第146期。

1《Nature》丨钙钛矿LED大升级，亮度破纪录寿命超18万小时

不同空间限域的钙钛矿

中国科学技术大学教授肖正国带领的研究团队，在提高钙钛矿发光二极管（LED）寿命方面取得重要进展。他们提出了一种名为“弱空间限域”的新方法，成功制备出晶体颗粒更大、更耐高温的全无机钙钛矿薄膜，使LED亮度突破116万尼特，理论寿命超过18万小时。

钙钛矿是一种性能优越的新型材料，具备高发光效率、低成本和制作灵活等优点，在太阳能电池、LED和探测器中应用广泛。然而，传统钙钛矿材料中的电子与空穴难以高效复合发光，科研人员常采用“强空间限域”策略，如使用纳米颗粒或超薄层结构来提升发光效率。但这种方法限制了亮度和稳定性，LED寿命往往仅数小时，难以满足实际应用需求。

为解决这一难题，该团队创新性地在钙钛矿材料中引入次磷酸和氯化铵，并通过高温退火工艺，显著减少了材料缺陷，提升了晶体有序度。最终制得的LED发光效率超过22%，极限亮度达116万尼特，且在正常亮度下理论寿命已达到商业化标准。这项成果克服了钙钛矿LED在效率与稳定性上难以兼顾的技术瓶颈，为其在高端显示与超高亮度照明领域的广泛应用奠定了基础。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09137-1

2《Advanced Science》丨细胞“返老还童”提速关键机制被破解

OvSvK促进重编程机制示意图

中国科学院广州生物医药与健康研究院郑辉团队揭示了一种加速体细胞重编程为诱导多能干细胞（iPSCs）的新机制——通过调控细胞周期影响表观遗传修饰。

研究中，团队将来自疱疹病毒的转录激活域VP16融合到关键转录因子OCT4和SOX2上，构建出增强型因子组合OvSvK。结果显示，OvSvK在重编程第4天即可诱导出具有生殖系嵌合能力的iPSCs，显著快于传统组合OSK。进一步分析发现，OvSvK可改变细胞周期结构，缩短G1期、延长S期，更快速地建立类似胚胎干细胞的周期模式。通过siRNA筛选，团队还构建了影响细胞周期的因子组合CCC，同样实现重编程加速，证实了细胞周期调控在其中的重要作用。

研究人员比较不同体系中的基因表达和表观遗传修饰，发现OvSvK中部分非OS直接调控的基因H3K27me3修饰水平更低，且CCC体系呈现相似趋势，提示细胞周期变化影响表观修饰的遗传。结合Fucci系统和图像识别技术，研究揭示OvSvK通过缩短G1期阻碍H3K27me3恢复，从而促进基因表达。

该研究阐明了OvSvK通过提升基因表达与调控细胞周期双重路径加速重编程的机制，为理解细胞命运转变提供了新视角和理论基础。

原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202415528

3《Joule》丨铠甲催化剂助力实现工业级绿色制氢

研究示意图

中国科学院大连化学物理研究所邓德会、于良团队联合中国科学技术大学路军岭团队等，发现铠甲催化剂表面富集的不对称π电子具有独特限域效应，可显著提升铂原子的催化活性与稳定性。基于此，合作团队设计出一种新型高效电解水制氢催化剂，并组装千瓦级质子交换膜电解槽，实现了超低铂载量下的高性能酸性电解水制氢。

质子交换膜电解水（PEMWE）是绿氢制备的核心技术，目前依赖贵金属铂作为阴极催化剂。然而，传统铂/碳催化剂在运行中易失活，需提高铂含量，导致成本高昂。此次研究中，团队利用石墨烯封装的钴镍合金铠甲结构，在其表面形成不对称π电子态，并通过原子层沉积精准负载单原子铂。该结构不仅优化了铂的氢吸附能，还增强了铂原子与载体的相互作用，显著提升催化活性与稳定性。

实验表明，基于该催化剂的电解槽在仅1.2 μgPt cm⁻²的超低铂载量下，即可在2.02 V电压下实现4.0 A cm⁻²电流密度，并稳定运行超1000小时。放大至2.85千瓦级别后，仍表现出优异性能，展现出良好的工业化应用前景。该成果为开发低成本、高效率、长寿命的电解水制氢催化剂提供了全新思路。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.joule.2025.101968

