百尺竿头更进一步，勇立潮头再征苍茫。2024第一季度西北大学科研工作者们深耕于自己的领域取得了一系列高水平研究成果。

目录

01、华北南缘古元古代早期的海量TTG和钾质花岗岩的主-微量元素及其他同位素综合研究

成果简介：

西北大学地质学系科研团队通过分析认识到华北克拉通中部带在~2.3 Ga处于俯冲背景，导致了地壳的增厚，并记录了俯冲板片的水平增生过程、古元古代早期岩浆岩的碱性及相关元素(如Rb、Th、Ba、Nb等)、K2O/Na2O比值和锆石δ18O值的显著增加表明板块俯冲在古元古代早期已经启动，另外古元古代早期岩浆活动强度的差异可能与大陆广泛露出海平面有关。

华北克拉通中部带古元古代早期构造演化模型图

论文：

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

链接：

https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2024.104713

02、华南古海洋早寒武世Terreneuvian—Age 3的氧化还原条件和热液活动的重建研究

成果简介：

西北大学地质学系科研团队利用华南已发表的内陆架、外陆架、斜坡相和深盆地相沉积的下寒武统不同剖面的地球化学数据，重建了华南古海洋早寒武世Terreneuvian—Age 3的氧化还原条件和热液活动，揭示强烈的热液活动为斜坡相提供了丰富的铁等营养物质，同时导致其在第II段和第III段处于铁化环境；陆源输入提供了大量陆源硫，随之沉积在远离热液活动的斜坡上，形成了硫化环境。第IV段，氧化水体扩展到斜坡相和深盆地相，与营养物共同刺激了生物多样性的演化，如清江和澄江生物群的出现。

论文：

Early Cambrian sedimentary rocks in South China: A link between oceanic oxygenation and biological explosion；Earth-Science Reviews

链接：

https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2024.104708

03、河水δ26Mg变化对水文的响应研究新进展

成果简介：

西北大学地质学系科研团队通过对黄土高原小流域河水开展高分辨率δ26Mg研究，发现雨季相对旱季δ26Mg偏高，而雨季发生降水时δ26Mg降低。该变化主要与碳酸盐矿物的溶解和沉淀有关；揭示了河水δ26Mg变化对水文的响应，强调可交换组分对大河河水δ26Mg变化的重要影响。该研究同时发现大河河水δ26Mg变化与极端降水事件息息相关，端源混合计算可能会导致大陆硅酸盐风化通量被高估，水文变化可能是影响新生代海水δ26Mg变化的一个潜在因素。

论文：

The response of riverine Mg isotope to hydrology and implications for continental weathering；Geochimica et Cosmochimica Acta

链接：

https://doi.org/10.1016/j.gca.2024.01.025

04、混合锁模光纤激光器中双吸引子系统研究新发现

成果简介：

西北大学光子所科研团队通过对非线性偏振演化（NPE）和可饱和吸收体（SA）双被动混合全保偏锁模光纤激光器中的三种脉冲形成机制的研究，阐明了它们之间的动态竞争与合作关系；提出了利用滤波模拟增益谱的方法，结合耦合金兹堡-朗道方程组对脉冲形成机制的切换进行了数值研究。首次提出并证明了混合锁模光纤激光器中存在双吸引子系统，成果揭示了混合锁模光纤激光器机理，发展了锁模激光技术。

论文：

Coexistence and competition: Double attractors in hybrid mode-locked fiber lasers；Applied Physics Letters

链接：

https://doi.org/10.1063/5.0181314

05、大尺寸二维钙钛矿GA2PbI4单晶的降温结晶合成研究

成果简介：

胍（GA）是一种较大的有机阳离子，碳被三个NH2基团包围，增加了负卤素原子和正氨基之间的相互作用，可以钝化深层碘空位，有利于载流子传输和非辐射络合。GA具有近似于D3h的高对称性且偶极矩几乎为零，可提供六个潜在氢键，作为二维钙钛矿的有机层时，可以强化与无机金属骨架间的内聚力。西北大学物理学院科研团队通过降温结晶合成了带隙为2.28 eV的大尺寸二维钙钛矿GA2PbI4单晶，该单晶具有高的µτ积(7.5×10-4 cm2 V-1)，低的陷阱密度(6.44 × 108 cm-3)，GA2PbI4单晶X射线探测器具有优异的灵敏度( 392.4 μC Gyair-1 cm-2)和X 射线工作稳定性。

