黑洞性质研究进展；肝癌脂代谢异常的关键分子机制；草原灌丛化对气候的影响

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黑洞性质研究取得进展

无毛黑洞与带毛黑洞

黑洞贪婪地吞噬着周围所有东西，甚至连光也逃脱不了。任何掉进黑洞的东西都会彻底湮灭，不会在外部留下任何痕迹。20世纪60年代，“黑洞”一词的发明者、著名物理学家惠勒（John Wheeler）和黑洞热力学专家贝肯斯坦（Jacob Bekenstein）提出了“黑洞无毛”猜想，认为三种守恒量——质量、角动量和电荷唯一地确定了黑洞的性质，其他一切信息（犹如“毛发”）均被束缚在黑洞中而无法观测到。物理学家霍金（Stephen Hawking）在70年代给出了黑洞无毛定理的数学证明。

近日，中国科学院大学物理学院教授田雨和博士生陈前与暨南大学、扬州大学和上海交通大学科研人员合作，发表了相关学术论文。该研究揭示了一种全新的黑洞“长毛”机制，给出了长毛的动力学过程，并在该过程中发现了一类“动力学临界现象”。该研究成果是国内研究团队在国际基础物理前沿理论研究方面取得的重要进展。研究考虑了麦克斯韦电磁场和标量场非最小耦合的引力物理模型，发现尽管“无毛”黑洞在标量场的线性扰动下稳定，但在部分参数空间内，非线性不稳定性会导致黑洞视界外的标量场逐步增强最终饱和，形成稳定的“带毛”黑洞。研究揭示了带毛过程中的临界现象。接近临界扰动时，动力学出现“吸引子”解，无毛黑洞趋于不稳定的“临界”带毛黑洞，持续一段时间后系统会演化成无毛黑洞或者带毛黑洞。研究还阐释了临界现象的持续时间、标度规律等。

该研究独创性地利用非线性动力学机制寻找“带毛”黑洞，首次发现黑洞“长毛”过程中的普适临界现象。研究提供了孤立存在的黑洞能不断通过吸积标量场，从无毛黑洞变成带毛黑洞的物理过程，为引力波探测及事件视界望远镜观测提供了更加丰富的黑洞物理可观测信号，对黑洞物理深入研究做出了重要贡献。

内容来源：

https://www.cas.cn/syky/202204/t20220430_4833475.shtml

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提出非晶态固体剪切带失稳的弹性判据

剪切带是一类在自然和工程领域广泛存在的塑性变形局部化失稳现象。本征上，具有特征尺度的剪切带是一种远离热力学平衡的准定态耗散结构，其涌现与演化是多时空、多过程耦合的高度非线性过程。历经百余年研究，研究发现剪切带失稳的物理起源除经典的绝热软化机制外，还可能是某种形式的结构软化。非晶态固体由于长程无序结构极易发生剪切带失稳，其物理机制源于自由体积局域聚集的结构软化，即雷诺体胀。然而，这类体胀剪切带又被归因于原子或粒子集团以Eshelby“剪切转变”模式重排引起的非局域弹性效应。如何协调非晶态固体剪切带失稳的局域和非局域机制，是该领域长期未能解决的科学问题。

中国科学院力学研究所研究员蒋敏强与大连交通大学教授吕云卓等合作，关于上述问题的研究取得了重要进展。研究以一种真实的三维胶体玻璃为非晶态固体模型体系，开展了不同应变率条件下的简单剪切实验。研究发现，随着应变率提高，固体变形呈现从均匀到剪切带模式的非均匀转变。

研究通过在实空间追踪粒子的协同重排和体胀直接观察到上述两种ST动力学模式。这些实验发现协调了自由体积的局域效应和剪切转变的非局域效应，从而统一了历史上关于非晶态固体剪切带的两种经典模型。

内容来源：

https://www.cas.cn/syky/202205/t20220505_4833710.shtml

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揭示肝癌脂代谢异常的关键分子机制

近日，中国科学院大连化学物理研究所生物分子功能与机制研究组研究员朴海龙团队与生物分子高分辨分离分析及代谢组学研究组研究员许国旺团队，与大连医科大学附属第一医院教授谭广团队合作，在前期对蛋白质泛素化及去泛素化相互作用的研究基础上，进一步发现了去泛素化酶USP22可调控肝癌脂代谢的合成过程，并揭示了USP22可通过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）促进肝癌脂肪酸合成的新机制，为靶向肝癌脂质合成途径的药物开发提供了新思路。

