百尺竿頭更進一步，勇立潮頭再征蒼茫。2024第一季度西北大學科研工作者們深耕于自己的領域取得了一系列高水平研究成果。
目錄
01、華北南緣古元古代早期的海量TTG和鉀質花崗巖的主-微量元素及其他同位素綜合研究
成果簡介：
西北大學地質學系科研團隊通過分析認識到華北克拉通中部帶在~2.3 Ga處于俯沖背景，導致了地殼的增厚，并記錄了俯沖板片的水平增生過程、古元古代早期巖漿巖的堿性及相關元素(如Rb、Th、Ba、Nb等)、K2O/Na2O比值和鋯石δ18O值的顯著增加表明板塊俯沖在古元古代早期已經啟動，另外古元古代早期巖漿活動強度的差異可能與大陸廣泛露出海平面有關。
華北克拉通中部帶古元古代早期構造演化模型圖
論文：
Early Paleoproterozoic TTG gneisses and potassic granitoids in the southern Trans-North China Orogen: Key constraints on the tectonic setting during the tectono-magmatic lull and the initiation of plate tectonics；Earth-Science Reviews
鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2024.104713
02、華南古海洋早寒武世Terreneuvian—Age 3的氧化還原條件和熱液活動的重建研究
成果簡介：
西北大學地質學系科研團隊利用華南已發表的內陸架、外陸架、斜坡相和深盆地相沉積的下寒武統不同剖面的地球化學數據，重建了華南古海洋早寒武世Terreneuvian—Age 3的氧化還原條件和熱液活動，揭示強烈的熱液活動為斜坡相提供了豐富的鐵等營養物質，同時導致其在第II段和第III段處于鐵化環境；陸源輸入提供了大量陸源硫，隨之沉積在遠離熱液活動的斜坡上，形成了硫化環境。第IV段，氧化水體擴展到斜坡相和深盆地相，與營養物共同刺激了生物多樣性的演化，如清江和澄江生物群的出現。
論文：
Early Cambrian sedimentary rocks in South China: A link between oceanic oxygenation and biological explosion；Earth-Science Reviews
鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2024.104708
03、河水δ26Mg變化對水文的響應研究新進展
成果簡介：
西北大學地質學系科研團隊通過對黃土高原小流域河水開展高分辨率δ26Mg研究，發現雨季相對旱季δ26Mg偏高，而雨季發生降水時δ26Mg降低。該變化主要與碳酸鹽礦物的溶解和沉淀有關；揭示了河水δ26Mg變化對水文的響應，強調可交換組分對大河河水δ26Mg變化的重要影響。該研究同時發現大河河水δ26Mg變化與極端降水事件息息相關，端源混合計算可能會導致大陸硅酸鹽風化通量被高估，水文變化可能是影響新生代海水δ26Mg變化的一個潛在因素。
論文：
The response of riverine Mg isotope to hydrology and implications for continental weathering；Geochimica et Cosmochimica Acta
鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.gca.2024.01.025
04、混合鎖模光纖激光器中雙吸引子系統研究新發現
成果簡介：
西北大學光子所科研團隊通過對非線性偏振演化（NPE）和可飽和吸收體（SA）雙被動混合全保偏鎖模光纖激光器中的三種脈沖形成機制的研究，闡明了它們之間的動態競爭與合作關系；提出了利用濾波模擬增益譜的方法，結合耦合金茲堡-朗道方程組對脈沖形成機制的切換進行了數值研究。首次提出并證明了混合鎖模光纖激光器中存在雙吸引子系統，成果揭示了混合鎖模光纖激光器機理，發展了鎖模激光技術。
論文：
Coexistence and competition: Double attractors in hybrid mode-locked fiber lasers；Applied Physics Letters
鏈接：
https://doi.org/10.1063/5.0181314
05、大尺寸二維鈣鈦礦GA2PbI4單晶的降溫結晶合成研究
成果簡介：
胍（GA）是一種較大的有機陽離子，碳被三個NH2基團包圍，增加了負鹵素原子和正氨基之間的相互作用，可以鈍化深層碘空位，有利于載流子傳輸和非輻射絡合。GA具有近似于D3h的高對稱性且偶極矩幾乎為零，可提供六個潛在氫鍵，作為二維鈣鈦礦的有機層時，可以強化與無機金屬骨架間的內聚力。西北大學物理學院科研團隊通過降溫結晶合成了帶隙為2.28 eV的大尺寸二維鈣鈦礦GA2PbI4單晶，該單晶具有高的μτ積(7.5×10-4 cm2 V-1)，低的陷阱密度(6.44 × 108 cm-3)，GA2PbI4單晶X射線探測器具有優異的靈敏度( 392.4 μC Gyair-1 cm-2)和X 射線工作穩定性。
