成果介绍成果采用磁珠法核酸提取对目标病原体核酸进行提取纯化，核酸提取过程采用液体转移的方式，主要包括裂解、结合、清洗、洗脱四个步骤，纯化后的核酸被自动转移至扩增检测区进行实时荧光定量PCR步骤，根据荧光曲线，判断检测结果。产品近似立方体，长宽高约为30cm，系统整体质量约为15Kg，主要包括封闭式卡盒、一体化检测装置和配套的PC端控制软件三部分结构。系统主要功能为全自动磁珠法核酸提取和多重实时荧光PCR扩增检测，经优化后可在1小时内完成“样本输入—结果输出”全过程，最多可进行6重检测。检测过程全封闭全自动，在卡盒中完成，避免了交叉污染。技术创新点及参数该成果提供一种病原体现场快速检测系统两层结构，上层结构包含上层底板，水平轴控制组件和竖直轴控制组件，下层结构包含下层底板，磁分离组件和热组件，荧光检测组件。配合封闭式病原体检测卡盒，卡盒固定安装在系统中，通过PC端设计的软件控制系统对卡盒中液体的操作，可自动完成基于磁珠法的病原体快速荧光检测。整个系统操作简单，安全，并且检测结果以报告的形式直观展现。市场前景本产品样机在江苏疾控中心和浙江疾控中心进行过多种临床样本检测试验，检测样本种类有：粪便、唾液、脑脊液等，检测病原体种类有：腺病毒、艰难梭菌、大肠杆菌等。同一样本，使用本系统检测结果与手工核酸提取+商用荧光定量PCR仪（Roche LightCycler96）检测结果相当（Ct值）。本产品正用于非典型性肺炎新冠病毒快速检测研究。

主要创新性成果包括：发现鱼类GH分泌活动受多种神经内分泌因 子的调控，其中促性腺激素释放激素（GnRH）、促甲状腺素释放激素（TRH）、多巴胺及其激动剂等都 能刺激GH分泌，而生长抑素（SRIF）则抑制GH分泌；发现刺激GH分泌的神经内分泌因子等通过口服途 径能显著促进GH分泌和提高鱼体生长速率，且这些因子共同使用，其叠加作用产生的促生长效果更为显 著；构建了斜带石斑鱼等鱼类cDNA文库，克隆了生长激素（GH）及其受体，类胰岛素生长因子Ⅰ、Ⅱ （IGF-Ⅰ，IGF-Ⅱ）及其受体，脑垂体腺苷酸环化酶激活多肽（PACAP）、神经肽Y(NPY)、生长素释放 素（ghrelin）等生长相关功能基因；研制了基因重组GH，采用投喂方法证明它能为鱼消化道吸收而促进鱼 体生长。

抗肿瘤分子靶向新药 BZG 和光热消融-化疗靶向治疗新模式的研究是以提高抗肿瘤效果，降低抗肿瘤药物毒副作用为研究目的，以抗肿瘤分子靶向新药的研发和现有化疗药物靶向治疗新模式的创新这两个关键问题为切入点进行系统研究。科研团队经多年攻关，利用计算机模拟、化学合成筛选得到具有全新化学结构的激酶抑制剂已完成其产业化合成路线的优化。本项目以靶向治疗为主导研究模式，集产学研于一体，提高了临床转化的可能性。

我校生态研究中心王传宽教授研究组在生态学著名学术期刊Global Ecology and Biogeography（环境科学与生态学1区，IF = 6.045）和土壤科学著名学术期刊Soil Biology and Biochemistry（农林科学1区，IF = 4.857）上相继发表了题为“Effects of forest degradation on microbial communities and soil carbon cycling: A global meta-analysis”和“Trends in soil microbial communities during secondary succession”的系列研究成果，首次从两个不同微生物分类尺度探索了宏观生态学的演替干扰理论在微观土壤微生物生态学中的应用，全球数据整合分析发现：生态对策理论和演替干扰理论可以成功地解释生态系统进展演替和逆行演替中土壤微生物群落组成和结构的演变过程，不但推动了土壤微生物生态学研究的发展，而且对土壤固碳效应、生态系统模型等都有重要意义。 土壤微生物是陆地生态系统不可或缺的组分，是生物地球化学循环的重要调节者，在生态系统的稳定性、生产力和固碳效应的维持、生态系统服务功能的提供、生物多样性保护等方面发挥着不可替代的作用。然而，土壤微生物群落结构极其复杂，1克土壤就含有高达10亿个细菌和真菌细胞、由数万种分类单元组成，从而给微观生态学研究带来了巨大挑战。据论文的第一作者周正虎（博士生）和通讯作者王传宽教授介绍，该研究团队成功地将宏观生态学理论应用到微生物研究中，发现生态系统进展演替过程中K-对策微生物越来越占优势，而森林退化过程中（逆行演替）r-对策微生物越来越占优势。他们还发现K-对策占优势的微生物群落有利于土壤有机碳的固存，r-对策占优势的微生物群落则会将更多的土壤碳排放到大气中。这些成果不仅将激发微生物生态学的理论研究，而且将推进土壤微生物介导的碳循环过程的机理研究。

