聚焦创新！清华SIGS近期科研成果速递→

（按新闻在清华大学深圳国际研究生院官网发布的时间顺序排列）

张正华团队在双氧水绿色电合成方向取得新进展

毛润泽团队开发温和条件下NADH类似物促进的羧酸药物与天然产物后期官能化策略

林进顺团队在手性芳基生物电子等排体的合成及其在抗肿瘤药物研究方面取得重要进展

范远超团队在全球变暖与致命热应激研究方面取得新进展

殷振元团队在水合物法二氧化碳海底封存方向取得新进展

雷钰团队合作在二维材料缺陷调控及生物应用等方面取得新进展

任政儒团队在大规模边缘计算任务调度研究中取得新进展

任政儒团队在实时海况融合估计领域取得新进展

张璇、周光敏、李阳团队在电池衰减轨迹早期预测研究中取得新进展

刘碧录团队在高质量二维半导体制备方面取得新进展

成会明、刘碧录团队在面内各向异性二维半导体中取得新进展

张璇团队在基于人体电网实现能效提升与碳减排研究中取得进展

王润铭团队在计算病理诊断分类任务中取得进展

宋清华团队与合作者在拓扑光学领域取得新进展

张正华团队在双氧水绿色电合成方向取得新进展

张正华团队阐明了除电催化剂本征特性之外的关键物种（包括反应物和产物）的传质行为在决定电极尺度H2O2选择性方面的关键作用。这种规律在高反应速率（电流密度）条件下由于传输限制的加剧将变的更加显著。研究人员利用GDE的扩散相关参数（即润湿性和催化剂层厚度）作为探针因素，结合短期和长期电解以及原位电化学反射吸收成像和理论计算，系统研究了传质与传质行为控制的局部微环境对O2和H2O2输运的影响。揭示了电极尺度上扩散控制的转化选择性的机制起源。该研究强调了对主流疏水GDE进行能够同步优化反应物和产物的传质行为的架构创新的必要性，为面向电合成的下一代GDE的研发指引了方向。

该研究工作以“物种传质操控了气体扩散电极的H2O2电合成选择性”（Species mass transfer governs the selectivity of gas diffusion electrodes toward H2O2 electrosynthesis）为题，在线发表在国际期刊《自然-通讯》（Nature Communications）上。

论文链接:

https://doi.org/10.1038/s41467-024-55091-3

毛润泽团队开发温和条件下NADH类似物促进

的羧酸药物与天然产物后期官能化策略

毛润泽团队联合河南科技学院梁磊团队合作发展了一种温和条件下NADH类似物促进的羧酸药物与天然产物后期官能化策略。该反应体系操作简便（室温、无光照、无金属），将羧酸高碘酯（ADs），NADH模拟物和偶联试剂混合搅拌反应5分钟，即可实现羧酸基团的转化。反应还显示出了广泛的底物普适性，可用于氨基酸、药物分子及天然产物等生物活性分子的后期修饰，为生物活性分子化合物库的快速构建提供了一种高效的手段。

相关研究以“NADH类似物实现无金属和无光的脱羧转化”(NADH Analogues Enable Metal- and Light-Free Decarboxylative Functionalization)为题发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202415131

林进顺团队在手性芳基生物电子等排体的合成

及其在抗肿瘤药物研究方面取得重要进展

林进顺团队与南方科技大学刘心元团队携手发展了路易斯酸催化双环[1.1.0]丁烷（BCB）分别与香豆素、2-吡喃或色酮等的不对称分子间[2π + 2σ]环加成反应，以优秀的对映/非对映/区域选择性合成了结构多样的、具有邻位的三级-四级碳手性中心的、1,2,3,4-四取代的BCHs。

相关研究成果以“路易斯酸催化双环[1.1.0]丁烷的不对称[2π+2σ]环加成反应：高效合成多取代双环[2.1.1]己烷作为手性生物电子等排体（Catalytic Intermolecular Asymmetric [2π + 2σ] Cycloadditions of Bicyclo[1.1.0]butanes: Practical Synthesis of Enantioenriched Highly Substituted Bicyclo[2.1.1]hexanes）”为题发表在《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c10968

范远超团队

在全球变暖与致命热应激研究方面取得新进展

范远超团队及其合作者在地球与行星科学系合作在研究全球变暖对人类健康影响方面取得重要突破。该研究团队首次在全球尺度定量评估了户外湿热、太阳辐射及生理特征等因素对热应激的影响，揭示了此前研究严重低估全球变暖带来的户外健康风险。研究结果表明，在全球升温2°C的情况下，将有数千万无法避免户外活动的人群面临致命热应激风险，这一数字在全球升温4°C时将攀升至数亿人。

