自然杂志

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1. 聚焦ChatGPT：发展、影响与问题

罗戈, 张新鹏

自然杂志 2023, 45 (2): 106-108. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2023.02.004

摘要（2057）

PDF（pc）（1672KB）（1681）

ChatGPT是大规模自然语言模型GPT不断发展优化的产物，最近受到学术界和产业界的高度关注。ChatGPT可用语言交流形式实现与人的交互，并从语言拓展到多模态形式。文章对ChatGPT的发展历程进行回溯，并介绍其在多模态、个性化、交互性方面的影响，最后对ChatGPT当下和未来的应用中可能存在的问题进行探讨。

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2. RNA研发简史：从微不足道到无比重要

郭晓强, 李岩异

自然杂志 2022, 44 (6): 480-490. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2022.03.008

摘要（1652）

PDF（pc）（3116KB）（1428）

核糖核酸(RNA)是一类具有重要生物学功能和临床价值的生物大分子，其基本组成元件是核糖、碱基和磷酸。早在1869年米歇尔就发现了RNA，但直到20世纪50年代科学家才开始对其进行系统研究。功能方面，RNA参与蛋白质合成、作为遗传物质、催化生物反应、调节基因表达等；应用方面，多种RNA药物已研发成功，包括反义RNA、小干扰RNA、适配体、RNA指导的基因编辑和mRNA疫苗等。文章回顾了RNA发现、发展和应用过程，以期能对RNA生物重要性有一个较为全面的理解。

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3. 视网膜退行性疾病临床治疗的最新进展

姜承勇, 郑家栋, 颜彪, 张嘉漪

自然杂志 2022, 44 (3): 195-212. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2022.03.003

摘要（1404）

PDF（pc）（1754KB）（1362）

视网膜退行性疾病是主要的致盲疾病之一，患者的视觉功能会逐渐丧失直至失明。临床常见的视网膜退行性疾病主要包括视网膜色素变性、年龄相关的黄斑变性、糖尿病视网膜病变、黄斑营养不良等。随着基因治疗、干细胞和新材料等技术的发展，临床上出现了一系列针对不同类型视网膜退行性疾病的治疗方法和理念。文章系统梳理了视网膜退行性疾病的发病特征，介绍了药物治疗、基因治疗、干细胞治疗以及视觉假体在视网膜退行性疾病临床治疗上的最新应用，以期为视网膜退行性疾病患者的临床治疗提供借鉴和参考。

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4. 量子纠缠之路：从爱因斯坦到2022年诺贝尔物理学奖

施郁

自然杂志 2022, 44 (6): 455-465. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2022.06.005

摘要（1360）

PDF（pc）（6084KB）（1318）

文章解读2022年诺贝尔物理学奖的获奖成就以及来龙去脉，详尽梳理贝尔不等式、量子纠缠及其相关研究的主要概念和里程碑，并深入浅出地讲解关键物理思想。

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5. 金属玻璃的过去、现在和未来

汪卫华

自然杂志 2022, 44 (3): 173-181. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2022.03.001

摘要（1757）

PDF（pc）（3648KB）（1038）

金属玻璃(又称非晶合金)是一类原子结构长程无序、短程有序的金属材料。它是通过急冷、高压、强变形、先进制造等现代技术工艺以及熵或序调控理念合成的，兼具金属、玻璃、液体、固体和软物质等物态特性的新型金属材料，也是玻璃家族的新成员。金属玻璃突破了金属材料原子结构有序的固有概念，颠覆了传统金属材料从成分和缺陷出发设计和制备的思路，把金属材料的强度、韧性、弹性、抗腐蚀、抗辐照等性能指标提升到前所未有的高度。它对金属材料的研发、结构材料、绿色节能、磁性材料、催化、信息等领域产生深刻的影响，同时催生了准晶、高熵合金、复杂合金、高熵金属玻璃、非晶基复合材料等新金属材料体系，彻底改变了古老金属和玻璃领域的面貌。金属玻璃的发明和研究虽然只有不到百年历史，但已经在军工航天等高技术、绿色节能、信息电子器件、催化、防腐等领域有广泛的应用，也为研究材料科学、凝聚态物理、复杂体系中一些重要科学问题提供了独特的模型体系，并成为凝聚态物理的一个重要分支学科。文章回顾了近百年来金属玻璃研究和研发的历程，分析了当前该领域的前沿科学问题、发展方向、重要进展、机遇和挑战，以及在高新技术领域的应用，并探讨了金属玻璃及其相关领域如地外玻璃的发展前景。

