中国科学院科研团队提出一种基于频率响应的新指标，可统一预测磁性材料在平衡与非平衡条件下的相变临界点。
针对传统加工难、高温性能差等瓶颈，新工艺实现高精度、无硅相碳化硅陶瓷的3D打印。
基于国际科技创新中心网络服务平台科创热榜每日榜单形成的一周科技记忆，我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。今天，为大家带来第169期。
1.《Physical Review Letters》丨频率响应法精准定位磁相变临界点
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心提出了一种基于频率依赖响应函数的通用型相变临界点预测指标，适用于平衡与非平衡两类磁相变系统。
在磁性材料中，磁矩翻转可通过外加磁场（平衡过程）或自旋力矩（非平衡过程）实现。研究发现，在磁场驱动下，当磁场强度Bz趋近临界值Bc时，静态响应函数（频率ω=0）呈反比发散，而动态响应（在本征磁共振频率ω=ωc处）则逐渐减弱，因此静态响应可作为该过程的临界预测指标；而在自旋力矩驱动下，随着电流密度Jstt接近临界值Jc，动态响应函数发散，静态响应反而下降，此时动态响应成为有效判据。进一步分析表明，这两种看似不同的行为可在一阶线性微分系统的理论框架下统一描述，从而为平衡与非平衡相变提供普适的临界点预测策略。
该成果不仅深化了对磁相变机制的理解，也为探索自然界各类相变现象的一般规律开辟了新路径。其潜在应用包括临界增强型磁传感器、磁存储器均匀性检测、自旋力矩振荡器的动态调控以及新型磁性材料的设计，在自旋电子学领域具有重要价值。
2.《Additive Manufacturing》丨复合工艺破解碳化硅陶瓷打印难题
碳化硅陶瓷因其高硬度和脆性，难以用传统方法加工成复杂结构件，严重制约其在半导体制造、新能源等高端装备领域的应用。尽管3D打印被视为潜在解决方案，但现有技术多依赖反应烧结，产物含超过30vol%的残余游离硅（熔点<1410℃），导致高温性能不足。
针对此问题，中国科学院上海硅酸盐研究所团队提出一种材料挤出（MEX）3D打印结合前驱体渗透裂解（PIP）与常压固相烧结的复合工艺。该路线避免了游离硅生成，提升了使用温度上限。然而，高含量有机粘结剂（40–50vol%）导致烧结收缩率超20%，引发开裂与尺寸失控。为此，团队在打印多孔坯体中真空浸渍聚碳硅烷（PCS），经1300℃裂解原位生成纳米碳化硅填充孔隙并构建微观骨架；同时引入预烧结步骤，在增强坯体强度的同时保留开孔结构，保障PCS高效渗透与缺陷控制。
该工艺显著抑制收缩，线性收缩率从21.71%降至6.38%，所得陶瓷密度达3.17 g·cm⁻³，室温抗弯强度359 MPa，弹性模量381 GPa，热导率165.76 W·m⁻¹·K⁻¹，且在1500℃下仍保持357 MPa强度，为极端环境下复杂碳化硅部件的精密制造提供了关键技术支撑。
3.《Green Carbon》丨人工固碳新突破：LATCH循环无需光合作用
中国科学院天津工业生物技术研究所研究团队提出一种全新的人工固碳途径——LATCH循环。该途径由10个已知酶促反应组成，每轮循环可将两分子HCO₃⁻转化为一分子乙酰辅酶A，仅需ATP和NADPH作为能量与还原力来源。动力学与热力学分析表明，LATCH为线性自催化循环，无动力学陷阱或热力学障碍，具备高度可行性与开发潜力。
该设计融合了多个天然与人工代谢模块：团队以丝氨酸循环为基础，简化结构并绕过低效的羟基丙酮酸步骤，在大肠杆菌中实现功能表达；同时将原循环中的脱氨/转氨反应替换为脱羧过程，构建出不依赖甲酸的MCG循环，可将甘油酸-3-磷酸以“负碳”方式转化为乙酰辅酶A。此外，研究借鉴光呼吸旁路中TaCo模块的人工羧化思路（理论得率高达150%），并通过引入乙醛酸还原酶作为“分子门闩”，将天然丝氨酸循环与TaCo模块重组，使原本依赖有机底物的两个亲本路径转变为完全自持的无机固碳循环。
