“石墨烯微结构的精准调控及其应用”首次实现石墨烯单晶量子点和单层石墨烯微结构的精准控制。 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 近年来，石墨烯领域未获得突破性应用成果，也未找到“杀手锏”应用领域，关键是石墨烯结构调控不到位。一个基本的共识是，对石墨烯材料的结构进行设计和调控，有助于在光电器件、能源转化存储、重大疾病诊疗、污染物治理等领域取得重大突破。上海大学吴明红院士领衔的研究团队聚焦“石墨烯微结构的精准调控及其应用”取得了开创性的研究成果，首次实现石墨烯单晶量子点和单层石墨烯微结构的精准控制，在Nature及其子刊上发表十余篇系列论文，获得国家自然科学二等奖。负责人吴明红是中国工程院院士、俄罗斯工程院和俄罗斯科学院外籍院士，获国家杰出青年基金、教育部长江学者及创新团队发展计划等支持。团队依托有机复合污染控制工程教育部重点实验室，推动基础科研成果向应用转化，在生物医学、环境治理等领域取得了相关应用突破。 一、主要理论突破 聚焦于研究主题，团队在以下三个方面取得重要突破： 1）为解决传统方法制备的石墨烯缺陷多，无法量产的问题，团队在分子水平上首次使用分子融合法实现了高品质单晶石墨烯量子点的可控制备。通过对单晶石墨烯量子点精准的物理化学性质调控实现了不同亚细胞器的定位，有力推动了石墨烯量子点在生物成像、重大疾病诊疗中的应用。 2）为解决单层石墨烯容易聚集的难题，团队通过“原位复合与还原”一步法调控策略，获得单层石墨烯复合催化材料。团队首次在该材料上观测到光生电子空穴对分离的皮秒级超快过程，发现并揭示了单层石墨烯高效抽取和快速传输光电子这一重要规律，为高质量单层石墨烯复合材料在催化等领域的广泛应用奠定了坚实的理论基础。 3）精确调节石墨烯层间距，可以将石墨烯有针对性地应用于离子筛分、污染物选择性吸附等广泛领域。团队通过金属水合离子的层间插入控制氧化石墨烯层间距，在国际上首次实现了层间距在超小尺度上（1 Å）的精确控制。 二、在黑臭水体治理、地表水水质提升上的应用 地表水内源污染治理的关键是削减河道污染负荷，重建水生生态。团队以层间距可控石墨烯为基质，发展了水环境污染生态修复的叠层材料。以石墨烯为基体的复合微生物在其表面生长并形成生物膜，通过石墨烯和生物膜的协同作用，对水体污染物进行高效截留、吸附并降解。该复合技术运行成本低，治理周期短，工艺简单，无需底泥疏浚即可将地表水提升至IV类水以上水质指标，对河水的COD、氨氮和总磷，去除率达到80%以上。目前，团队已与上海宝山区政府建立多个石墨烯治理黑臭水体示范基地，显著提升当地水质环境水平。 三、石墨烯负极材料的钠离子电池储能系统应用 锂资源的匮乏，不足以支撑锂离子电池在储能市场的广泛应用，其成本较高的弊端也逐渐显露。同时国内外化学储能市场需求越来越大，促使研究者们利用资源丰富的钠元素组装得到钠离子电池。 经过对钠离子电池材料体系筛选和研究，本团队核心材料选用普鲁士蓝及其类似物作为钠离子电池正极，碳基材料作为钠离子电池负极。其中普鲁士蓝制备主要采用沉淀法及水热法，能耗更低。此外，普鲁士蓝能够作为一种染料进行使用，其安全性非常高。经过一系列放大，正极普鲁士蓝材料的充放电比容量达到160 mAh/g，碳负极材料的充放电比容量达到300 mAh/g。经过中试线生产预制，单体电池工作电压在3.2 V左右，能量密度在100 Wh/kg以上。单体电池在穿刺、挤压、外部短路、及破坏后浸水测试的情况下，均没有发生自燃和爆炸等情况，安全性高。 目前，拟搭建5条钠离子电池储能全自动生产线及相关配套设施，研发生产低成本、高安全、长寿命钠离子电池关键材料，实现高性能钠离子电池产品产业化，预计至2026年项目达产后，年产值达约22.5亿元；年亩均产值1666万元。 四、石墨烯传感材料在呼吸式血糖仪中的应用 我国糖尿病人数众多，并逐年上升。血糖检测仪与检测试纸市场规模约为460亿元，然而国外品牌却占市场份额大半。现有血糖仪采取长期有创刺血检测，存在很大感染风险，给病友带来巨大的生理和心理上的痛苦。呼吸式血糖检测无创，吹气即可检测，完美解决市场痛点。 糖尿病患者呼吸的气体中，可检测的VOCs较异常，需要高灵敏度的气体传感器进行识别。但是，常规气敏传感材料检测限与响应恢复能力不足，且难以在复杂气体氛围中实现特异性检测。团队通过对石墨烯带隙和表界面特性的精确调控，实现皮秒级载流子空穴的形成，从而实现对气体分子的快速响应，解决气体传感器灵敏度、选择性和响应恢复迅速的关键科学问题。研发的呼吸式血糖仪可满足确诊病友的日常检查、实现医院、公共场所快速筛查、手机APP记录管理以及网上专家互动诊断等功能，具有无创伤、无痛苦、便捷即时（15s）等特点，是首款呼吸式血糖检测产品。目前已二类医疗器械证书，即将已进入临床阶段。

