一周前沿科技盘点〔149〕｜看清太阳能薄膜如何在蒸汽中“变身”；给细胞写“身份档案”：AI模型让百万级单细胞数据“说话”

如何让柔性太阳能电池更高效？最新研究首次实时揭示了薄膜在溶剂蒸汽中变化的秘密，为未来轻便、可穿戴设备供电带来新希望。

面对日益增长的单细胞数据，如何快速、准确地识别细胞身份？一款名为CellMemory的新模型应运而生，为跨平台、跨物种的细胞解析提供了解决方案。

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149期。

1《Advanced Science》丨看清太阳能薄膜如何在蒸汽中“变身”

刮涂全聚合物太阳能电池溶剂蒸汽退火过程中（a）原位GIWAXS和UV-vis同时测量示意图，（b）采用不同溶剂蒸汽退火处理的微观形貌演变示意图。

全聚合物太阳能电池因其柔韧性好、易加工和热稳定性强，在可穿戴电子设备和大面积印刷应用方面具有广阔前景。其性能的关键在于活性层形貌的优化，尤其是给体材料的结晶与相分离过程。然而，像溶剂蒸汽退火这类后处理技术的实时形貌演变机制仍不清楚。

中国科学院上海高等研究院杨春明研究员团队联合上海光源，建立了原位掠入射X射线散射研究平台，首次实时追踪了刮涂法制备的PM6:PY-IT全聚合物电池在溶剂蒸汽退火过程中的动态结构变化。通过同步辐射GIWAXS、GISAXS和原位UV-vis光谱等手段，研究人员揭示了这一过程包含溶胀—再结晶—分子重排三个阶段，并明确了不同溶剂对聚合物受体PY-IT的影响差异。

研究发现，极性溶剂氯仿诱导分子链构象变化，形成更致密的空穴传输层，而非极性溶剂二硫化碳则促进相分离。适度退火有助于晶体稳定和载流子迁移率提升，而过度处理反而会破坏结构。热退火预处理能有效抑制不良膨胀。最终，TA+氯仿组合处理的薄膜展现出最优形貌特征，显著提升了光电转换效率。

该研究不仅阐明了溶剂蒸汽退火的作用机制，也为高性能柔性太阳能电池的产业化提供了材料与工艺协同优化的新思路。

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202501823

2《Genome Biology》丨给细胞写“身份档案”：AI模型让百万级单细胞数据“说话”

CellMemory模型架构与应用场景

随着单细胞和空间组学技术的迅猛发展，公开可用的细胞数据已突破亿级。然而，由于技术平台差异、疾病状态复杂以及跨物种研究带来的批次效应和离群细胞等问题，传统“先聚类、后注释”的分析方法在效率和准确性上面临严峻挑战，严重制约了单细胞数据在人群队列、多模态整合和物种比较中的应用。

针对这一难题，中国科学院北京基因组研究所蒋岚团队联合新加坡国立大学刘钿渤、加拿大麦吉尔大学李岳，开发出一种高效、泛化且可解释的有监督细胞表征与解析模型——CellMemory。该模型受全局工作空间理论启发，对传统Transformer架构进行改进，通过引入低维记忆空间和Cross-Attention机制，实现高维基因特征的压缩、竞争与广播。相比传统方法，CellMemory计算效率提升3至5倍，无需预训练即可完成跨平台、跨物种的数据整合。

更重要的是，该模型具备分层可解释性：L1层可量化单个基因对细胞表征的贡献，L2层则自动归纳共表达/共调控模式，为理解细胞状态提供清晰路径。在超过1500万细胞的基准测试中，CellMemory表现优异；在空间组学任务中，其注释准确率较传统方法提升30%。

此外，CellMemory还能帮助识别疾病相关细胞状态。例如，在肺腺癌队列中，模型定位到一类具有侵袭潜力的过渡态肺泡细胞，并揭示多种癌症患者的潜在异质性起源，展现出强大的离群细胞推断能力。

原文链接：https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-025-03638-y

3《Plant Biotechnology Journal》丨番茄抗病又保鲜的“双优密码”被破解

番茄MYC2-NOR/RIN蛋白复合体抵御灰霉病作用模式图

灰霉病是番茄采后主要病害之一，由灰霉菌引起，严重影响果实品质和储存寿命。在保障果实正常成熟的同时提升其抗病性，是番茄产业亟需解决的问题。茉莉酸是植物防御死体营养型病原菌的核心激素，其活性形式茉莉酸-异亮氨酸通过转录因子MYC2启动信号通路，增强抗病反应。

中国科学院武汉植物园研究发现，灰霉菌侵染可诱导番茄果实中茉莉酸-异亮氨酸含量上升，而敲除果实成熟关键基因NOR或RIN后，果实不仅成熟受阻，抗灰霉病能力也显著下降，同时茉莉酸积累减少。这表明，NOR和RIN不仅是调控成熟的“开关”，也是激活茉莉酸防御路径的关键因子。

