复合材料（NICSMA）的超常力学性能

利用小分子化合物

将小鼠体细胞诱导成为多潜能干细胞

利用核移植方法或转基因的方法可以将体细胞重编程为多潜能干细胞，这为获得病人自体来源的组织器官提供了无限的干细胞来源。但核移植带来的伦理问题以及外源转入转录因子所带来的基因突变和致癌等风险限制了其进一步应用。北京大学邓宏魁和赵扬研究小组开发出了一个新的方法，他们利用7个小分子化合物的组合将小鼠体细胞重编程为多潜能干细胞。他们将利用该方法得到的多潜能干细胞称为“化学诱导的多潜能干细胞(CiPS细胞)”。这种干细胞具有与胚胎干细胞类似的基因表达谱、表观遗传状态以及分化发育和生殖传递潜能。他们利用这种干细胞还成功获得了成年嵌合体小鼠及种系传递小鼠。他们的研究表明，利用小分子化合物可激活细胞内源的转录调控网络，使得转入外源基因的方法不再是体细胞重编程所必需。相关研究进展发表在2013年8月9日Science[341(6146):651―654]上。

专家点评

李党生（中国科学院上海生命科学研究院客座研究员、Cell Research常务副主编）：完全使用小分子化合物来改造体细胞的命运并实现从已分化的特化细胞到多潜能性干细胞这一发育的逆转，是世界首创。首先，这项成果提供了非常简洁和更加安全的体细胞重编程途径，为自体细胞治疗甚或器官移植提供了理想的潜在功能细胞来源，是“再生医学”领域的里程碑式工作。其次，小分子化合物通过改变细胞的信号传导和表观遗传状态来激活内源基因的表达，进而改变了细胞的命运，这为进一步理解细胞的多潜能性、可塑性，以及理解体细胞重编程的分子机制提供了一个全新的理论框架。更有意思的是，这项成果通过小分子化合物来改变哺乳动物体细胞的命运，还将会引申出一个新的研究方向――用小分子化合物直接在体内重塑细胞的功能，或诱导器官的再生，这也将为再生医学打开一扇新的大门。

合成出极硬纳米 孪晶立方氮化硼

立方氮化硼是一种具有广泛工业应用的超硬材料。基于Hall-Petch效应，硬度随晶粒尺寸减小而增加，因此降低材料的晶粒尺寸是提高材料硬度的一条途径。传统方法可以合成晶粒尺寸小到约14nm的多晶立方氮化硼。燕山大学田永君研究组与合作者，合成出了以孪晶为主要纳米结构的立方氮化硼，其孪晶平均厚度仅为3.8nm。他们制备的纳米孪晶立方氮化硼光学透明，具有一系列优良物理性能：其维氏硬度超过了硬度最高的合成金刚石；其氧化温度高达约1294℃；其断裂韧度超过了商用烧结碳化钨。特别的是，他们制备的这种立方氮化硼的孪晶厚度已经远小于Hall-Petch效应临界尺寸（10―15nm），但仍然呈现出硬化效应。他们的分析认为，这是量子限域效应带来的硬化超过了反Hall-Petch效应带来的软化的结果。相关研究进展发表在2013年1月17日Nature[493(7432):385―388]上。

专家点评

邹广田（中国科学院院士、吉林大学教授）：自然界中金刚石的硬度最高。合成出比金刚石更硬的材料一直是人类的梦想。遗憾的是，科学家们一直没能找到实现梦想的原理和途径，田永君及其合作者找到了。他们在建立多晶共价材料硬化模型基础上，成功地合成出超细纳米孪晶立方氮化硼。材料的硬度、韧性和稳定性都得到了显著提高。他们发展的基本原理和合成技术也适用于纳米孪晶金刚石及其复合材料。这类先进的刀具材料在加工业中具有重要的应用价值。