4《Nature Machine Intelligence》丨多模态AI展现类人概念认知，智能边界再被拓展

实验范式示意图。a、物体概念集及带有语言描述的图像示例；b-d、分别针对LLM、MLLM和人类的行为实验范式和概念嵌入空间

中国科学院自动化研究所联合脑科学与智能技术卓越创新中心团队，通过行为实验与神经影像分析，首次证实多模态大语言模型（MLLMs）能够自发形成与人类高度相似的物体概念表征系统。这一发现为构建具有类人认知结构的人工智能提供了理论基础。

长期以来，人工智能虽能在图像识别中区分猫狗，但是否真正“理解”物体含义仍存疑。研究员何晖光指出，当前AI缺乏类似人类对物体功能、情感和文化意义的综合理解。为此，研究团队借鉴认知神经科学方法，设计“三选一异类识别任务”，让大模型与人类在物体概念三元组中选出最不相似项，并基于470万次判断数据构建AI“概念地图”。

研究提取出66个可解释的“心智维度”，并与人类大脑神经活动对比，发现两者存在显著相关性。结果显示，多模态大模型在判断一致性方面更接近人类。此外，人类倾向于结合视觉与语义进行判断，而AI更依赖抽象概念和语义标签。研究表明，AI模型内部已具备一定程度上类似人类对现实世界概念的理解能力，标志着人工智能在模拟人类认知道路上迈出关键一步。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s42256-025-01049-z

5《Science》丨全球首款宽谱可植入视觉假体赋予“超视觉”能力

TeNWNs修复和增强盲人视觉示意图及作用机制

中国科学院上海技术物理研究所胡伟达团队联合复旦大学周鹏/王水源团队与张嘉漪/颜彪团队，开发出全球首款覆盖极广光谱范围的可植入视觉假体。该假体使失明动物模型不仅能恢复可见光视觉，还能感知红外光及识别红外图案。

目前，全球超过2亿人因视网膜变性而丧失视力。传统光电二极管技术路线制备的视网膜假体存在工艺复杂、光谱响应范围有限的问题。为了克服这些问题，研究人员开发了碲纳米线网络（TeNWNs）视网膜假体。这种假体能高效进行光电转换，在无需外接电源的情况下，自发将光信号转化为电信号，激活尚存活的视网膜神经细胞。其光谱响应范围从470纳米延伸至1550纳米，涵盖了可见光至近红外II区。

通过微创且可逆的视网膜下植入手术，研究团队成功修复了失明小鼠的可见光视觉，并进一步在非人灵长类动物——食蟹猴模型上验证了无损可见视觉前提下的红外视觉扩展能力。TeNWNs假体融合了仿生修复与功能拓展特性，展示了在不依赖任何外部设备的情况下实现对多种波段光线敏感性的潜力。

这一突破性进展有望解决现有视觉修复技术的局限，为红外视觉等新型视觉感知模态的临床转化提供路径，标志着向帮助视网膜变性患者重获视力迈出了重要一步。

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adu2987

6《Nature Genetics》丨小麦抗病不再靠“单打独斗”，双基因模式首次发现

野生二粒小麦抗白粉病基因MlIW170/Pm26和抗条锈病基因YrTD121克隆与育种利用

中国科学院遗传与发育生物学研究所刘志勇研究员带领的植物免疫团队联合多家单位，揭示了小麦中由两个NLR基因协同调控抗病性的新型遗传机制。

植物利用NLR类免疫受体蛋白抵御病原体。在小麦中，大多数抗病性由单一NLR基因介导。然而，研究人员发现源自野生二粒小麦的抗白粉病基因MlIW170/Pm26和抗条锈病基因YrTD121分别依赖于两个NLR基因的协同作用。

在第一项研究中，抗白粉病基因由TdCNL1和TdCNL5共同决定。实验表明，只有同时存在这两个基因，或仅表达TdCNL1时，植株才表现出抗性，显示出两者具有功能互补性。第二项研究则发现，抗条锈病基因YrTD121由以“头对头”方式排列的TdNLR1和TdNLR2共同控制，缺失任一基因均会导致抗性丧失。

野生二粒小麦是普通小麦祖先之一，积累了丰富抗病基因资源，但这些基因大多未参与现代小麦驯化过程。研究团队已通过分子标记辅助育种，将这两个抗病基因导入高产小麦品种，成功创制出抗病性强的新种质。

该研究为培育广谱、多抗小麦新品种提供了宝贵的基因资源和理论基础，标志着植物抗病机制研究的重要进展。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41588-025-02208-z

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