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6. 太赫兹波调控技术：驾驭太赫兹之光

姚建铨, 李杰, 张雅婷, 丁欣, 吴亮

自然杂志 2023, 45 (1): 1-16. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2023.01.001

摘要（1112）

PDF（pc）（7929KB）（1037）

随着研究的不断深入，太赫兹科学与技术在多个基础研究及工程应用领域的重要地位日益凸显。辐射源、传输与控制及探测感知是太赫兹技术进一步发展需要继续探索的三个重要方面。太赫兹波应用的共同基础是使其与物质发生有效的相互作用以携带信息、传输能量等，实现这些过程往往需要对太赫兹信号的振幅、相位、频率、偏振、波前等电磁特性及自旋角动量、轨道角动量等光子特性在时空维度上进行调控。上述调控可以直接在辐射源处进行，也可以在传输过程中引入额外的功能器件。文章介绍了几种最具代表性的、基于源及器件的太赫兹波调控技术，并总结其基本原理、发展历程及最新进展。太赫兹波调控技术的发展将为太赫兹波的进一步应用奠定坚实的基础。

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7. 氢冶金的发展历程与关键问题

鲁雄刚, 张玉文, 祝凯, 李光石, 叶水鑫, 武文合

自然杂志 2022, 44 (4): 251-266. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2022.04.001

摘要（878）

PDF（pc）（7588KB）（1026）

在“双碳”(碳达峰碳中和)战略背景下，以氢代碳的氢冶金成为钢铁企业优化能源结构和工艺流程、实现绿色低碳可持续发展的有效途径之一。以《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》的通过为时间节点，梳理和追溯了氢冶金的发展历程。从“以煤代焦、以气代焦”到“以氢代碳、以氢减碳”，铁矿石冶炼工艺由以减少焦炭和焦煤依赖为初衷，转变为以降低碳排放为重心，再到以净零碳排放为最终目标，逐渐形成高炉富氢冶炼和全氢直接还原工艺两大技术路线。从目前中国钢铁生产结构以及降碳目标来看，长流程产钢量占90%，高炉炼铁碳排放占比大、基数大。高炉低碳冶炼是规模化实现中国钢铁工业低碳的重要路径，而高炉富氢冶炼对“双碳”过渡时期的炼铁工业应用具有重要意义。从未来钢铁行业发展及能源结构转变来看，全氢直接还原工艺是实现钢铁行业净零碳排放的重要路线。发展氢冶金的关键问题包括如何解决绿色经济化制氢和安全规模化用氢。

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8. 转录前起始复合物的组装和启动子识别机制

陈曦子, 徐彦辉

自然杂志 2023, 45 (2): 79-88. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2023.02.001

摘要（820）

PDF（pc）（7208KB）（1009）

基因转录作为中心法则的关键环节，将遗传信息由DNA传递至RNA，从而指导蛋白质的合成，是生物体最重要的生命活动之一。转录起始过程发生在几万种不同基因的高度多样化的启动子区，启动子区转录前起始复合物(PIC)的装配是转录起始的关键步骤，受到极其复杂的调控，是基因表达调控的核心。数十年来，大量基于TBP-TATA框体系开展的PIC结构和功能研究逐步揭示了基于TBP的PIC在TATA框启动子上的组装机制。近年来，研究显示，人类超过85%基因启动子不含有TATA框，并且几乎所有的基因转录过程都需要TFIID参与，且功能并不能够被TBP所替代。近期，基于TFIID的不同组装阶段的PIC结构和包含+1核小体的复合物结构的研究突破，首次系统地展示了PIC识别不同类型启动子及其在染色质上组装的分子过程，为后续研究基因表达调控提供了理论基础。

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9. 镁合金结构材料应用现状与展望

谭军, 王芳磊, 蒋斌, 潘复生

自然杂志 2023, 45 (2): 93-105. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2023.02.003

摘要（1202）

PDF（pc）（3268KB）（933）

镁合金密度仅为铝合金的2/3，钢铁的1/4，因此镁合金零部件的大规模应用有助于轻量化和节能减排。在碳达峰、碳中和背景下，镁材料的发展应用潜力巨大。文章分析了国内外镁合金的产业现状及其加工技术，重点综述了镁合金作为结构材料在汽车、轨道交通、自行车、3C(计算机、通信和消费电子产品)、航空航天、国防工业等领域的发展与应用情况，梳理了目前镁产业存在的主要问题，最后对镁合金结构材料的未来发展进行了展望。

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10. 6G时代的新材料

朱宏伟

自然杂志 2023, 45 (2): 109-112. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2023.02.005

