年轻血液中含有“焕活因子”可助“返老还童”!这是近日南京大学生命科学学院张辰宇、陈熹、王延博教授团队在抗衰老领域的新发现,他们通过实验证明年轻小鼠血液中的小细胞外囊泡具有显著延长寿命、恢复整体生理功能以及逆转与年龄相关的退行性变化的能力。这一研究成果于4月16日在线发表在国际顶刊《自然衰老》。
在这不久前,南京大学物理学院杜灵杰教授团队在量子物理研究方面取得重大进展,研究成果登上国际顶刊《自然》。他们通过自主设计、集成组装的极低温强磁场共振非弹性偏振光散射系统,在世界上首次观察到引力子激发,即引力子在凝聚态物质中的新奇准粒子。
今年以来,南京高校捷报频传,不少研究成果取得突破性进展。这些原创性科研成果何以在南京竞相迸发?在一个研究领域坚持数年,进行成千上万次实验也从未想过放弃,是什么让科研人员坚持下来?
频频登上国际顶刊,南京高校科研屡获突破
全球关于引力子的研究,一直是物理学界的终极问题之一。如果证实引力子的存在,将是颠覆当代物理学乃至整个科学领域的巨大突破。
圆偏振光测量引力子激发。南京大学供图
“物理需要实验支持,从上世纪30年代引力子这一概念被提出后,一直没有被实验验证过。我们的发现,首次在凝聚态系统里验证了具有引力子特征的准粒子,也为拓扑量子计算的分数态验证奠定了实验基础。”杜灵杰说,物理作为基础科学,它的发展过程往往是从观念的革新,进而推动整个技术的发展。这一重大发现,也对理解全新的关联量子物理以及实现拓扑量子计算机的运行有至关重要的意义。
在东南大学,青年教师张含悦也在自己的研究领域迈出了一大步。她联合团队成员设计制备出一种能够在生物体内自然降解的有机铁电晶体,为今后研发“微型机器人医生”提供了一条重要技术路径。国际学术期刊《科学》近日发表了相关论文。
图片来源:东南大学
“在上千次尝试后,我们成功制备出可在生物体内降解的柔性压电薄膜。动物实验结果显示,以这种薄膜为基础制成的微型压电器件,能够在生物体内正常发挥传感作用。”张含悦表示,未来,他们团队将进一步优化新型压电材料的各项特性。
4月19日,南京理工大学传来消息,环境与生物工程学院张轩教授团队在反渗透膜研究方向取得“里程碑式”进展,将为海水淡化提供新思路,研究内容发表于最新一期《科学》上。
在国际知名的专业期刊上发表文章实属不易,更别说连发两篇。这两日,南京信息工程大学生态与应用气象学院博士后李胜兰的科研接连结出硕果。她以第一作者的身份在植物学国际著名期刊《植物细胞与环境》接连发表2篇研究论文,一篇揭示了全球气候变化因子对森林水分利用效率的影响,另一篇论文发现臭氧胁迫下不同树木在气孔功能性和光合同化能力之间存在权衡,即叶片关键水力性状对臭氧的响应与适应有助于树木维持甚至提高水分利用效率,体现了臭氧胁迫下树木碳水关系之间的解耦合策略。两篇论文的发表在全球引发广泛关注。
创新土壤肥沃,资金、平台、设备、制度一个不少
一项项突破性研究的背后离不开科研工作者的呕心沥血,也离不开政策、制度等的大力支持。
“我们的实验工作起源于5年前实验的一个意外发现。”杜灵杰介绍,当时,理论物理学家们认为,实验结果可能意味着有分数量子霍尔引力子。后来,杜灵杰在南大与团队用了3年多时间搭建新的仪器设备。“国际上没有可以满足我们实验要求的平台,于是团队自主设计、组装了一台两层楼高的‘望远镜’,它的各项测量参数、指标达到了国际领先水平,比如可以达到零下273.1度的极低温度和约10特斯拉的强磁场等。”
李胜兰所在的研究团队是国际臭氧污染领域的“学术顶流”,拥有全球领先的研究平台,先进的仪器设备让实验可以顺利高效地进行。团队领衔人是南京信息工程大学生态与应用气象学院院长冯兆忠。20多年来,冯兆忠一直坚定地耕耘在生态环境领域。而在“臭氧及其影响”的研究领域中,冯兆忠的研究成果数量更是位居全球第二位。
李胜兰在扬州绿色农业研究与示范基地测植物光合。南京信息工程大学供图