在化学反应中，量子干涉现象普遍存在。但是，想要准确理解这些干涉产生的根源非常困难，因为这些干涉图样复杂，且在实验上也难以精确分辨这些干涉图样的特征。H+H2及其同位素的反应，是所有化学反应中最简单的。该体系只涉及三个电子，因此比较容易精确计算出这三个原子在不同构型时的相互作用力。在此基础上，通过求解相应的描述化学反应过程的薛定谔方程，就能够实现分子反应动力学过程的计算机模拟，从而做到在微观层次上深入理解化学反应过程。研究团队在2019年先期理论研究

基于导模共振效应的生物检测系统是基于导模共振滤波器共振原理来进行生物样品的检测，具有高灵敏度，高分辨率等优点。主要是依靠检测导模滤滤波器的共振峰值的移动来实现的，当生物分子附着导模共振滤滤波器，就会引起透过或者反射峰值的变化。通过检测峰值的移动量可以分析出生物分子中抗原和抗体的结合度。

实验内容 1、了解 HALL 效应的基本原理； 2、测量 HALL 样品在恒定磁场条件下，霍尔工作电 流与霍尔电压的函数关系； 3、测量 HALL 样品在恒定霍尔工作电流条件下，霍 尔电压与外加磁场的关系； 4、测量变温情况下，温度与霍尔系数，载流子浓度 之间的关系； 5、通过实验得出在不同温度下样品的霍尔系数和载 流子浓度，计算禁带宽

本发明公开了一种属于功能陶瓷制备技术领域的具有高Tc、高压电性能的钛钪铌酸 铅铋锂系压电陶瓷。提出由以用通式(1-x)BiScO3-xPb(1-y)LiyTi(1-y)NbyO3表示的压电陶瓷 材料，其中x、y表示复合离子中相应元素材料在各组元中所占的原子数，即原子百分比， 0.50≤x≤0.90，0≤y≤0.10。该压电陶瓷可采用传统压电陶瓷制备技术和工业用原材 料、在1150℃或更低温度下烧结而获得，其工艺稳定。本发明压电陶瓷具有良好的压电 性能、实用的平面机电耦合系数，其kp大于40％，d33达300pC/N以上，Tc大于400℃，在 高温电子设备中具有实际应用的价值。

本产品为增强黏膜免疫的口服活载体疫苗，是新一代预防和治疗乳仔猪腹泻的特异 性免疫微生态制剂。主要成分为活菌乳酸重组菌，活菌总数≥3.5×109cfu/g，同时也 含有死菌以及代谢产物。活菌进入机体后可定植在肠壁，通过生长繁殖，产生的乳酸和 乙酸，降低了肠道的PH及Eh值，改善内部微环境，能抑制有害菌的生长，其代谢产物对 机体有营养作用，促进免疫功能的作用。 该乳酸重组菌可促进肠道有益菌落生长繁殖，拮抗和抑制肠道内有害菌增殖，纠正 肠道菌群紊乱，产生特异性抗体，预防和治疗猪传染性胃肠炎、流行性腹泻等病毒引起 的腹泻、下痢、细菌性肠炎等疾病，增强免疫力和抗病力。