论文：

Guanidinium lead iodide two-dimensional perovskite single crystal for efficient x-ray detection

链接：

https://doi.org/10.1063/5.0180994

06、胶原蛋白折叠效率研究取得新突破

成果简介：

西北大学食品学院科研团队针对水产胶原蛋白热稳定性差的问题，提取了四种不同鱼皮来源的胶原蛋白，并通过引入斑马鱼和人类的热休克蛋白47（Hsp47）实现其三螺旋结构的稳定。Hsp47与鱼皮胶原的非共价组装作用，显著提高了胶原蛋白的折叠效率，并使其变性温度大幅提升至37.7℃。这一创新成果不仅为水产胶原蛋白的改性提供了新思路，从而拓宽水产胶原蛋白在医药、食品加工等领域的应用，也为水产加工产业的可持续发展注入了新动力。

论文：

A non-covalent binding strategy for the stabilization of fish collagen triple helices to promote its applications

链接：

https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2024.109896

07、一种以多拷贝串联的基因工程手段合成小分子人参肽的新方法

成果简介：

西北大学化工学院科研团队通过基因重组技术以摇瓶发酵及纯化方式合成了人参肽的两种多拷贝体，并证明了这两种多拷贝体能够有效延缓氧化应激造成的细胞早衰。这项研究为小分子活性人参肽的工业化生产提供了基础，并且为合成小分子多肽提供了新的方向。

论文：

Expression of Multicopy Tandem Recombinant Ginseng Hexapeptide in Bacillus subtilis and the Evaluation of Antiaging Activity;Journal of agricultural and food chemistry

链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.3c09158

08、多孔道碳纳米纤维中MoC-W2C异质结构复合材料的构建研究

成果简介：

西北大学化材学院科研团队通过构建MoC-W2C异质结构高效地促进可溶性多硫化钠（NaPSs）的转化，从而抑制NaPSs穿梭效应，实现NaPSs的准固态转化；同时利用多孔道碳纳米纤维有效地缓解充放电过程中S体积膨胀现象。该复合材料在室温钠硫电池中表现出低于目前文献报道的容量衰减率（0.018%）。

论文：

Achieving a Quasi-Solid-State Conversion of Polysulfides via Building High Efficiency Heterostructure for Room Temperature Na–S Batteries ; Advanced Energy Materials

链接：

https://doi.org/10.1002/aenm.202303925

09、骨肉瘤治疗研究取得新进展

成果简介：

西北大学化工学院科研团队研制了一种具有轻度光热效应和离子释放活性的可注射水凝胶系统，该系统可以杀死骨肉瘤手术后残留的肿瘤细胞并促进新骨的形成，并显示出强大的抗肿瘤活性。由于水凝胶的降解行为与骨修复周期相匹配，包括水凝胶骨架降解产物对促进间充质干细胞增殖的营养支持，以及无机纳米粒子中释放的Ca2+、Mg2+和PO43-对促进成骨分化的正向调节作用，这种可注射水凝胶系统显示出优异的骨缺损修复功效。

论文：

An injectable hydrogel system with mild photothermal effects combined with ion release for osteosarcoma-related bone defect repair；Advanced Functional Materials

链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202315217

10、一种多层次、多指标的腐蚀评估新方法

成果简介：

针对埋地基础工业设施面临的复杂腐蚀检测与评估难题，西北大学化工学院科研团队将三角直觉模糊网络分析过程（TIFANP）与三角直觉模糊综合评价（TIFCE）相融合，构建了一种多层次、多指标的腐蚀评估方法，该方法能准确刻画腐蚀多元影响因素交互作用及其不确定性问题。将其应用于原油储罐底板的外腐蚀评估，评价结果与开罐检验结果相符。研究结果可为埋地基础工业设施安全运维与高效防腐管理提供科学依据与决策支持。