代谢重编程是癌症的重要特征。脂肪酸从头合成增强是癌细胞中常见的代谢紊乱方式，正常细胞主要是通过外源来摄取和获取脂质的，而癌症细胞则更依赖脂肪酸从头合成维持脂质稳态以满足自身增殖和生长的需求。因此，明确靶向癌症细胞脂肪酸合成过程是治疗肝癌的重要方法之一。

本工作中，研究分析肝癌病理组织中USP家族蛋白的表达情况，并结合代谢组学发现了去泛素化酶USP22与肝癌脂质合成具有显著的相关性；后续对细胞分子生物学实验和代谢物的分析，进一步佐证了PPARγ是USP22参与肝癌脂质代谢的重要底物分子。该工作为靶向肝癌脂肪酸合成的治疗提供了新的科学依据。

内容来源：

https://www.cas.cn/syky/202204/t20220430_4833475.shtml

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草原灌丛化对气候影响研究中取得进展

气候变化和人类活动的影响下，全球许多地区尤其在北半球温带干旱半干旱地区，草原生态系统正普遍发生灌木入侵即“草原灌丛化”现象。草原灌丛化影响草原生态系统植被组成，还可能通过影响生物地球化学和物理过程对区域气候产生一定影响。在过去几十年，尽管草原灌丛化已成为北半球温带半干旱地区草原面临的重要生态问题，但草原灌丛化对该地区气候可能带来的影响尚不明确。基于卫星获取的土地利用/覆被数据、陆地表面温度、地表反照率、蒸散发、叶面积指数等数据，中国科学院东北地理与农业生态研究所湿地生态系统管理学科组定量分析了北半球温带半干旱地区草原灌丛化对区域地表温度的影响。

研究表明，在北半球大部分温带半干旱地区，草原灌丛化对地表温度尤其白天温度产生增温作用，而在北美西南部地区和中亚中部地区，草原灌丛化会带来一定的降温作用。在干旱半干旱地区草原，随着灌木入侵，水分和养分逐渐聚集在灌木下的土壤中，出现“沃岛效应”，而沃岛效应的出现或导致灌丛周围土壤水分和养分进一步流失，不利于草本植物的生长，致使草原退化和裸地面积增加。由于裸地面积增加以及植被覆盖度降低引起的蒸散量减少，灌丛化对大部分北温带半干旱地区地表温度起到增温作用。在相对湿润的北美西南部地区，灌丛化在一定程度上可能导致该地区植被覆盖度升高，裸地面积减少，进而对地表温度带来一定的降温作用。在极度干旱的中亚中部地区，植被覆盖度较低，灌丛化引起的植被覆盖及裸地面积变化相对较小，由于草原灌丛化会进一步加剧该地区干旱程度，土壤含水量的降低致使地表反照率增加，进而引起一定的降温作用。

内容来源：

https://www.cas.cn/syky/202204/t20220430_4833484.shtml

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利用氧化硅气凝胶实现

聚氨酯及普通织物10℃无源辐射致冷

人体户外辐射致冷测试以及致冷机理示意图

随着人类生活水平不断提高，为满足人体日常生活舒适性需要，利用空调等温控设备实现凉爽和保暖已成为当下能源消耗的主力军之一。但空调系统需要消耗大量电力，调控对象为整个建筑空间而非个人，能源利用效率较低。日间辐射致冷作为一种无耗能的致冷技术，在改善人体热舒适和降低能耗方面具有潜在应用价值，近年来受到关注。然而，PDRC材料的实际应用还面临着制备工艺、成本以及满足人体舒适性的难题。

近日，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所项目研究员王锦等人开发了以应用于服装领域的热塑性聚氨酯为基底，氧化硅气凝胶颗粒为功能基元的辐射致冷薄膜。可通过简单和可扩展的非溶剂相分离策略形成微孔，增强薄膜的透湿率以及光学散射中心提高太阳光反射率，同时利用疏水氧化硅功能基元提高PDRC材料的疏水性能，使其免于雨水淋湿、灰尘污染，延长致冷薄膜的使用寿命。在炎热的夏天，实现了相较于环境温度10oC致冷效果。此外，该薄膜可以折叠、卷曲，裁剪成各种形状，展现出超强的柔性和可裁剪性；薄膜前驱溶液可像油漆一样，将气凝胶/聚氨酯自支撑辐射致冷薄膜涂覆在传统织物上，实现传统面料的辐射致冷应用。

研究工作对气凝胶功能化聚氨酯薄膜的制备和传统织物的辐射致冷改性，以及炎热环境下的人体热管理策略等具有重要意义。

内容来源：

https://www.cas.cn/syky/202204/t20220429_4833320.shtml

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