LATCH循环中8个步骤可获得ATP、还原力或高能中间体的热力学驱动，其余两步裂解反应亦无热力学瓶颈，整体具备优异的内在协同性，为提升光合微生物、植物及工程细胞工厂的固碳效率提供了全新策略。
4.《Physics Review Letters》丨磁与声耦合生成超宽频率梳
中国科学技术大学科研团队在磁力系统研究中取得重要进展，在磁振子与高频声子强耦合体系中实现宽带磁声混合频率梳。磁振子系统因其可与光子、声子、超导量子比特等多种自由度耦合，被视为构建混合量子系统和低功耗信息处理器件的理想平台。此前，团队利用钇铁石榴石（YIG）微球作为磁振子微腔，通过磁—力学相互作用实现了磁振子频率梳，但受限于球腔较大的模式体积和较弱的非线性效应，频谱宽度难以拓展。
为突破这一瓶颈，团队转而采用YIG薄膜器件，构建了具有强克尔非线性的磁机械系统。该结构显著缩小了磁振子与体声波模式的模式体积，大幅增强非线性系数，使系统在低激发功率下即可观测到明显的磁振子双稳态。在此基础上，团队激发出磁振子—声子混合频率梳，并通过外注入微波信号实现克尔诱导的频率梳同步。所获频率梳带宽超过400 MHz，梳齿数量达130余根。
该成果不仅为集成化磁振子学器件的发展奠定基础，还在片上微波信号处理、高精度传感和超灵敏检测等领域展现出广阔应用前景，标志着非线性混合磁振子学迈入新阶段。
5.《The Innovation Life》丨干细胞“全能性开关”机制被揭示
中国科学院广州生物医药与健康研究院研究团队揭示了限制人多能干细胞发育潜能的关键因子——去泛素化酶USP7。在早期胚胎发育中，内细胞团（ICM）具有全能性，但体外培养的人胚胎干细胞仅为多能性，缺乏胚外组织分化能力，其限制机制长期不明。
研究发现，敲除USP7的人胚胎干细胞展现出显著增强的发育可塑性：在无形态发生素的囊胚培养基中，能自发形成表达胚外标志物的类囊胚结构；进一步贴壁培养后，还可分化出绒毛外滋养层、合体滋养层等胚外细胞，并形成卵黄囊腔和羊膜腔等典型胚胎腔室。而野生型干细胞则无法实现此类结构。
机制研究表明，USP7通过去除mTOR蛋白上的非经典K63多泛素化修饰，抑制mTOR活性；当USP7缺失时，K63泛素链累积，导致mTOR磷酸化增强、信号通路激活，进而提升整体蛋白翻译水平，特别是多能性相关蛋白的合成，最终解除对胚外谱系分化的限制。
该工作首次阐明USP7-mTOR轴通过调控蛋白翻译来限制人干细胞胚外潜能，不仅揭示了细胞命运决定的新维度，也为构建更真实的体外胚胎模型提供了关键理论与技术支撑。
6.《ACS Catalysis》丨从“慢重构”到“快活化”：钴基催化剂设计新启示
析氧反应（OER）是电解水制氢的限速步骤，其缓慢动力学制约了技术规模化应用。开发高效非贵金属催化剂如钴基氧化物是关键，但其在碱性条件下表面重构为活性相CoOOH的机制尚不清晰，尤其缺乏对快速重构过程的动态表征手段。
针对此，中国科学院上海高等研究院等团队基于BL11B线站发展了毫秒至秒级时间分辨的快速扫描XAFS（QXAFS）技术，并结合循环伏安法（CV），实时追踪钨锰铁矿型α-CoMoO₄和β-CoMoO₄同分异构体在OER条件下的结构演化。研究发现：α-CoMoO₄通过钼溶出实现渐进式表面重构，遵循晶格氧氧化机制；而β-CoMoO₄则通过酸基团解离机制，在单个CV循环内快速完成整体相变，形成CoOOH，且对pH依赖性弱。更重要的是，β相重构过程中生成大量μ₂-OH-Co²⁺/³⁺活性位点，显著提升催化性能。
该工作首次通过“实时—动态—原位”手段揭示同分异构体催化剂重构路径的本质差异，阐明酸基团解离机制具有快速动力学、整体相变和高效活性位点生成等优势，建立了结构演变与催化性能的直接关联，为通过晶体结构精准设计高性能OER催化剂提供了新思路。