“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。

本项目揭示了磁性纳米结构中电子自旋极化效应的新机理和新规律，通过构建新型纳米结构和器件实现了自旋电子极化的产生、传输的可调控性。加深了对自旋特性和基本物理现象的理解，也解决了自旋电流产生、传输、控制和应用方面的多个关键科学问题，为下一代自旋电子学器件提供了重要的技术支撑。近5 年来在Phys Rev B，Appl. Phys. Lett.等国际主流期刊上发表SCI 论文76 篇。申请国家发明专利22 项，已授权专利7 项。其中10 代表性论著被SCI 他引288次。多项研究成果受到了学术界的高度关注

从水稻中克隆了一个新的粒形调控基因 GS9，该基因突变可以改良稻米外观品质。结合常规回交选育或基因靶向敲除等方法，将 GS9 突变基因用于改良目标品种的粒形和稻米品质。

通过细胞生物学实验发现，在哺乳动物细胞系COS7细胞中同时过表达liprin-α和LAR-RPTP，可以改变LAR-RPTP在细胞膜上的分布状态，促进LAR-RPTP在细胞膜上形成集簇。这种受体蛋白的集簇化依赖于liprin-α和LAR-RPTP的相互作用。而liprin-α自身所具有的聚集能力能够强化LAR-RPTP的集簇化。这一发现显示lipr

成果首次揭示了氧气底吹炼铜机理，构建了系统强化调控理论，完善了底吹炼铜理论基础。结合强化调控理论、计算机模拟和底吹炼铜生产实践，构建了底吹炼铜强化调控方法，并形成了集成调控创新技术。 建立了氧气底吹铜熔炼机理模型和底吹炉内氧势/硫势梯度渐变调控方法，创新开发了炉内功能区域精准调控技术，优化了大型化底吹炉生产实践；揭示了多组元造锍造渣行为规律，建立了基于组元含量映射关系的渣型调控方法，创新开发了渣型与温度耦合的优化调控技术，降低了熔炼渣含铜；建立了基于底吹机理的复杂体系多相平衡计算理论和冶炼过程主参数与伴生元素分配调控方法，创新开发了有价元素定向富集与有害元素强化脱除调控技术，实现了伴生杂质元素定向分配调控；揭示了氧气底吹熔池气液多尺度耦合作用规律，建立了底吹熔池相场协同强化传质调控方法，创新开发了基于熔池气含率与搅拌强度等多参数集成强化技术，提高了复杂含铜资源氧气底吹处理能力。 应用前景 成果建立了强化调控系统理论，构建了系统强化及精确调控方法，开发了强化调控技术。铜复杂资源清洁处理能力提高了30%，炉渣含铜降低至2.0-3.0%，伴生杂质元素脱除率提高了30-50%，氧气利用率达99%，节约标煤4.45万吨/年，减排CO218.54万吨/年，有力提升了氧气底吹炼铜技术市场竞争力。

利用稀土元素有未充满的 4f 壳层和 4f 电子被外层电子屏蔽的特性，将稀土铝酸盐基质移植到聚合物基体中，生成具有夜光性的蓄光型纺丝液，所纺出的纤维在受光时捕集激发态电子，停止光照后持续的发光跃迁。该项目得到了国家“863”计划和国家自然科学基金的资助。稀土夜光纤维是以纺丝原料为基体，添加长余辉稀土铝酸盐发光材料，经特种纺丝制成夜光纤维。该夜光纤维吸收可见光 10 分钟，便能将光能蓄贮于纤维之中，在黑暗状态下持续发光 10 小时以上。夜光纤维色彩绚丽，且不需染色，是环保高效的高科技产品。该纤维及其织物可广泛应用于建筑装潢、交通运输、夜间作业、日常生活及娱乐服装等领域。 目前，本研究室研发的夜光纤维已成功实现产业化，并得到企业，社会的广泛好评，取得了良好的经济和社会效益。 关键技术 （1）采用高温固相法控制制备不同色光的高效储能稀土夜光材料； （2）通过表面改性和功能助剂的双重作用实现夜光材料在不同基体材料的均匀分散； （3）通过复合纺丝技术制备不同色光的夜光纤维，同时保证其力学性能； （4）只需吸收紫外光或可见光 10 分钟，便可持续 10 小时以上发光。 知识产权及项目获奖情况 发表学术论文 30 余篇；申请专利 15 项，授权专利 3 项；所获奖项： 2005 获得江苏省科技进步二等奖，2013 年获纺织工业协会科技进步二等奖， 2013 年获中国商业联合会科技进步一等奖。 4 项目成熟度 实现产业化生产。 5 投资期望及应用情况 目前已与部分企业合作，将夜光纤维应用于玩具、服装等领域。 

