当期目录

2026年 第48卷 第5期    刊出日期：2026-10-25

上一期   

特约专稿

“皇冠上的明珠”——单质非晶金属的形成、结构与合成

程子元, 鲁振, 汪卫华

2026, 48(5):  329-338.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2026.05.001

摘要 ( 51 )   PDF (14827KB) ( 61 )  

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单质非晶金属由单一元素组成，是研究非晶形成、原子局域结构以及晶体形核与生长等基本问题的重要模型体系。与多组元合金相比，单质金属通常具有明确而稳定的晶体结构，结晶过程中不存在组分长程扩散的限制，因此极易发生晶化，形成非晶态十分困难。目前，实验获得的单质非晶金属主要以薄膜和纳米颗粒等低维形态存在。本文在系统梳理已有研究的基础上，总结单质非晶金属的主要制备方法、结构特征，并从快速冷却、界面与尺寸效应以及局域几何结构竞争等方面讨论其非晶形成机制。重点介绍本团队近期利用近五重对称DNA 折纸模板制备非晶Ag的研究。在室温、常压条件下，Ag 可在模板中心形成尺寸约3 nm 的非晶区域。无模板对照实验、电子束辐照过程中的结构演变以及不同边界对称性下的分子动力学模拟表明，纳米限域和近五重对称的几何约束能够有效抑制Ag 的晶体形核，为单质金属非晶态的形成提供了新的途径。最后，结合已有研究对单质非晶金属的结构判定、非晶形成机制以及结构与性能之间的关系进行讨论，并提出目前研究中仍需进一步解决的问题。




专题综述

数字脑：当神经元走向代码，我们离“数字生命”还差几步？

姚韵捷, 张新贺, 刘彦彤, 张铁林

2026, 48(5):  339-350.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2026.05.010

摘要 ( 145 )   PDF (1618KB) ( 438 )  

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2026年，Eon Systems发布一项非同行评议的数字果蝇演示，将FlyWire连接组模型与虚拟身体仿真相结合，引发关于全脑仿真边界的讨论。该数字果蝇系统通过连接组图谱来约束神经活动，并与虚拟身体耦合实现梳理身体、觅食等行为控制。这类演示虽然仍处于早期探索阶段，但它提示数字脑研究正在从静态连接图谱，逐步走向可运行、可交互和可验证的动态神经仿真系统。随着神经科学、类脑智能与计算技术的飞速发展，数字脑研究逐渐成为全球科技竞争的新高地。本文以从线虫到果蝇的数字脑模拟技术演化为线索，探讨了数字脑的技术路线、科学意义、全球局势以及局限性。通过回顾线虫全脑仿真的开创性尝试、果蝇全脑仿真从结构到功能的飞跃，揭示数字脑技术在智能涌现机制中的关键作用。希望本文可以为相关研究提供参考与启示。



无创运动想象脑机接口关键技术及其临床应用研究现状

张航, 陈衍肖, 荣芬奇, 杨帮华

2026, 48(5):  351-363.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2026.05.003

摘要 ( 40 )   PDF (30884KB) ( 24 )  

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无创运动想象脑机接口(motor imagery-based brain–computer interface, MI-BCI)是一种通过解码大脑运动想象活动实现人机直接交互的关键技术，在神经康复与智能控制等领域具有重要的应用潜力。本文围绕无创MI-BCI系统的关键技术，系统梳理电极技术与信号采集、运动想象任务编码范式及公开数据集的发展现状，重点分析基于传统机器学习与深度学习的脑电解码算法及其性能提升机制。在此基础上，归纳当前无创MI-BCI在信号非平稳性、低信噪比及跨被试泛化能力等方面的关键挑战，并总结其在神经康复等临床场景中的应用进展。最后，展望了无创MI-BCI关键技术的发展趋势及其临床应用前景。




科技进展

基于水凝胶“固相”PCR多重快速检测技术

许波, 李蕤耀, 巫金波

2026, 48(5):  364-376.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2026.03.015

摘要 ( 68 )   PDF (1900KB) ( 71 )  