相关研究成果以“全球变暖导致广泛的户外不可补偿热应激风险”（Widespread outdoor exposure to uncompensable heat stress with warming）为题发表在《自然》（Nature）系列期刊《通讯-地球与环境》（Communications Earth & Environment）上。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s43247-024-01930-6

殷振元团队

在水合物法二氧化碳海底封存方向取得新进展

殷振元团队基于国际主流水合物藏数值模拟TOUGH代码，增加了液态CO2（密度、粘度、溶解度等）与CO2水合物（相平衡模型、动力学模型、相变焓等）热物性相关模块，通过改进主变量转换法，成功开发出一套模拟海底沉积物内液态CO2注入-水合物封存过程的热-流-化多场耦合数值模拟器。此套代码能够精确描述海底多孔介质内多相（液态CO2相、水相、水合物相）、多组分（CO2、H2O、NaCl、CO2水合物）运移-扩散耦合相变-传热的强非线性过程，并进行了验证。

相关研究成果以“海洋固碳：解析沉积物内液态二氧化碳注入与水合物封存的百年时空演化特性”（Feasibility analysis of liquid CO2 injection and sequestration as hydrates in South China Sea marine sediments over 100 years）为题，发表于《应用能源》（Applied Energy）期刊。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.125068

雷钰团队合作

在二维材料缺陷调控及生物应用等方面取得新进展

雷钰团队联合宾夕法尼亚州立大学毛里西奥·特罗内斯（Mauricio Terrones）教授团队创造性地开发了一种液态金属镓（Ga）辅助剥离二维材料的通用方法，该方法能在接近室温的条件下有效地从块状材料中剥离二维材料，且不会引入额外的缺陷。相关成果以“液态金属辅助剥离二维材料”(Two-dimensional Nanosheets by Liquid Metal Exfoliation)为题发表于《先进材料》（Advanced Materials）。

此外在二维材料的生物应用领域，该团队还开发了一种单原子V掺杂MoS2（V-MoS2）的电化学传感器。该研究工作以“V-MoS2实现 pM 级肠脑轴神经递质检测”(Vanadium Single Atoms Embedded in MoS2 Enabled Gut-Brain Axis Neurotransmitter Detection at pM Levels)为题发表于《微尺度》（Small）。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202416375

https://doi.org/10.1002/smll.202307410

任政儒团队

在大规模边缘计算任务调度研究中取得新进展

任政儒团队创新性地提出了一个面向智慧城市大规模边缘计算的任务调度框架。该框架将大规模任务调度问题转化为几何区域划分问题，通过引入流式聚类技术和加权Voronoi图实现了高效的任务分配，极大层度降低求解复杂度。同时，团队还设计了一种类似俄罗斯方块的任务卸载评估机制，并提出基于自适应滑动窗口的动态资源分配策略，有效解决了随机高并发任务请求下的资源分配问题。

相关研究成果以“面向智慧城市大规模边缘计算的几何化任务调度和自适应资源分配”（Geometrized Task Scheduling and Adaptive Resource Allocation for Large-Scale Edge Computing in Smart Cities）为题发表在IEEE物联网期刊（IEEE Internet of Things Journal）上。

论文链接：

https://ieeexplore.ieee.org/document/10820112

任政儒团队在实时海况融合估计领域取得新进展

任政儒团队引入受限等距特性（restricted isometry property）理论，对船舶水动力传递函数进行了深入分析，从数学角度解释了海况估计异常的成因，并将该理论应用于多谱融合方法中。基于受限等距特性的分析视角，可为性能评估提供有效判据，通过仅使用传递函数作为输入，预判船舶对海浪感知的能力。此外，该方法还可作为特定海况下的可信度指标。由于海上作业通常涉及多条船舶，不同尺寸的船舶对波浪的敏感性各异，将性能判据作为权重引入多谱融合框架，可以实现多船海况估计的协同优化，从而获得更加鲁棒且准确的海况估计结果。

相关研究成果以“波浪浮标模拟中的受限等距特性及其在多谱融合中的应用”（Restricted isometry property in wave buoy analogy and application to multispectral fusion）为题发表在《IEEE智能交通系统汇刊》（IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems）。