论文：

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

链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0957417423023989#f0045

11、一种三层冲突分析的新模型

成果简介：

西北大学数学学院科研团队提出了一种新的三层冲突分析模型。该模型从两个角度重新认识中立态度，一方面将中立态度视为与支持和反对态度有所不同的第三种确定性态度，另一方面将其视为可以转化的不确定性态度。通过引入三值形式背景中的三层概念结构，构建了三层冲突分析模型, 并提出稳定性和紧密度两个量化指标。该模型可以系统地分析代理人之间的关系，识别有效的联盟并评估其稳定性。最后，以甘肃省的发展政策为例，展示了该模型在实际冲突情况中的应用，以及如何帮助制定有效的冲突解决或管理策略。

论文：

Tri-level conflict analysis from the angle of three-valued concept analysis；Information Sciences

链接：

https://doi.org/10.1016/j.ins.2024.120284

12、一种集热解与焚烧于一体的垃圾处理多联产新系统

成果简介：

西北大学化工学院科研团队针对城市生活垃圾成分复杂、热值低、单一处理技术成本高等问题，提出了一种集热解与焚烧于一体的垃圾处理多联产系统。通过技术经济分析方法评估多联产系统的技术经济可行性发现，该系统的总资本投资为602.07 M¥，年运营成本为40.63 M¥。净现值为93.01 M¥，内部收益率为10.28%，高于基准收益率，表明该系统具有经济可行性，这为多种技术耦合处理垃圾提供了理论指导。

论文：

Techno-economic analysis of municipal solid waste treatment for poly-generation system；Science of The Total Environment

链接：

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.168869

13、一种集多功能为一体的高分子智能材料TASNP30的合成研究

成果简介：

西北大学化材学院科研团队在烯烃羰基化反应研究基础上，成功合成了一种集多功能为一体的高分子智能材料TASNP30。该材料不仅表现出优异的热致变色（黄→红）和湿度驱动（△RH低至30%，可对人体手掌湿度做出响应）功能，而且具有优秀的形状记忆和自愈合性能（60oC修复率>95%）。该材料可用于仿生伪装、湿度传感、信息加密等领域。

论文：

Molecular hard-segment engineered polyurethane with thermochromism, shape memory, humidity-driven, and self-healing capabilities；Sensors and Actuators B： Chemical

链接：

https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.135266

14、一系列吲哚类螺旋手性化合物的合成研究

成果简介：

螺烯固有的螺旋手性和独特的电子特性使其具有广泛的应用前景。发展选择性合成手性螺烯新方法具有重要的研究意义。西北大学化材学院科研团队发展了中心手性到螺旋手性转变策略，合成了一系列吲哚类螺旋手性化合物。这种汇聚式“一锅法”策略避免使用化学计量氧化剂，仅通过调节反应温度，就能高效构筑出手性吲哚类螺旋分子，具有良好的步骤经济性。产物具有良好的光物理和手性光学性能，在有机光电材料中具有潜在的应用价值。

论文：

Helicoselective Synthesis of Indolohelicenoids via Organocatalytic Central-to-Helical Chirality Conversion;Angewandte Chemie International Edition

链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202318021

15、一种 “金属核酸框架”的新机制

成果简介：

西北大学化材学院科研团队利用框架核酸——DNA纳米片作为模板，首次在室温水溶液中合成了超薄亚纳米厚度（0.49 nm）的微米级无定形金纳米片。所合成的金纳米片保留了框架核酸的空间可寻址特征，并且具有显著增强的电催化活性（相对于离散的金纳米簇）。研究团队提出了一种新的“金属核酸框架”机制，不仅丰富了基于DNA的纳米材料研究，也为开发具有增强性能和多功能性的超薄二维非晶贵金属纳米材料开辟了新的途径。