論文：
Guanidinium lead iodide two-dimensional perovskite single crystal for efficient x-ray detection
鏈接：
https://doi.org/10.1063/5.0180994
06、膠原蛋白折疊效率研究取得新突破
成果簡介：
西北大學食品學院科研團隊針對水產膠原蛋白熱穩定性差的問題，提取了四種不同魚皮來源的膠原蛋白，并通過引入斑馬魚和人類的熱休克蛋白47（Hsp47）實現其三螺旋結構的穩定。Hsp47與魚皮膠原的非共價組裝作用，顯著提高了膠原蛋白的折疊效率，并使其變性溫度大幅提升至37.7℃。這一創新成果不僅為水產膠原蛋白的改性提供了新思路，從而拓寬水產膠原蛋白在醫藥、食品加工等領域的應用，也為水產加工產業的可持續發展注入了新動力。
論文：
A non-covalent binding strategy for the stabilization of fish collagen triple helices to promote its applications
鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2024.109896
07、一種以多拷貝串聯的基因工程手段合成小分子人參肽的新方法
成果簡介：
西北大學化工學院科研團隊通過基因重組技術以搖瓶發酵及純化方式合成了人參肽的兩種多拷貝體，并證明了這兩種多拷貝體能夠有效延緩氧化應激造成的細胞早衰。這項研究為小分子活性人參肽的工業化生產提供了基礎，并且為合成小分子多肽提供了新的方向。
論文：
Expression of Multicopy Tandem Recombinant Ginseng Hexapeptide in Bacillus subtilis and the Evaluation of Antiaging Activity;Journal of agricultural and food chemistry
鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.3c09158
08、多孔道碳納米纖維中MoC-W2C異質結構復合材料的構建研究
成果簡介：
西北大學化材學院科研團隊通過構建MoC-W2C異質結構高效地促進可溶性多硫化鈉（NaPSs）的轉化，從而抑制NaPSs穿梭效應，實現NaPSs的準固態轉化；同時利用多孔道碳納米纖維有效地緩解充放電過程中S體積膨脹現象。該復合材料在室溫鈉硫電池中表現出低于目前文獻報道的容量衰減率（0.018%）。
論文：
Achieving a Quasi-Solid-State Conversion of Polysulfides via Building High Efficiency Heterostructure for Room Temperature Na–S Batteries ; Advanced Energy Materials
鏈接：
https://doi.org/10.1002/aenm.202303925
09、骨肉瘤治療研究取得新進展
成果簡介：
西北大學化工學院科研團隊研制了一種具有輕度光熱效應和離子釋放活性的可注射水凝膠系統，該系統可以殺死骨肉瘤手術后殘留的腫瘤細胞并促進新骨的形成，并顯示出強大的抗腫瘤活性。由于水凝膠的降解行為與骨修復周期相匹配，包括水凝膠骨架降解產物對促進間充質干細胞增殖的營養支持，以及無機納米粒子中釋放的Ca2+、Mg2+和PO43-對促進成骨分化的正向調節作用，這種可注射水凝膠系統顯示出優異的骨缺損修復功效。
論文：
An injectable hydrogel system with mild photothermal effects combined with ion release for osteosarcoma-related bone defect repair；Advanced Functional Materials
鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202315217
10、一種多層次、多指標的腐蝕評估新方法
成果簡介：
針對埋地基礎工業設施面臨的復雜腐蝕檢測與評估難題，西北大學化工學院科研團隊將三角直覺模糊網絡分析過程（TIFANP）與三角直覺模糊綜合評價（TIFCE）相融合，構建了一種多層次、多指標的腐蝕評估方法，該方法能準確刻畫腐蝕多元影響因素交互作用及其不確定性問題。將其應用于原油儲罐底板的外腐蝕評估，評價結果與開罐檢驗結果相符。研究結果可為埋地基礎工業設施安全運維與高效防腐管理提供科學依據與決策支持。
論文：
A corrosion assessment methodology based on triangular intuitionistic fuzzy comprehensive evaluation (TIFCE) with analytic network process (TIFANP): An application to external corrosion of the storage tank floor；Expert Systems with Applications
鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0957417423023989#f0045
11、一種三層沖突分析的新模型
成果簡介：
西北大學數學學院科研團隊提出了一種新的三層沖突分析模型。該模型從兩個角度重新認識中立態度，一方面將中立態度視為與支持和反對態度有所不同的第三種確定性態度，另一方面將其視為可以轉化的不確定性態度。通過引入三值形式背景中的三層概念結構，構建了三層沖突分析模型, 并提出穩定性和緊密度兩個量化指標。該模型可以系統地分析代理人之間的關系，識別有效的聯盟并評估其穩定性。最后，以甘肅省的發展政策為例，展示了該模型在實際沖突情況中的應用，以及如何幫助制定有效的沖突解決或管理策略。
論文：
Tri-level conflict analysis from the angle of three-valued concept analysis；Information Sciences
鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.ins.2024.120284
12、一種集熱解與焚燒于一體的垃圾處理多聯產新系統
成果簡介：
西北大學化工學院科研團隊針對城市生活垃圾成分復雜、熱值低、單一處理技術成本高等問題，提出了一種集熱解與焚燒于一體的垃圾處理多聯產系統。通過技術經濟分析方法評估多聯產系統的技術經濟可行性發現，該系統的總資本投資為602.07 M￥，年運營成本為40.63 M￥。凈現值為93.01 M￥，內部收益率為10.28%，高于基準收益率，表明該系統具有經濟可行性，這為多種技術耦合處理垃圾提供了理論指導。
論文：
Techno-economic analysis of municipal solid waste treatment for poly-generation system；Science of The Total Environment
鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.168869
13、一種集多功能為一體的高分子智能材料TASNP30的合成研究
成果簡介：
西北大學化材學院科研團隊在烯烴羰基化反應研究基礎上，成功合成了一種集多功能為一體的高分子智能材料TASNP30。該材料不僅表現出優異的熱致變色（黃→紅）和濕度驅動（△RH低至30%，可對人體手掌濕度做出響應）功能，而且具有優秀的形狀記憶和自愈合性能（60oC修復率>95%）。該材料可用于仿生偽裝、濕度傳感、信息加密等領域。
論文：
Molecular hard-segment engineered polyurethane with thermochromism, shape memory, humidity-driven, and self-healing capabilities；Sensors and Actuators B： Chemical
鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.135266
14、一系列吲哚類螺旋手性化合物的合成研究
成果簡介：
螺烯固有的螺旋手性和獨特的電子特性使其具有廣泛的應用前景。發展選擇性合成手性螺烯新方法具有重要的研究意義。西北大學化材學院科研團隊發展了中心手性到螺旋手性轉變策略，合成了一系列吲哚類螺旋手性化合物。這種匯聚式“一鍋法”策略避免使用化學計量氧化劑，僅通過調節反應溫度，就能高效構筑出手性吲哚類螺旋分子，具有良好的步驟經濟性。產物具有良好的光物理和手性光學性能，在有機光電材料中具有潛在的應用價值。
論文：
Helicoselective Synthesis of Indolohelicenoids via Organocatalytic Central-to-Helical Chirality Conversion;Angewandte Chemie International Edition
鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202318021
15、一種 “金屬核酸框架”的新機制
成果簡介：
西北大學化材學院科研團隊利用框架核酸——DNA納米片作為模板，首次在室溫水溶液中合成了超薄亞納米厚度（0.49 nm）的微米級無定形金納米片。所合成的金納米片保留了框架核酸的空間可尋址特征，并且具有顯著增強的電催化活性（相對于離散的金納米簇）。研究團隊提出了一種新的“金屬核酸框架”機制，不僅豐富了基于DNA的納米材料研究，也為開發具有增強性能和多功能性的超薄二維非晶貴金屬納米材料開辟了新的途徑。
論文：
DNA Framework-Templated Fabrication of Ultrathin Electroactive Gold Nanosheets；Angewandte Chemie International Edition
鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202318646
16、短序列核酸的簡單和快速分子診斷研究新進展
成果簡介：
指數擴增反應(EXPAR)是一類利用擴增產物創造新的引物模板復合物，從而在短時間內指數級擴增出大量核苷酸產物的等溫擴增技術。EXPAR技術走向實際應用存在著擴增效率的大量損失、難以區分同源序列以及模板的通用性不高等問題。西北大學化材學院科研團隊開發了一種新的發夾模板（exp-Hairpin）用于提高EXPAR檢測microRNA的性能，該exp-Hairpin模板的理論擴增效率超過2n且背景擴增極低。該研究成果有望推動EXPAR技術走向應用，加速短序列核酸的簡單和快速分子診斷。
論文：
A Simple and Robust Exponential Amplification Reaction (EXPAR)-Based Hairpin Template (exp-Hairpin) for Highly Specific, Sensitive,and Universal MicroRNA Detection;Analytical Chemistry
鏈接：
https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c05323
17、光催化制備燃料分子研究新進展
成果簡介：
在COFs結構中構建分子催化單元，不僅能賦予COFs特定的催化活性，也能提高分子催化劑的穩定性與可循環利用性。西北大學化材學院科研團隊以包含豐富的聯吡啶單元的COF材料TpBpy為載體，通過后修飾的方法，分別將具有催化質子還原產氫功能的[Cp*Ir(Bpy)Cl]和催化CO2還原功能的[Ru(Bpy)(CO)2Cl2]錨定到TpBpy的結構中。以[Ru(Bpy)3]Cl2作為光敏劑，以所制備的TpBpy-Ir和TpBpy-Ru為催化劑，分別實現了光催化產氫與CO2還原。
論文：
Selective Integrating Molecular Catalytic Units into Bipyridine-Based Covalent Organic Frameworks for Specific Photocatalytic Fuel Production;Inorg. Chem.
鏈接：
https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.3c04158
18、一種水相檢測生物分子的功能材料的簡單通用方法
成果簡介：
離散超分子結構的功能薄膜材料在傳感、儲能、催化等研究領域具有潛在的應用前景。西北大學化材學院科研團隊以陰離子配位組裝體為基礎，結合聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）合成了具有熒光、CD和CPL性質的功能薄膜。通過該策略合成的包含陰離子配位三股螺旋結構的薄膜，克服了陰離子配位自組裝體在水中溶解度和穩定性差的問題，實現了水相生物分子（膽堿及膽堿衍生物）的識別，為設計和合成用于水相檢測生物分子的功能材料提供了一種簡單且通用的方法。
論文：
Incorporation of an Anion-Coordinated Triple Helicate into a Thin Film for Choline Recognition in an Aqueous System；Angewandte Chemie International Edition
鏈接：
https://doi.org/10.1002/anie.202401228
19、新型有機不對稱催化體系設計與發展新思路
成果簡介：
西北大學化材學院科研團隊發展了芳香胺和手性磷酸協同催化炔基萘酚與醛的串聯反應，以良好的產率和優異的對映選擇性和非對映選擇性制備了多種取代黃烷酮類化合物。通過機理研究揭示了一個涉及加成、消除、環化和水解的協同催化過程，其中芳香胺通過烯胺-亞胺模型活化炔烴與醛，手性磷酸通過氫鍵模型活化反應中間體，兩種活化方式在該反應體系中都起著至關重要的作用。這種新催化模型的建立為設計與發展新型有機不對稱催化體系提供了新思路。
論文：
Aromatic Amine and Chiral Phosphoric Acid Synergistic Catalyzed Cascade Reaction of Alkynylnaphthols with Aldehydes；Organic Letters
鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.orglett.4c00172
20、一種新型四元合金催化劑的制備研究
成果簡介：
西北大學化材學院科研團隊制備了一種新型四元合金催化劑（PtAuCuNi@NF），在乙醇氧化反應（0.215V，10mA cm-2）和析氫反應（HER）（7mV，10mA cm-2）中表現出優異的活性。實驗結果表明，銅和鎳調節了鉑和金周圍的電子環境。富含電子的活性中心促進了EOR和HER反應物和中間產物的快速吸附和解離。在乙醇輔助整體水分離（E-OWS）中，0.28 V 電壓下的電流密度達到了10mA cm-2；此外，還組裝了一個先進的，其自供電電壓可達 0.59 V。因此，通過將酸堿自供電系統（A-Bsps）與E-OWS設備集成，實現了零外部電源的自驅動制氫。