“2019年我加入南信大,组建了大气环境生态效应团队,主要研究大气环境变化对农田或人工林生态系统碳、氮循环及水分利用的影响及作用机制;城市植被对空气污染物的吸收反馈及农田减排固碳等。”冯兆忠告诉记者,在学校政策和经费的支持下,他们搭建了国际一流的多环境变化因子模拟平台,吸引了中外学者加入平台工作,“在我们的平台,只要你有才,就可以大放异彩。”
“团队的每个人都有分工,各司其职。”冯兆忠说,比如尚博老师主要负责田间的日常管理,以及所有与生态系统氮循环相关的研究工作;徐彦森老师负责仪器设备、系统的运行与维护,同时研究植物光合作用方向,“李胜兰则主要研究树木的水分利用效率,确保在一个大框架下,每个人都有一个‘主攻方向’,2至3人配合‘打辅助’,高效率产出高质量成果。”
能专心做研究,并取得突破性成果,陈熹认为这与学校给予的支持有很大关系。“学校提供了一流的创新平台,让我们可以更专注科研。”陈熹介绍,南京大学为科研团队给予了长期资助,包括“以问题为导向,攀登科研高峰”的“卓越研究计划”,以及助力青年人才成长的“登峰人才支持计划”等,“在团队建设、科研经费、仪器设备、办公条件、人才培养、薪酬福利等全方面进行支持。”
陈熹。图片来源:南京大学生命科学学院
累累硕果的取得也离不开南京提供的创新土壤和制度保障,除了是南京大学生命科学学院系主任,教授,博导,陈熹拥有多重身份,他还是南京市顶尖专家,曾获得江苏省青年科技奖、江苏创新创业大赛一等奖等奖项。南京市高层次创业人才引进计划、江苏省“六大人才高峰”高层次人才等项目的支持也为陈熹永攀科研高峰蓄力赋能。
据了解,今年江苏新设立一个基础研究专项资金,规模达24.8亿元,重点支持全省实验室体系建设、开展一些重大基础研究项目。目前,我省获批牵头建设的全国重点实验室已经达到35家,江苏正在积极争取,今年突破40家,不断培育创新土壤,为科研人才创造更多脱颖而出的机会。
传承科学家精神,坐得住“冷板凳”不轻言放弃
耗费近10年时间,南京邮电大学教授李炳祥和团队实现了液晶调控从毫秒到微秒、纳秒的跨越,将液晶电致双折射率的变化提高了50倍,从0.001提高到0.05,同时在液晶一维软周期超结构中实现了纳秒电光响应,将该结构电光调控速度提升了4个数量级。这一研究也走在世界前列。
李炳祥教课题组师生如何搭建光路系统。图片来源:南京邮电大学
李炳祥认为做科研最重要的就是坚持,要有甘坐冷板凳的恒心和毅力,他和课题组成员一直坚持,改变思路、多角度研究,引进更先进设备,最终克服瓶颈。“将科学研究应用到企业生产实际,还有很长的路要走,但他有信心围绕世界前沿展开研究,打造出世界一流的液晶研究团队,做出一系列原创性、独创性和前瞻性的成果。”李炳祥说。
10余年来,陈熹所在的南京大学医药生物技术全国重点实验室科研团队一直专注于研究小RNA的核酸分子及其在机体里发挥的生物学功能。著名历史学家范文澜有句名言:“坐得冷板凳,吃得冷猪肉。”旧时,如果哪一个文人道德高、学问精、成就大,死后牌位便可入文庙,有资格分享供奉孔圣人的冷猪肉。“二冷”精神是陈熹所在研究团队的座右铭,这时刻提醒团队成员,只有长年累月地刻苦专研,打好基础,扎稳脚步,坐得住“冷板凳”,才能厚积薄发,做出原始创新的东西,在科研道路上做出配享“冷猪肉”的研究成果。“希望未来我们的研究能转化成对国家经济发展、人民身体健康有用的成果,被写进教科书,被后人铭记。”陈熹说。
“科学研究最终是为了解决实际问题,否则再高深的学问也只是空中楼阁、镜花水月。”在冯兆忠看来,团队这些年来的所有努力,都是为了更准确地预测全球气候变化背景下空气污染对粮食安全的影响,揭示我国当前臭氧污染的生态环境区域效应,为我国大气污染的生态环境效应的控制决策制定提供科学依据。
田间实验。南京信息工程大学供图
“兴趣是最好的老师,做任何事情只要真正投入进去,就不会感觉到累,科研也是一样。”冯兆忠说,带着一腔热血,2013年选择回国后,他也碰过不少钉子,有3至4年时间一直拿不到项目,但他坚信自己的研究方向是最前沿的,始终没有放弃,“但慢慢在国内做出影响力之后,捅开了那层窗户纸之后慢慢就顺了,我经常鼓励学院的老师们,一定要坚持,遇到难题不轻易放弃,才有做出突破性成果的可能。”