首次系统性地研究了流感病毒聚合酶与不同RNA启动子的相互作用机制，阐明了RNA启动子结合构象在合成不同RNA时所发挥的作用。团队还提出了聚合酶合成RNA起始阶段的工作模型，推动了人们对流感病毒聚合酶调控不同RNA合成机制的理解，为抗病毒药物开发提供了新靶点。 为了深入研究流感病毒聚合酶合成RNA的分子机制，研究人员利用冷冻电镜三维重构技术，解析了D型流感病毒聚合酶与不同RNA启动子结合

针对萜类木本植物资源原料林基地建设和化学利用方面的不足，开展了资源筛选与原料林基地建设研究，建立芳樟原料林基地2.5万亩、山苍子优良种质资源圃400亩、示范林基地5000亩，为工业化生产与开发利用奠定了基础。集成和创新了天然精油提取分离与加工技术，建立了芳樟油、山苍子油和松脂原料预处理、蒸馏提取工艺，生产芳樟油、山苍子油、松香和松节油等10000余吨，实现产值30000多万元，其中芳樟醇和山苍子油掌握着国际市场定价权。研发了系列萜类香料产品，以芳樟醇和山苍子油为原料，创新了相关香料的合成方法与工艺，并建立了相应的生产线，实现产值20000多万元；以松节油为原料，进行了相关产品的合成工艺研究，并建立了年生产400吨的乙酸诺卜酯生产线。研发了系列萜类功能性与高附加值产品，开展了萜类成分的抗菌、驱避和引诱活性以及机理研究，筛选得到高抗菌和高驱避活性化合物；开展了松香树脂及其改性树脂、萜烯树脂及其改性树脂的制备研究，建立了相应生产工艺线。本项目实现了资源筛选、基地建设、初步加工、新型产品研发与生产线建立及其加工生产的整合，提升了萜类木本植物资源的筛选、培育和加工利用的水平，促进了相关行业和产业的发展，具有显著的经济、生态和社会效益。

本实用新型公开了一种基于同步串行接口信号的绝对值编码器模拟装置，该装置由设置终端和绝对值编码器模拟板卡构成；绝对值编码器模拟板卡包括控制器、蓝牙模块、电源模块、电源模块指示灯、PROM存储模块、PROM程序存储指示灯、晶振模块、外部时钟信号采集模块和SSI信号输出模块；其中蓝牙模块、电源模块、PROM存储模块、晶振模块、外部时钟信号采集模块、SSI信号输出模块均与控制器相连；设置终端由蓝牙设备搜索模块和信号参数设置模块构成。本实用新型装置成本低，通过模拟绝对编码器输出可靠准确的SSI信号，用于解决SSI信号采集设备故障在实际生产中难以被检测的问题，减少了SSI信号采集装置的检测成本。

近年来对消化道疾病的研究表明，某些消化道疾病与消化道内消化液返流现象有密切关系，故在临床诊断与病理研究工作中急需对返流现象进行动态监测。我们研制的PH值24小时动态监测采用国际标准，通过动态监测消化道内PH值来确定返流发生次数及持续时间，并提供各项具有临床诊断和科研意义的相关数据。随着国民经济发展，人民生活水平不断提高，消化系统疾病的防治愈来愈被重视，八十