摘要（488）

PDF（pc）（2691KB）（930）

6G是继5G之后的第六代移动通信网络，在通信速率、延时能耗及覆盖范围等方面都将面临更大的挑战。文章围绕6G的技术特征，阐述了新型频谱通信材料、第三代半导体材料、新型功能材料、智能材料、电磁防护与热管理材料在6G应用中的重要性，对6G时代新材料的发展趋势进行了展望。

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11. 氢燃料燃气轮机与大规模氢能发电

李星国

自然杂志 2023, 45 (2): 113-118. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2022.03.006

摘要（1177）

PDF（pc）（2928KB）（874）

清洁可再生氢能源的利用被视为CO₂ 减排的一个重要途径，受到世界各国的高度重视。从电能到氢能再到电能的高效转换是氢能利用的核心技术之一。产业上大规模高效氢能到电能的转换技术需要100 MW以上的功率，而依靠目前的燃料电池技术难以满足。氢燃料燃气轮机可以实现大规模氢能到电能的转换，且转化效率会随着功率的提高而提高，将是一种重要的氢能发电技术。文章对氢燃料燃气轮机的性能特点、各国研究动态、机种类型和特点、输出功率和热效率、氨燃气轮机等进行了介绍，同时提出利用氢燃料燃气轮机实现从水到水循环的氢能利用系统的设想。

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12. 线粒体相关内质网膜对线粒体功能的影响

孙照鑫, 冯红

自然杂志 2023, 45 (2): 127-138. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2023.01.010

摘要（1850）

PDF（pc）（2697KB）（874）

线粒体是一种具有半自主性的细胞器。生物体内的生物合成、呼吸、分泌及机械运动等全部细胞活动所需要的化学能都是由线粒体提供的。线粒体相关内质网膜(MAMs)是与线粒体紧密联系的脂筏样结构域，位于线粒体与内质网(ER)之间。MAMs不仅仅在结构上连接ER和线粒体，还富含多种连接和功能蛋白，因此MAMs必然会对ER和线粒体功能产生影响。文章综述了MAMs的结构、分子组成及其对线粒体功能的影响，主要集中在线粒体融合、线粒体分裂、线粒体自噬、线粒体能量代谢及线粒体活性氧生成等方面，以期为通过MAMs调控线粒体功能来改善相关疾病提供参考。

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13. 机械感受器Piezo离子通道激活与调控机制

郭雨松

自然杂志 2022, 44 (3): 182-194. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2022.03.002

摘要（1272）

PDF（pc）（2420KB）（872）

Piezo通道是在哺乳动物中发现的机械敏感离子通道，参与触觉形成、渗透压调节等多种重要生理过程，并与感觉异常、心血管疾病、肿瘤等疾病密切相关。Piezo将机械信号转化为电信号的机械激活过程可以由膜穹顶机制来描述解释，即Piezo通道与附近磷脂膜在不受力时呈现高度弯曲的穹顶状，而受力开放时变平，以获得在能量上更稳定的构象。这一过程可受Piezo蛋白本身性质、脂质、互作蛋白等多种因素调节，以适应Piezo复杂多样的生理功能。深入理解Piezo机械激活与调控的分子机理，将有助于从机械转导的角度为相关疾病的防治带来新的突破。

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14. 柔性可穿戴传感器及大面积阵列制造新方法

赵婷婷, 李痛快, 原理, 张建华

自然杂志 2022, 44 (4): 274-286. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2022.04.003

摘要（637）

PDF（pc）（13803KB）（866）

柔性可穿戴传感器作为穿戴式电子系统的重要组成部分，在个人健康监护、人机交互体系以及人造电子皮肤等领域具有广阔的应用前景，是当下最前沿的研究领域之一。文章概要介绍了不同类型的柔性可穿戴传感器的研究现状，简略归纳了柔性传感器中的关键技术参数，同时对柔性传感器大面积阵列制造所面临的挑战及新方法进行了阐述和分析，最后展望了柔性传感器未来的发展趋势。

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15. 肥胖治疗的挑战与希望

张彦康, 张婷, 李雨, 马欣然, 徐凌燕

自然杂志 2022, 44 (6): 469-479. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2022.03.012

摘要（828）

PDF（pc）（1842KB）（852）

肥胖是由能量摄入和能量消耗长期失衡引起的脂肪过度堆积。近年来，全球肥胖人数持续上涨，肥胖已成为主要的公共健康问题。肥胖增加糖尿病、脂肪肝、心血管疾病、癌症等多种疾病的风险，导致患者生活质量及寿命下降，严重威胁人类健康。然而，肥胖发生发展机制复杂，干预肥胖的手段仍然有限。因此，需要深入了解肥胖发生发展的机制并提出干预策略。文章对肥胖的发生因素、干预策略、现有问题以及未来前景进行讨论。总而言之，肥胖治疗仍然面临巨大挑战，但新的减肥方式也给人们带来希望。

