一周前沿科技盘点〔180〕丨中等对比度拍瓦激光助力高能质子束加速；米色脂肪产热调控新机制为肥胖治疗提供新靶点

激光驱动离子加速是极具应用潜力的前沿方向，中国科学院上海光学精密机械研究所依托 “羲和” 激光装置，在高能质子束加速研究上取得重要新突破。

中国科学院分子细胞科学卓越创新中心团队，揭示长链非编码 RNA Hilnc 在翻译水平调控 UCP1 表达的新机制，为肥胖等代谢疾病治疗提供了全新潜在靶点。

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180期。

1《 High Power Laser Science and Engineering》丨中等对比度拍瓦激光助力高能质子束加速

(a)实验布置示意图，插图是激光的纳秒和皮秒对比度；(b)—(c) 不同对比度激光加速质子结果；(d)—(e) 质子截止能量和电子温度随靶前和靶后预等离子体标长变化的模拟结果

强激光驱动离子加速可制备紧凑型超快强流离子源，在肿瘤放疗、聚变等领域应用广阔。靶后法线鞘层加速（TNSA）作为该领域的主流机制，其实验条件相对友好，依托 “羲和” 等数拍瓦（PW）级飞秒激光，有望获得实用化离子束。

中国科学院上海光学精密机械研究所团队依托 “羲和” 激光装置，开展了不同对比度 PW 激光与微米靶的作用实验，发现在 TNSA 机制下，中等对比度激光可产生更高能质子束。研究揭示了预等离子体的作用规律：靶前预等离子体能增强电子加速，提升质子加速效果；而靶后预等离子体则会弱化鞘层加速场，对质子加速产生不利影响。中等对比度激光可实现最优平衡，靶前预等离子体标长足够、靶后标长较短，既强化电子加速，又减少鞘层场衰减。

该研究将 TNSA 机制的预等离子体效应拓展至数拍瓦、1021 W/cm² 的高参数空间，明晰了激光对比度与质子加速的关联，为推动 TNSA 质子源的实际应用奠定了重要基础。

原文链接：https://www.cambridge.org/core/journals/high-power-laser-science-and-engineering/article/effect-of-laser-prepulse-on-proton-acceleration-driven-by-femtosecond-intense-lasers/86104C32CD44B4257D0455E885BE2EE0

2《Theranostics》丨米色脂肪产热调控新机制为肥胖治疗提供新靶点

Hilnc通过招募IGF2BP2进而抑制Ucp1 mRNA翻译，发挥负调控米色脂肪产热与能量稳态的作用

米色脂肪细胞可通过解偶联蛋白 1（UCP1）产热以维持体温与能量平衡，目前 UCP1 转录后、翻译水平的调控机制仍存在认知空白，长链非编码 RNA（lncRNA）在其中的作用也缺乏研究。

中国科学院分子细胞科学卓越创新中心团队研究发现，长链非编码 RNA Hilnc 可结合 Ucp1 mRNA，并招募胰岛素样生长因子 2 结合蛋白 2（IGF2BP2），在翻译水平抑制 UCP1 的表达，精准调控米色脂肪细胞的产热能力。团队解析了其分子机制，发现破坏Hilnc的关键结合区域后，其翻译抑制作用随即解除。这种不依赖 mRNA 降解的调控模式，揭示了全新的 lncRNA 转录后调控机制。同时，Hilnc 特异性调控米色脂肪细胞，表明棕色与米色脂肪细胞存在不同的转录后调控网络。

该研究明确了 lncRNA 在翻译水平直接调控 UCP1 的机制，拓展了脂肪产热调控网络的认知。通过靶向 Hilnc 或其作用位点，有望解除对UCP1的翻译抑制，从而激活米色脂肪产热功能，为肥胖及相关代谢疾病的治疗提供了新的理论依据和潜在分子靶点。

原文链接：https://www.thno.org/v16p3263.htm

3《Journal of the American Chemical Society》丨疏水金属表面单层冰成功制备

科研人员在疏水性金属表面实现单层冰

金属界面水是众多物理化学过程的核心要素，其结构由水—水氢键与水—基底相互作用的平衡决定，对电催化、大气化学等领域的研究具有重要影响。以往研究普遍认为：亲水金属表面可形成有序二维冰，而疏水金属表面吸附能较弱，水更易形成三维冰微晶、非晶薄膜等结构。以Au(111)为代表的典型疏水金属表面，此前仅能稳定存在互锁双层冰结构，单层冰因氢键形成能力不足，被认为无法在疏水金属表面稳定存在。