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传统的多重实时荧光聚合酶链式反应(multiplex real-time PCR)通过在一个反应体系中同时加入两对或两对以上的特异性引物，实现对多个靶标的同时检测，但传统定量PCR的多重检测能力有限。将水凝胶与特异性引物结合，构建多重PCR载体，不仅可固定不同靶标的多重引物，还能借助水凝胶编码技术、水凝胶阵列芯片或水凝胶图案化技术，区分结合不同引物的水凝胶，进而实现多重样本的实时快速检测。水凝胶具有高含水量、良好的生物相容性及可调控的三维交联网络等特性，其孔径可通过单体组成与交联方式精确设计，能在维持水相反应的同时提供适度空间约束。调控水凝胶孔隙可提升PCR效率，通过物理或化学固定则可制备水凝胶的阵列芯片。本文简要概述了传统PCR与多重PCR的原理和发展历程，详细阐述了水凝胶多重PCR的原理、优势及研究进展，并对水凝胶PCR检测平台的应用前景及面临的挑战进行了展望。





中生代昆虫传粉——来自白垩纪琥珀的证据

赵芊, 蔡晨阳

2026, 48(5):  377-390.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2026.04.012

摘要 ( 107 )   PDF (13269KB) ( 84 )  

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白垩纪中晚期被子植物大规模辐射推动了白垩纪陆地生态系统的重组，与植物和昆虫之间传粉互作联系紧密。受化石保存的限制，早期植物—昆虫传粉关系及其协同演化过程仍旧存疑。白垩纪琥珀中保存精美的花粉和昆虫为重建中生代植物—昆虫传粉互作关系提供了重要支撑。本文以近年来白垩纪琥珀中主要传粉昆虫类群为线索，综述白垩纪时期植物—昆虫传粉互作研究的重要进展，涵盖多类现生类群以及部分灭绝昆虫目，揭示了白垩纪裸子植物和早期被子植物与不同昆虫类群之间复杂而多样的传粉生态。相关研究揭示泛化的裸子植物传粉体系在被子植物大规模辐射前就已经存在，并且部分昆虫类群的传粉结构以及裸子植物的奖励机制也得到相应发展。在被子植物大规模辐射初期，已有的部分传粉昆虫逐渐参与到新的植物传粉体系中，这种植物宿主转换可能与之后传粉体系甚至生态系统的重组有密切的联系。白垩纪琥珀化石不仅丰富了该时期植物—昆虫传粉关系的多样性，也为探究被子植物陆地革命期间植物和传粉昆虫的协同演化提供了重要窗口。





自然论坛

宇宙的起源、演化与相变

摆展

2026, 48(5):  391-402.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2026.01.012

摘要 ( 318 )   PDF (6047KB) ( 168 )  

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本文以“温度驱动的相变”为核心线索，系统阐述了物质从低温到极高温条件下经历的一系列根本性转变，并将这些相变过程与宇宙早期演化历史相联系。文章首先探讨了温度升高引起的物理过程，包括固-液-气相变、等离子体相变、原子核液气相变、夸克退禁闭相变，以及电弱相变，大统一相变等。随后反转视角，回溯宇宙从极热初始状态冷却过程中经历的关键相变节点，包括可能的普朗克时期相变、暴涨、再加热、拓扑缺陷形成、电弱对称性破缺、夸克禁闭与原初核合成等。本文建立了微观粒子物理与宏观宇宙学的联系，揭示了相变如何重塑物质基本结构，并勾勒出宇宙演化的方向脉络。




科学人物

应用数学与工程科学的奠基者：理查德·冯·米塞斯

彭桢, 吕凌峰, 徐飞

2026, 48(5):  403-408.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2026.03.012

摘要 ( 59 )   PDF (2388KB) ( 51 )  

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理查德•冯•米塞斯是20世纪应用数学与工程科学的关键奠基者，他打破了纯粹数学与工程技术之间的壁垒，创建德国应用数学的学科建制。基于多语种文献与历史档案，本文系统梳理了冯•米塞斯在柏林大学、伊斯坦布尔大学和哈佛大学的学术历程，尤其关注他在高等工程教育改革方面的实践，回顾了他在工程科学、概率论等领域的开创性贡献。冯•米塞斯坚持理论联系实际的科研范式，在动荡时代捍卫科学理性，其精神对当今提倡交叉学科发展与科学家精神的培养具有重要启示。