论文：

DNA Framework-Templated Fabrication of Ultrathin Electroactive Gold Nanosheets；Angewandte Chemie International Edition

链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202318646

16、短序列核酸的简单和快速分子诊断研究新进展

成果简介：

指数扩增反应(EXPAR)是一类利用扩增产物创造新的引物模板复合物，从而在短时间内指数级扩增出大量核苷酸产物的等温扩增技术。EXPAR技术走向实际应用存在着扩增效率的大量损失、难以区分同源序列以及模板的通用性不高等问题。西北大学化材学院科研团队开发了一种新的发夹模板（exp-Hairpin）用于提高EXPAR检测microRNA的性能，该exp-Hairpin模板的理论扩增效率超过2n且背景扩增极低。该研究成果有望推动EXPAR技术走向应用，加速短序列核酸的简单和快速分子诊断。

论文：

A Simple and Robust Exponential Amplification Reaction (EXPAR)-Based Hairpin Template (exp-Hairpin) for Highly Specific, Sensitive,and Universal MicroRNA Detection;Analytical Chemistry

链接：

https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c05323

17、光催化制备燃料分子研究新进展

成果简介：

在COFs结构中构建分子催化单元，不仅能赋予COFs特定的催化活性，也能提高分子催化剂的稳定性与可循环利用性。西北大学化材学院科研团队以包含丰富的联吡啶单元的COF材料TpBpy为载体，通过后修饰的方法，分别将具有催化质子还原产氢功能的[Cp*Ir(Bpy)Cl]和催化CO2还原功能的[Ru(Bpy)(CO)2Cl2]锚定到TpBpy的结构中。以[Ru(Bpy)3]Cl2作为光敏剂，以所制备的TpBpy-Ir和TpBpy-Ru为催化剂，分别实现了光催化产氢与CO2还原。

论文：

Selective Integrating Molecular Catalytic Units into Bipyridine-Based Covalent Organic Frameworks for Specific Photocatalytic Fuel Production;Inorg. Chem.

链接：

https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.3c04158

18、一种水相检测生物分子的功能材料的简单通用方法

成果简介：

离散超分子结构的功能薄膜材料在传感、储能、催化等研究领域具有潜在的应用前景。西北大学化材学院科研团队以阴离子配位组装体为基础，结合聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）合成了具有荧光、CD和CPL性质的功能薄膜。通过该策略合成的包含阴离子配位三股螺旋结构的薄膜，克服了阴离子配位自组装体在水中溶解度和稳定性差的问题，实现了水相生物分子（胆碱及胆碱衍生物）的识别，为设计和合成用于水相检测生物分子的功能材料提供了一种简单且通用的方法。

论文：

Incorporation of an Anion-Coordinated Triple Helicate into a Thin Film for Choline Recognition in an Aqueous System；Angewandte Chemie International Edition

链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202401228

19、新型有机不对称催化体系设计与发展新思路

成果简介：

西北大学化材学院科研团队发展了芳香胺和手性磷酸协同催化炔基萘酚与醛的串联反应，以良好的产率和优异的对映选择性和非对映选择性制备了多种取代黄烷酮类化合物。通过机理研究揭示了一个涉及加成、消除、环化和水解的协同催化过程，其中芳香胺通过烯胺-亚胺模型活化炔烃与醛，手性磷酸通过氢键模型活化反应中间体，两种活化方式在该反应体系中都起着至关重要的作用。这种新催化模型的建立为设计与发展新型有机不对称催化体系提供了新思路。

论文：

Aromatic Amine and Chiral Phosphoric Acid Synergistic Catalyzed Cascade Reaction of Alkynylnaphthols with Aldehydes；Organic Letters