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16. 华人在金属玻璃领域的重要贡献

赵睿, 于吉皓, 程琪, 刘松灵, 孙博阳, 沈沛沛, 汪卫华

自然杂志 2022, 44 (5): 398-410. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2022.05.001

摘要（535）

PDF（pc）（1518KB）（846）

2022年是国际玻璃年。金属玻璃(又称非晶合金)是一类原子结构长程无序、短程有序，兼具金属、玻璃、液体、固体和软物质等物态特性的新型金属材料，也是玻璃家族的新成员。快速发展的金属玻璃材料已经在军工航天等高技术、绿色节能、信息电子器件、催化、防腐等领域有着广泛的应用。在这个新型玻璃领域中，华人科学家作出了卓越的贡献。文章回顾了近百年来金属玻璃研究和研发历程中华人科学家的重要贡献，并对未来中国在金属玻璃领域的发展和贡献进行展望。

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17. 古基因组学与人类起源演化的研究进展——2022年诺贝尔生理学或医学奖解读

吉植, 王传超

自然杂志 2022, 44 (6): 443-454. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2022.06.004

摘要（951）

PDF（pc）（3038KB）（800）

2022年诺贝尔生理学或医学奖的获奖者是著名生物学家、进化遗传学家斯万特•帕博(Svante Pääbo)。他通过研究已灭绝古人类的基因组，对探索人类演化作出了巨大贡献。文章介绍帕博及其团队关于尼安德特人和丹尼索瓦人的研究和发现，以及古DNA领域近30年的发展和最新成果。

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18. 痒觉神经机制的研究进展

余愫, 谢松刚, 陈文振, 孙衍刚

自然杂志 2022, 44 (3): 213-224. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2022.03.004

摘要（563）

PDF（pc）（2060KB）（759）

痒是一种能引起强烈搔抓欲望的不愉快感觉。痒觉信息从皮肤产生，由外周神经元传入脊髓，经处理后最终传输到大脑。与外周、脊髓水平相比，痒觉在大脑水平的研究还相对较少。得益于近几年在体研究技术的发展，解析痒觉信息传递的大脑中枢神经环路机制成为可能。随着神经科学研究技术的快速进步，一系列解析痒觉在脑内处理机制的重要成果被陆续报道。本综述主要总结了痒觉，尤其是化学痒，从外周到大脑的研究进展。

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19. 非电行业烟气氮氧化物催化净化

韩璐蓬, 张登松

自然杂志 2022, 44 (4): 287-300. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2022.04.004

摘要（503）

PDF（pc）（5647KB）（748）

氮氧化物(NO_x )严重威胁人体健康和生态环境。随着火电行业烟气NO_x 初步实现超低排放，非电行业烟气NO_x 排放控制成为重中之重。NH₃ 选择性催化还原NO_x 是最有效的NO_x 控制技术。非电行业烟气含有SO₂ 、碱性物质以及重金属等杂质，易导致催化剂中毒失活。针对NO_x 净化催化剂低温活性不足、SO₂中毒、碱金属中毒以及复合中毒等关键难题，文章综述了各类低温抗中毒NOx 净化催化剂的研究进展，总结了提高催化剂的低温活性、抗SO₂ 中毒、抗碱金属中毒以及抗复合中毒的策略。文章为开发低温抗中毒NOx 净化催化剂提供了研究思路，为推进NO_x 净化催化剂在非电行业烟气NOx 净化中的实际应用提供理论指导。

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20. 中子探测用闪烁材料研究进展

张泽青, 李乾利, 张志军, 赵景泰

自然杂志 2022, 44 (4): 301-315. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2022.04.005

摘要（478）

PDF（pc）（7634KB）（726）

中国散裂中子源的建成，填补了中国脉冲中子源及应用领域的空白，标志着中国在中子技术方面达到国际先进水平。基于此，文章概述了中子技术在多学科领域的应用，并将闪烁材料分为有机闪烁材料和无机闪烁材料进行总结，重点梳理了国内外常用及新型闪烁材料在中子探测方面的研究现状及应用情况，特别是对比总结了不同中子探测用闪烁材料的性能差异。最后，文章对中子探测闪烁材料及其改进方案进行归纳分析，并对其发展趋势进行展望，以期为中国中子探测技术及闪烁材料的发展提供参考。

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