蛋白质之间的相互作用对生命活动至关重要。尽管已有不少体内研究蛋白互作的方法，但由于许多蛋白互作是高度动态的，因此用传统的方法难以捕获。本研究基于“招募”和“聚集”的原理，即将“诱饵”蛋白A锚定在线粒体的外膜上，如B蛋白能与A蛋白互作，则将被“捕获”到线粒体外膜，发生富集；如C蛋白不与A蛋互作，则不会发生定位变化（图1）。文章首先用线粒体锚定（Mito-docking）的方法有效验证了G蛋白亚基γ2和β1间的互作，并进一步运用该方法研究了核转运受体（importinαisoforms）与货物蛋白（经典的核定位信号cNLS）之间的互作，揭示了核转运受体-货物蛋白的识别特异性

本产品为增强黏膜免疫的口服活载体疫苗，是新一代预防和治疗乳仔猪腹泻的特异性免疫微生态制剂。主要成分为活菌乳酸重组菌，活菌总数≥3.5×109cfu/g，同时也含有死菌以及代谢产物。活菌进入机体后可定植在肠壁，通过生长繁殖，产生的乳酸和乙酸，降低了肠道的PH及Eh值，改善内部微环境，能抑制有害菌的生长，其代谢产物对机体有营养作用，促进免疫功能的作用。 该乳酸重组菌可促进肠道有益菌落生长繁殖，拮抗和抑制肠道内有害菌增殖，纠正肠道菌群紊乱，产生特异性抗体，预防和治疗猪传染性胃肠炎、流行性腹泻等病毒引起的腹泻、下痢、细菌性肠炎等疾病，增强免疫力和抗病力。

本实用新型涉及一种用于刺吸式小型昆虫内共生菌灭活的饲喂装置。该装置包括自上而下依次设置的盖体结构、培养容器和通气结构；所述盖体结构包括顶盖和设置在所述顶盖的下侧面的饲喂液腔；饲喂液腔的底面为PTFE滤膜；所述培养容器为两端开口的圆筒形结构。本实用新型所述用于刺吸式小型昆虫内共生菌灭活的饲喂装置，结构简单，成本低廉，易于操作，同时有效降低刺吸式昆虫的死亡率。

该成果以鸭肠炎病毒弱毒疫苗株C-KCE为载体，运用基因编辑技术细菌人工染色体技术，在UL26和UL27的基因间隙，快速、稳定、精准的插入高致病性禽流感病毒H5N1的主要免疫源性基因血凝素HA。HA蛋白随着C-KCE的复制高效的表达。从而构建了鸭肠炎病毒载体高致病性禽流感病毒基因工程二价疫苗。该基因工程二价疫苗能不但同时抵御高致病性禽流感病毒和鸭肠炎病毒的攻击，而且能有效阻止排毒和散毒。对高致病性禽流感的抵御更是免疫后三天达到100%保护率。有效解决了当前肉鸭饲养周期短，传统的高致病性禽流感病毒灭活免疫不能在饲养周期内产生高水平的抗体，起到保护作用的缺陷。因此，该基因工程二价疫苗不但能用在蛋鸭也能用于肉鸭，减少感染鸭肠炎病毒和高致病性禽流感的风险。 我国具有悠久的水禽养殖的历史，水禽在我们国民经济中占据着举足轻重的地位。水禽是禽流感病毒重要的自然宿主，严重危害了我国水禽养殖业的健康可持续发展。该研究成果能有效的解决水禽感染高致病性禽流感的难题，起到一针防二病，省时省力。还能减少反复免疫对水禽的应激次数。因此，该基因工程二价疫苗具有广阔的市场前景。 转化条件:需建立该产品的GMP生产线。 成果完成时间：2017年12月