链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.orglett.4c00172

20、一种新型四元合金催化剂的制备研究

成果简介：

西北大学化材学院科研团队制备了一种新型四元合金催化剂（PtAuCuNi@NF），在乙醇氧化反应（0.215V，10mA cm-2）和析氢反应（HER）（7mV，10mA cm-2）中表现出优异的活性。实验结果表明，铜和镍调节了铂和金周围的电子环境。富含电子的活性中心促进了EOR和HER反应物和中间产物的快速吸附和解离。在乙醇辅助整体水分离（E-OWS）中，0.28 V 电压下的电流密度达到了10mA cm-2；此外，还组装了一个先进的，其自供电电压可达 0.59 V。因此，通过将酸碱自供电系统（A-Bsps）与E-OWS设备集成，实现了零外部电源的自驱动制氢。

论文：

Rational modulation of electronic structure in PtAuCuNi alloys boosts efficient electrocatalytic ethanol oxidation assisted with energy-saving hydrogen evolution；Journal of Energy Chemistry

链接：

https://doi.org/10.1016/j.jechem.2024.02.037

21、离子框架在加氢催化中的应用研究新进展

成果简介：

西北大学化材学院科研团队成功开发出一种独特的纳米结构阴离子框架I-Cd-MOF，并将其整合到尼龙滤膜中，用于连续催化硝基芳烃加氢反应。该新型材料具有开放的一维纳米通道，展现出显著的电子传递和传质能力。实验验证，4-NP的转化率高达97.8%，并具高稳定性和回收能力。将反应扩展到其他硝基芳烃类化合物后，该材料表现出普适性高性能催化特性。反应中间体成功捕获在I-Cd-MOF的孔隙中，揭示了反应过程并提高反应动力学。研究填补了离子框架在加氢催化中的应用空白，凸显了阴离子骨架在催化活性中的关键作用。

论文：

Enhancement of catalytic activity for hydrogenation of nitroaromatic by anionic metal-organic framework；Chinese Chemical Letters

链接：

https://doi.org/10.1016/j.cclet.2023.108639

22、一种高分子智能形变材料PIBS-0.75的合成研究

成果简介：

西北大学化材学院科研团队在烯烃羰基化反应研究基础上，成功合成了一种高分子智能形变材料PIBS-0.75。该材料不仅展现出优秀的光致形变功能（弯曲角>112o）和优异的力学性能（力学强度>15.5Mpa，断裂伸长率>600%），还具有良好的室温自修复特性（8小时修复率>91%）。该材料可用于光响应传感器、柔性机器人、仿生设备等人工智能领域。

论文：

A light-responsive poly(urethane-urea) actuator with room temperature self-healing performance;Chemical Engineering Journal

链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.147538

23、黄土地区典型黄土灾害链的成因和演化过程研究

成果简介：

近年来黄土地质灾害往往演变成黄土灾害链（DCL）的连锁形式，严重影响黄土地区大型基础设施的建设和运行。为了解黄土灾害链的形成机理，西北大学地质学系科研团队以黄土高原近期发生的典型灾害链—石羊坡灾害链为例，研究DCL的地貌特征和变形特征，分析了触发因素、演化过程、形成过程，并将其发展演变分为五个阶段。该研究揭示了黄土地区典型DCL的成因和演化过程，相关新技术和新方法可为黄土高原其他地区地质灾害的理论研究和灾害防治提供参考。

论文：

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

链接：

https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2024.107463

24、间位苯酚和苯胺合成新路径

成果简介：

苯酚和苯胺的取代基及取代的位置直接决定了其化学、物理性质，因此在其苯环的特定位置引入化学官能团是一个非常关键的科学问题。由于羟基和氨基强的给电子能力及对应的邻、对位定位效应，通过芳香亲电取代反应原则上主要得到邻位和对位取代的产物，而间位取代的产物很难得到。西北大学化材学院科研团队利用铜催化的脱氢氧化串联策略，实现了间位羰基的苯酚和苯胺选择性合成。由于羰基处于有机合成的枢纽，通过其进一步转化，可以合成各种分子单元。本方法为间位取代酚类和苯胺提供了一种通用的合成路径。

论文：

Synthesis of meta-carbonyl phenols and anilines；Nature Communications

链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-46576-2

理无专在，学无止境

在向科研高峰进取的路上

西北大学初心如磐、一往无前

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