論文：
Rational modulation of electronic structure in PtAuCuNi alloys boosts ef?cient electrocatalytic ethanol oxidation assisted with energy-saving hydrogen evolution；Journal of Energy Chemistry
鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.jechem.2024.02.037
21、離子框架在加氫催化中的應用研究新進展
成果簡介：
西北大學化材學院科研團隊成功開發出一種獨特的納米結構陰離子框架I-Cd-MOF，并將其整合到尼龍濾膜中，用于連續催化硝基芳烴加氫反應。該新型材料具有開放的一維納米通道，展現出顯著的電子傳遞和傳質能力。實驗驗證，4-NP的轉化率高達97.8%，并具高穩定性和回收能力。將反應擴展到其他硝基芳烴類化合物后，該材料表現出普適性高性能催化特性。反應中間體成功捕獲在I-Cd-MOF的孔隙中，揭示了反應過程并提高反應動力學。研究填補了離子框架在加氫催化中的應用空白，凸顯了陰離子骨架在催化活性中的關鍵作用。
論文：
Enhancement of catalytic activity for hydrogenation of nitroaromatic by anionic metal-organic framework；Chinese Chemical Letters
鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.cclet.2023.108639
22、一種高分子智能形變材料PIBS-0.75的合成研究
成果簡介：
西北大學化材學院科研團隊在烯烴羰基化反應研究基礎上，成功合成了一種高分子智能形變材料PIBS-0.75。該材料不僅展現出優秀的光致形變功能（彎曲角>112o）和優異的力學性能（力學強度>15.5Mpa，斷裂伸長率>600%），還具有良好的室溫自修復特性（8小時修復率>91%）。該材料可用于光響應傳感器、柔性機器人、仿生設備等人工智能領域。
論文：
A light-responsive poly(urethane-urea) actuator with room temperature self-healing performance;Chemical Engineering Journal
鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.147538
23、黃土地區典型黃土災害鏈的成因和演化過程研究
成果簡介：
近年來黃土地質災害往往演變成黃土災害鏈（DCL）的連鎖形式，嚴重影響黃土地區大型基礎設施的建設和運行。為了解黃土災害鏈的形成機理，西北大學地質學系科研團隊以黃土高原近期發生的典型災害鏈—石羊坡災害鏈為例，研究DCL的地貌特征和變形特征，分析了觸發因素、演化過程、形成過程，并將其發展演變分為五個階段。該研究揭示了黃土地區典型DCL的成因和演化過程，相關新技術和新方法可為黃土高原其他地區地質災害的理論研究和災害防治提供參考。
論文：
Formation mechanism of a disaster chain in Loess Plateau: A case study of the Pucheng County disaster chain on August 10, 2023, in Shaanxi Province, China；Engineering Geology
鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2024.107463
24、間位苯酚和苯胺合成新路徑
成果簡介：
苯酚和苯胺的取代基及取代的位置直接決定了其化學、物理性質，因此在其苯環的特定位置引入化學官能團是一個非常關鍵的科學問題。由于羥基和氨基強的給電子能力及對應的鄰、對位定位效應，通過芳香親電取代反應原則上主要得到鄰位和對位取代的產物，而間位取代的產物很難得到。西北大學化材學院科研團隊利用銅催化的脫氫氧化串聯策略，實現了間位羰基的苯酚和苯胺選擇性合成。由于羰基處于有機合成的樞紐，通過其進一步轉化，可以合成各種分子單元。本方法為間位取代酚類和苯胺提供了一種通用的合成路徑。
論文：
Synthesis of meta-carbonyl phenols and anilines；Nature Communications
鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-46576-2
理無專在，學無止境
在向科研高峰進取的路上
西北大學初心如磐、一往無前
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