一、 项目简介本项目通过仿生学方法模拟生物听觉系统，建立机器人实时性、鲁棒性强，并具有较高适用性的环境感知新方法，充分利用机器人感知信息，实现其在复杂环境下基于听觉的目标定位。二、 技术指标（包括鉴定、知识产权专利、获奖等情况）已授权发明专利1项:《一种声源定位装置》（201010191634.1）三、 市场前景（应用领域、市场分析等）听觉感知机器人技术可在军事上和民用上得到十分广泛的应用，例如：智能雷弹系统对目标的定位与跟踪；护理机器人可通过语音识别完成患者指定的任务；地震救灾任务中利用被困者发出的声音来判断其具体位置的；在危险气（液）体泄漏时，可通过听觉传感器对声音场强度大小的判断找到其泄漏源，从而避免搜索人员的伤亡。四、 项目具体联系人及联系方式（包括电子邮箱）联系人：杨鹏 教授/博导，控制科学与工程学院 院长通讯地址：天津市红桥区河北工业大学东院358信箱办公地址：河北工业大学东院七教1024电子邮箱：yphebut@aliyun.com手机：13602051146五、高清成果图片2-3张

钙钛矿太阳能电池制备工艺简单，成本低廉。近年来，该类太阳能电池因其快速增长的光电转换效率和逐步提升的器件稳定性，吸引了学术界和产业界的广泛关注，为光伏领域带来了新的机遇。然而，由于钙钛矿太阳能电池中存在非辐射复合损失，所以目前的光电转换效率依然低于肖克利-奎塞尔（Shockley-Queisser）理论所定义的极限效率。因此，最大化降低钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失是进一步提升电池器件效率的未来研究重点。 鉴于此，研究团队基于已有的研究基础，对“最大化降低钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失”这一论题进行深入探讨和系统总结。该综述文章主要包括以下几个方面：首先，介绍了钙钛矿太阳能电池中非辐射复合的起源，并详细讨论了非辐射复合损失的定量化测试方法；其次，系统总结了在降低非辐射复合损失方面的最近研究进展；再次，依据肖克利-奎塞尔理论，对钙钛矿太阳能电池所能够获得的最高光电转换效率进行了科学预测；最后，在展望部分，前瞻性地指出了最大化降低非辐射复合损失的未来努力方向。图1. 金属卤化物钙钛矿活性层内的电荷载流子产生与复合动力学机制 在理想的金属卤化物钙钛矿半导体材料中，所有的光生电子和空穴最终将通过发射光子的方式进行复合（即：辐射复合）。然而，在实际的钙钛矿太阳能电池中存在大量的非辐射复合通道（如图1所示），绝大部分光生载流子将优先通过其他非辐射途径进行复合（例如，缺陷辅助复合，俄歇复合，界面诱导复合，电声耦合，带尾态复合等）。这些非辐射复合损失过程极大降低了电池在稳态下的光生载流子浓度，从而减小了金属卤化物钙钛矿层中准费米能级劈裂的能级差，最终造成钙钛矿太阳能电池较大的电压损失。因此，最大化降低或抑制这些非辐射复合通道是提升器件开路电压和光电转换效率的关键。 针对各种非辐射复合通道，该综述首先介绍了目前量化分析非辐射复合损失的常规测试技术以及测试要点，如图2所示。图2. 量化钙钛矿薄膜和完整器件中非辐射复合损失的表征技术 随后，结合当前研究现状，进一步梳理了近年来在降低非辐射复合损失方面取得的一系列重要进展。值得一提的是，该研究团队去年在《Science》杂志上报道的基于溶液二次生长方法构建渐变结的策略（如图3所示），在降低反式钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失方面效果显著（Science 360, 1442-1446）。此后，一系列研究报道显示，相似的策略在正式常规结构钙钛矿太阳能电池和全无机钙钛矿太阳能电池中也可以获得正向的实验结果。由此说明，在金属卤化物钙钛矿半导体材料中构建有效的渐变结对后续降低非辐射复合损失具有非常重要的借鉴价值。图3. 渐变结钙钛矿太阳能电池器件结构和渐变结的时间分辨光谱 此外，该综述还以当前最高效率的砷化镓太阳能电池为参照，先假定钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失与砷化镓太阳能电池的情形一致，再依据肖克利-奎塞尔理论，对钙钛矿太阳能电池所能够获得的性能参数进行科学预测，进而给出电池器件所能达到的最高光电转换效率，如图4所示。图4. 当钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失与当前最高效率砷化镓太阳能电池的情况相同时，单结钙钛矿太阳能电池可实现的最优器件性能参数 最后，该综述也指出，目前提升器件性能的两条主要途径是最优化光子俘获和最大化降低非辐射复合损失。如果能将二者进行有效整合，探索更可靠的协同优化策略，这可能会是将器件光电转换效率提升至接近理论极限的可行方案。为此，综述也对一些未来的努力方向进行了展望。 总的来说，该综述为最大程度地降低钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失提供了理论总结，也为开展实验工作提供了参考借鉴，对进一步提升电池效率，推动该类电池产业化应用有重要意义。

