2所高校，连发Nature、Science

近日，中国海洋大学、清华大学分别在全球顶级学术期刊Nature、Science发表最新研究成果。

中国海洋大学

近日，中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心、物理海洋教育部重点实验室宋丰飞教授联合海内外多位专家学者在强台风季节循环研究领域取得最新进展，利用最新的观测资料和气候模式数据，揭示了强台风在最近几十年呈现显著的季节提前特征，且这种季节提前的变化主要由温室气体强迫驱动。国际知名学术期刊Nature《自然》以“Seasonal Advance of Intense Tropical Cyclones in a Warming Climate”（全球变暖下强台风的季节提前）为题对上述成果进行了在线报道。宋丰飞教授担任文章共同通讯作者。

强台风是指台风中心附近最大风力达到14~15级的热带气旋，是一种具有强大破坏力的极端天气现象，常会引起强风、暴雨、洪涝和风暴潮等极端灾害，造成重大的经济损失和社会影响。多年平均而言，强台风在秋季发生最为频繁，但最近几年间，强台风越来越多地在盛夏发生。在全球变暖的大背景下，强台风的季节性特征是否已发生改变？若是，导致这种变化的原因是否与人类活动相关？从科学角度厘清这一问题，对于人类社会加强对极端天气的认知，提高预测预报能力并及时采取措施应对，具有非常重要的意义。

研究发现，这种强台风的季节提前在台风最为活跃的西北太平洋地区最为明显，同时，这种季节提前仅出现在强台风上，其他弱台风表现并不明显。由于强台风在其生命史中至少经历了一次快速增强过程（即在24小时内台风最大持续风速增加了55km/h），研究团队猜测经历过快速增强的台风应该也会出现季节提前的变化，数据分析结果印证了这一猜测。为了阐明导致台风季节提前变化的原因，研究团队深入探究了造成台风快速增强的大气和海洋因子的季节变化。研究结果显示有利于台风快速增强的大气因子并没有呈现很明显的季节变化，而有利于台风快速增强的海洋因子，包括与海温紧密相关的台风潜在强度和海洋热含量，则呈现显著的季节提前。为了明晰上述海洋要素的季节提前是由于人类活动还是气候系统的自然变率，研究团队进一步利用最新气候模式的全强迫和单独强迫试验，发现人类活动导致的温室气体排放起到了至关重要的作用。该团队的早期研究成果曾指出，人类活动导致的热带海洋增暖在夏季更为明显，这将有利于海洋降雨的季节提前（Song et al. 2020）。此次对于强台风的季节循环研究也体现出与前述发现的一致性。

热带陆地上的降雨峰值通常出现在夏季，科研团队前期研究发现陆地降雨在全球变暖下会出现季节延迟（Song et al. 2021），结合本次发现的强台风季节提前，可以得见一旦强台风登陆，这两种变化类型叠加的降雨发生概率将大幅增加。以我国华南地区为例，季风造成的极端降雨峰值在六月，而强台风造成的极端降雨峰值在十月。在最近几十年，每年6-10月期间该地区的极端降雨总量快速增加。这种不同因子造成的极端降雨的重合将可能带来更多更严重的自然灾害，未来需要密切关注这类极端降雨及其影响。关于全球变暖下的强台风季节提前可能造成的其他影响，也有待在未来工作中进一步研究。

文章链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06544-0

清华大学

近日，清华大学化学系张昊副教授、李景虹院士和精仪系孙洪波教授、林琳涵副教授研究团队在无机材料的3D打印化学与技术方面取得了新突破。该研究基于纳米晶体表面配体的非特异性光化学交联反应和溶液中输运过程，实现了普适于无机功能材料的纳米级精度直接3D打印。

9月29日，该研究以“基于胶体纳米晶体间光化学键合的无机纳米材料3D打印”(3D printing of inorganic nanomaterials by photochemically bonding colloidal nanocrystals)为题发表在《科学》（Science）期刊上。清华大学化学系博士后李馥、清华大学精密仪器系2019级博士生刘少峰、清华大学化学系2021级博士生刘王宇为论文共同第一作者。清华大学化学系李景虹教授、张昊副教授，清华大学精密仪器系孙洪波教授、林琳涵副教授为论文共同通讯作者。清华大学航天航空学院李晓雁教授、清华大学材料学院李正操教授等合作者为工作作出了重要贡献。

3D打印已成为一项革命性的技术并深入地影响了我们的生活。借助3D打印将各类不同的功能材料与丰富的3D结构相结合，可以为构建微纳功能材料、光电集成器件、生物芯片等提供新的手段。但是，目前可用于3D打印的材料一般限于聚合物和部分金属材料，处于电子和信息产业核心，具有优越光、电、磁等性能的半导体等无机材料的直接3D打印则难于实现。其化学本质在于，3D打印结构的稳定性来源于打印材料中原子或分子间的化学键。无机材料如半导体或金属氧化物等难以在3D打印条件下成键，因此往往需要聚合物等作为模板，如此打印得到的混合物中无机物纯度低，无法保持原有的材料特性。

针对这一问题，研究团队开发了无需聚合物模板的无机材料纳米级精度3D打印新方法（简称为3D Pin）。该方法以胶体纳米晶体溶液为相应无机材料的原料“墨水”，设计了基于光生氮宾自由基的小分子交联剂，利用飞秒激光引发纳米晶体表面配体的光交联反应使纳米晶体间形成稳定的共价键连接，实现了普适性、高纯度（无机组分质量分数大于90%）、高精度（突破光学衍射极限，分辨率可达150纳米）的无机材料3D打印。该方法将胶体纳米化学设计与飞秒激光制造技术相结合。该研究工作开发了无机材料的新的3D打印化学方法，为拓宽3D打印材料库并构建基于无机材料的3D结构与器件提供了新思路。