进一步研究表明，NOR和RIN能与MYC2形成蛋白复合体，增强茉莉酸信号，并协同激活下游转录因子ERF.F4的表达，后者进而调控抗病执行基因PR-STH2，提高果实对灰霉菌的抵抗力。

该研究首次揭示了成熟调控因子参与果实抗病的新机制，提出了一条“MYC2-NOR/RIN-ERF.F4-PR”串联的防御信号通路，为在不牺牲果实品质的前提下，协同提升抗病性提供了新策略，也为其他果蔬的抗病育种提供了重要参考。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70221

4《Chemical Engineering Journal》丨纳米孔+AI，精准鉴定护肤品中的抗衰老肽

固态孔六胜肽产品的有效成分鉴定

寡肽作为抗衰护肤品中的关键活性成分，能够促进胶原蛋白合成、增强皮肤修复能力。然而，不同结构的寡肽功能差异大，如何准确鉴别其成分，是化妆品质量控制的重要挑战。

近日，中国科学院重庆绿色智能技术研究院联合陆军军医大学，在抗衰寡肽检测方面取得新进展。研究团队采用固态纳米孔单分子检测平台，结合机器学习算法，成功实现了对市售抗衰产品中寡肽成分的高效识别与质量评估。

该方法可在不同电解质体系中区分仅相差一个氨基酸的超短寡肽。在GdnHCl体系中实现结构分辨，在KCl体系中引入MLP机器学习模型后，五种寡肽的分类准确率达到90%。研究还对多家公司生产的六胜肽冻干粉进行检测，可快速判断其有效成分和品质优劣。

这项“纳米孔+AI”的新型检测方案，显著提升了寡肽类成分的分析精度，不仅为化妆品工业质控提供了有力工具，也为单分子水平的精准医学研究开辟了新路径。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894725062783

5《Physical Review Letters》丨精确搜寻暗物质候选者，类轴子探测迈上新台阶

类轴子-光子耦合强度随类轴子质量变化的95%排除限曲线

类轴子粒子是一种假想的暗物质候选粒子，质量在千电子伏特（keV）量级，能与光和电子发生极其微弱的相互作用。恒星内部高温高压的环境可通过多种物理过程产生这类粒子，其中运动较慢的类轴子会被恒星引力捕获，在轨道附近长期积累，形成“暗物质云”。这些被捕获的类轴子随后衰变成两个光子，其能量特征会在X射线波段表现为一条独特的单色谱线，成为探测它们的关键信号。

中国科学院紫金山天文台蔡岳霖与范一中团队近期在类轴子探测方面取得重要进展。他们利用钱德拉和eROSITA卫星的高灵敏度X射线数据，在0.2–10 keV能段对南门二双星系统进行了精细搜寻。南门二因距离适中、年龄老，被认为是探测keV类轴子的理想目标。

尽管研究未发现明确的类轴子信号，但显著提升了类轴子-光子耦合强度的上限，在0.25–5 keV质量范围内，限制精度比此前最佳结果提高了约两个数量级，为未来相关实验设定了更严格的边界。这一成果为理解暗物质本质提供了新的观测依据，也推动了天体物理与粒子物理交叉领域的深入发展。

原文链接：https://doi.org/10.1103/wy1x-1lh7

6《Nature Communications》丨打破传统认知！主族金属也能变身高效电池催化剂

Ca单原子催化剂的合成示意图、结构表征及钠硫电池反应机理图

钠硫电池因其高能量密度和低成本，在大规模储能领域具有广阔前景。然而，其反应动力学缓慢的问题长期制约性能提升，亟需高效催化剂。传统观点认为，主族金属如钙（Ca）因电子结构离域，催化活性较低。因此，如何调控主族金属的配位环境以增强其催化能力，成为研究重点。

近日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心王辉与郑方才团队在钠硫电池催化剂研究中取得进展。他们提出一种新策略——通过轴向氮（N）配体调控钙单原子位点的电荷分布，增强其对硫物种的吸附与催化作用。

研究人员采用氨气热处理方法，成功制备出具有Ca−O−C结构并引入轴向N配位的钙单原子催化剂。该策略有效调控了Ca的p轨道电子结构，增强了与硫之间的p-p轨道杂化，从而显著提升催化活性。

基于该催化剂的钠硫电池表现出优异性能，在0.2 C电流密度下循环100次后，容量仍保持在1211 mAh g-1，展现出良好的循环稳定性。这项研究不仅为钠硫电池主族金属催化剂的设计提供了新思路，也证明了通过调控单原子配位环境可大幅提升主族金属的催化潜力，为未来高性能储能材料开发奠定基础。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-59437-3

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