中国科学院物理研究所、北京凝聚态物理国家研究中心等团队，利用低能电子辅助合成技术，向 Au (111) 表面的双层互锁冰注入低能电子，诱导其相变为新型单层冰。团队通过多种实验手段结合第一性原理计算发现，Au 表面水分子受低能电子照射不会脱氢，仅发生部分脱附从而形成亚稳态单层冰；该单层冰中的氢原子存在两个能量相近的取向，取向切换过程中可能出现质子隧穿现象。

该成果拓展了界面冰的相图，也为探索二维轻元素体系的量子物性提供了全新的研究基础。

原文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c17012

4《Environmental International》丨被动 eDNA 采样在流水中效果更好

研究假说

环境 DNA（eDNA）技术是水生生物多样性监测的重要工具，具备非侵入性和高灵敏度等优势。然而，传统的主动过滤法在浑浊或高流速水体中效率较低，难以适应河流等动态生态系统的监测需求。被动式 eDNA 采样器虽为新兴方案，其在不同水流条件下的采样性能和作用机制尚缺乏系统性研究。

中国科学院水生生物研究所团队从水动力过程与 DNA 吸附机制相结合的角度，开展室内控制性水槽实验与神农架野外采样，系统评估水流条件对被动 eDNA 采样效率的影响。室内实验结果显示，水流速度越快，eDNA 在被动采样器上的累积速率越高。在 1.5m/s 高流速下，GF 被动采样器仅需30至60分钟，其捕获量即可达到甚至超过 2L 传统过滤的基准水平。神农架野外验证进一步表明，该采样器在流动水体中的物种检测能力优于传统过滤，静水环境下效果与过滤相当。

研究表明，水流可通过提升传质效率和接触概率增强被动吸附效果，从而提高监测效率。该成果为优化淡水生态系统eDNA监测方法提供了重要科学支撑。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412026000449?via%3Dihub

5《Physical Review Letters》丨钼 - 93m 能量释放主导机制探明

左图为实验方案示意图；右图为实验和理论结果的比较

钼 - 93 的同核异能态钼 - 93m是研究原子核能量释放的理想对象，但其能量释放究竟由电子俘获致核激发主导，还是由离子间碰撞主导，长期存在争议。

中国科学院近代物理研究所等团队依托兰州重离子研究装置的放射性束流线，通过优化低本底、高灵敏度实验方法，成功制备并测量高纯度钼-93m束流。将该束流注入铅箔与碳箔探测器中，团队精准获取了其在减速过程中的能量释放几率。实验结果表明，该能量释放几率与核-核非弹性散射理论预测高度吻合，显著高于当前电子俘获致核激发理论的预期值，从而证实钼 - 93m 在固体材料中减速时，其能量释放主要由离子间碰撞主导。

这一成果澄清了钼 - 93m 能量释放机制的长期争议，为等离子体物理、天体环境模拟及聚变相关核过程研究提供了可靠的实验数据支持。同时，该研究也为核能存储与触发技术指明了新的探索方向，并建议后续可在等离子体环境等场景中进一步探索电子俘获致核激发的可能性。

原文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/kbf5-6fcl

6《Nature Energy》丨原位构筑 2D/3D 异质结提升钙钛矿电池性能

氧化锡纳米材料链段调控以实现原位构建2D/3D异质结原理图

有机—无机杂化钙钛矿太阳能电池是新一代光伏技术，其光电转换效率已接近传统晶硅电池。然而，电池内部界面缺陷多，严重影响器件的性能与稳定性。二维钙钛矿材料虽能有效钝化缺陷、提升稳定性，但其界面构筑工艺复杂，成为制约发展的技术瓶颈。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所等合作团队提出一种创新方法，通过调控二氧化锡纳米颗粒表面配体，利用原位固态配体交换反应，成功构筑2D/3D钙钛矿异质结。研究团队先将巯基乙酸和油胺接枝到二氧化锡表面，利用强化学键作用，使油胺仅在钙钛矿薄膜退火过程中与甲脒氢碘酸盐发生交换反应，最终在薄膜底部界面原位形成精准可控的2D/3D钙钛矿结构。

该可控结构有效加速了钙钛矿相的形成，提升了薄膜结晶质量，使界面缺陷浓度降低十倍以上，从而实现更优异的光电转换效率。该成果为高效稳定钙钛矿太阳能电池的界面工程提供了新的技术路径。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41560-026-01980-4

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