研发出一种兼具大弹性应变、低模量 和高强度的相变金属纳米复合材料

单体态纳米线具有超大弹性应变（4%―7%）和超高屈服强度，但大块复合材料中的纳米线却不具有此超常力学性能，纳米线的超常力学性能难以从纳米走向宏观的现象曾被喻为“死亡之谷”。中国石油大学（北京）崔立山研究组与北京工业大学韩晓东、西安交通大学李巨及美国阿贡国家实验室任洋等合作，针对上述问题，提出了金属基体相变应变与纳米线弹性应变相匹配的设计概念，使大块复合材料中纳米线可展现出超常力学性能。基于此理论突破，他们采用常规冶金法（真空熔炼、锻造及拔丝）研发出了Nb纳米线/NiTi记忆合金大块复合材料,该复合材料兼具超大弹性应变（6%）、低弹性模量（28GPa）和高屈服强度（1.65GPa）。相关研究进展发表在2013年3月8日Science[339(6124):1191―1194]上。

专家点评

徐惠彬（中国工程院院士、北京航空航天大学教授）：纳米线具有超常力学性能，但其在复合材料中却失去此性能，纳米线的超常力学性能未能从纳米走向宏观的现象曾被喻为“死亡之谷”。针对此问题，该研究团队将传统相变领域与前沿纳米领域交叉，提出基体相变应变与纳米线弹性应变相匹配的设计概念，在大块材料中实现了纳米线的超常力学性能，并基于此突破，成功研发了兼具大弹性应变、低弹性模量及高屈服强度的纳米复合材料，因此，该成果具有重要的科学意义与工程应用价值。

基于等离激元增强拉曼散射 实现单分子化学成像

具有化学甄别能力的单分子识别与成像一直是催化科学、分子科学和生物技术等领域长期追求的目标。中国科学技术大学董振超和侯建国研究组与合作者报道了一种分辨率达到亚纳米（约0.5nm）的拉曼光谱成像技术，可以分辨单个分子的内部结构和表面构型。该技术不仅使单分子水平上的化学成像成为可能，而且开辟了一条研究单个分子非线性光学过程和光化学过程的新途径。相关研究进展发表在2013年6月6日Nature[ 498(7452):82―86]上。

专家点评

田中群（中国科学院院士、厦门大学教授）：首次实现亚纳米分辨的拉曼成像是光谱学和精密谱学技术领域的一个里程碑式的突破，为在单分子水平上精确观察和研究表面分子的结构及其变化、物理化学特性以及反应过程等提供了强大的工具。作者引入的双共振非线性新概念，提升了人们对等离激元的物理特性的理解和认识，有望开辟单分子非线性光学的新研究领域。这个新技术也将拓展光诱导/光增强纳米催化的应用范围。

发现星形胶质细胞多巴胺D2受体 通过αB晶状体蛋白抑制神经炎症

慢性炎症是大脑衰老和一些神经退行性疾病的普遍表现。但是，中枢神经系统中调节先天免疫反应的分子和细胞机制一直没有被阐释清楚。中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所周嘉伟研究组与合作者的研究表明，星形胶质细胞的多巴胺D2受体(DRD2)活化可通过一种αB晶状体蛋白(CRYAB)依赖性机制抑制中枢神经系统中的先天免疫反应，进而抑制神经炎症。他们的研究提供了一个通过靶向中枢神经系统中星形胶质细胞介导的先天免疫反应来抑制衰老和疾病中炎症反应的策略。相关研究进展发表在2013年2月7日Nature[494(7435):90―94]上。

专家点评

王以政（中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所研究员）：随着我国人口老龄化速度的加快，神经退行性疾病（如老年性痴呆、帕金森病）受到越来越多的关注，但迄今为止，脑老化和神经退行性疾病的起因尚不清楚。此前研究表明，人进入中年后大脑呈现衰老迹象，同时伴有多巴胺D2受体水平下降。周嘉伟研究组发现，星形胶质细胞的多巴胺D2受体下降会导致大脑的慢性神经炎症，促进帕金森病的发生和发展。他们这一成果揭示了星形胶质细胞的多巴胺D2受体在神经炎症抑制过程中的重要作用，对理解脑老化的成因和建立以星形胶质细胞多巴胺D2受体为基础的脑老化和神经退行性疾病防治的新方法具有重要的科学意义和社会意义。

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