二阶非线性光学效应是现代光学研究与应用中最重要的非线性光学过程之一。由于结构反演对称性的限制，常用的硅基光子学材料往往不具备二阶非线性电偶极响应。借助材料的表面或界面，这种反演对称性可以被打破，进而诱导出二阶非线性光学响应。然而，传统的表非线性光学效应转换效率极低，且体相电四极响应严重地干扰表面对称性破缺诱导的非线性信号分析。在本项研究工作中，课题组人员利用超高品质因子回音壁光学微腔在实验上获得了高亮度的二次谐波和二次和频信号。研究人员发展了一种动态相位匹配方法，利用光学微腔中热效应和光学克尔效应的相位调制，高效地实现了基波和谐波信号同时与微腔模式共振，实验上获得的二次谐波转换效率相比传统表面非线性光学增强了14个数量级。研究人员进一步通过对基波偏振和二次谐波模式场分布的测量分析，成功提取得到只有表面对称性破缺诱导的非线性信号，排除了体相电四极响应的干扰。

  陆地生态系统是全球陆地碳循环过程中重要的碳汇，同时，由于气候干旱、城市扩张等因子的扰动作用，陆地生态系统可释放大量二氧化碳，而成为碳源。作为陆地生态系统的指示因子，陆地NPP不仅反映了植被的光合生产能力，而且直接反映了生态过程（如碳源/汇）。全球陆地NPP的时空变化和影响机制具有较大的不确定性，是科学界争论的一个重要焦点。对城市用地扩张和气候驱动因子二者的陆地NPP响应进行单独分析的研究成果已有很多，但综合探讨城市扩张因子和气候驱动因子对陆地NPP变化的影响和相对贡献的研究较少，尤其是在全球尺度上的分析目前仍然处于空白。本研究利用30米分辨率的GlobeLand30数据分析了2000-2010年全球城市用地时空动态，同时结合MODIS的NPP产品（MOD17A3）、CASA模型和LPJ-Hydrology模型计算陆地NPP的时空分布，进而全面探讨过去十年间全球城市用地扩张和气候驱动因子对陆地NPP的影响。研究发现，2000-2010年全球城市用地扩张导致陆地NPP呈现减少的趋势（22.4 TgC year-1），这抵消了由气候驱动因子导致的NPP增加部分的30%。本研究分析了全球城市用地扩张和气候驱动因子对同期陆地NPP变化的影响和相对贡献，研究成果对于理解全球陆地NPP变化的复杂机制具有重要意义。

发展了一种理论计算与实验测试相结合的三光子荧光染料有效筛选方法，设计、合成了一类具有三光子磷光的新型铱(III) 配合物，并成功将其用于生物荧光成像研究。在研究中，他们发现不改变配合物母体结构，仅通过引入一些特殊的官能团修饰，能有效地将配合物的三光子跃迁几率和量子产率提升近四倍，极大地改善了铱(III)配合物的三光子光物理性质。       利用三光子显微共聚焦/磷光寿命成像技术，铱(III)配合物3PAIr2只需低的染色浓度（50 nM）、短的孵育时间（5分钟）和低的激发功率（980 nm飞秒激光功率为0.5 mW），就可以有效地实现细胞水平的快速线粒体磷光成像。利用大鼠脑部海马体切片生物模型，完成了3PAIr2在组织切片层面的深度测试，发现其以980 nm激光激发的三光子磷光成像可以达到约500 微米的穿透深度，这个距离是以750 nm激光激发的双光子磷光成像深度的两倍。同时在通过双亲性聚合物DSPE-PEG2000包裹后，利用3PAIr2-DSPE-PEG2000进一步尝试小鼠开颅情况下的脑血管生物荧光成像，得到了450 微米的小鼠脑血管成像深度和三维高分辨率脑血管重构图。这是首次使用铱(III)配合物作为三光子磷光染料实现了对完整颅骨下脑血管的高穿透和高分辨观测。不仅为三光子荧光染料的合理设计提供了一条简便、行之有效的途径，还获得了一类具有优异生物成像能力的金属配合物磷光染料。