论文链接：

https://ieeexplore.ieee.org/document/10834469

张璇、周光敏、李阳团队

在电池衰减轨迹早期预测研究中取得新进展

张璇、周光敏、李阳团队与合作者提出了一种基于物理信息学习的电池衰减轨迹早期预测方法。该方法通过计算热力学和动力学参数，并将其关联至未来状态变化，从而实现对电池整个衰减轨迹的早期预测。与传统方法相比，该方法仅利用电池原型的早期循环数据（50次循环，占总寿命4%），即可达成95.1%全寿命平均预测准确率，将原型验证速度提升了至少25倍。

相关研究成果以“基于物理信息学习的电池衰减轨迹早期预测（Non-destructive degradation pattern decoupling for early battery trajectory prediction via physics-informed learning）”为题发表在《能源与环境科学》（Energy & Environmental Science）上，并被选为封面论文。

论文链接：

https://doi.org:10.1039/D4EE03839H

刘碧录团队在高质量二维半导体制备方面取得新进展

刘碧录教授团队报道了一种单原子硫源（S1）实现超高质量单层MoS2生长的策略。首先，团队成员通过密度泛函理论（DFT）计算证实了S1作为一种高活性的硫源，能够在生长过程中显著抑制MoS2中的硫缺陷。DFT计算和原位质谱测试的结果表明，经过放电处理的硫化聚丙烯腈（SPAN）分子能够高效选择性地释放S1。团队成员利用SPAN释放的S1作为硫前驱体，成功生长出了具有超高质量的单层MoS2，其硫缺陷密度仅为~7×1012 cm−2，是目前报道的质量最高的样品之一。此外，所得MoS2在室温下展现出目前报道的最窄的光致发光半峰宽（~47.11 meV），表明其具有优异的光学性质。该工作不仅加深了对二维半导体生长机理及缺陷抑制机制的理解，而且为二维半导体在电子学及光电子学领域的应用提供了良好的材料基础。

相关研究成果近期以“单原子硫源实现超高质量单层二硫化钼的生长”（Exclusive Generation of Single-Atom Sulfur for Ultrahigh Quality Monolayer MoS2 Growth）为题发表在国际期刊《美国化学学会杂志》（Journal of the American Chemical Society）上。

论文链接：

https://doi.org/10.1021/jacs.4c10810

成会明、刘碧录团队

在面内各向异性二维半导体中取得新进展

中国科学院深圳先进技术研究院、深圳理工大学成会明院士与清华大学深圳国际研究生院刘碧录教授团队在本征离子型二维半导体中利用离子-电子耦合，调制面内各向异性。通过在二维半导体 AgCrP2S6 (ACPS) 中耦合各向异性离子迁移和电子输运，进而调节平面内电学各向异性。

该研究通过提出“离子-电子共调制”的新机制，为二维半导体材料在电子器件功能化领域的应用提供了重要启示。这一创新方法有望推动各向异性电子器件的发展，并为下一代功能电子器件的设计提供理论支持与实践指导。

相关研究成果以“基于AgCrP2S6的面内离子各向异性实现二维半导体材料离子-电子共调控”（Tunable in-plane conductance anisotropy in 2D semiconductive AgCrP2S6 by ion-electron co-modulations）为题发表在《科学进展》（Science Advances）期刊上。

论文链接：

https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.adr3105

张璇团队在基于人体电网实现能效提升

与碳减排研究中取得进展

张璇团队提出了“人体电网”（Body Grid）概念，并研发出了首套人体电网原型系统，构建了能量流与信息流融合的能源管理框架，旨在通过集成可穿戴设备、电路与信息网络，实现高效能源协同与个体舒适度的双重提升。该系统以智能服饰为载体，通过柔性光伏、智能储能及可调控负载等装置，实现了个体级能量的自适应调配。团队还创新性地采用了需求导向型能量管理策略（Need-oriented EMS），能够根据穿戴者的动态需求优化设备协同，大幅提高能效与舒适性。户外实验表明，人体电网不仅有效延长了设备续航时间，还能根据个性化需求及可再生能源供应灵活调整运行策略。

相关研究成果以“基于人体电网实现能效提升与碳减排”（Energy efficiency and carbon savings via a body grid）为题，发表在《自然》（Nature）期刊旗下首个工程领域期刊《通信工程》（Communications Engineering）上。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s44172-025-00366-w

王润铭团队在计算病理诊断分类任务中取得进展

王润铭团队与哈尔滨工业大学（深圳）团队携手合作，针对全切片病理图像分类中注意力机制定位不准确的难题，提出了名为“FAMIL”的新型多实例学习框架。该框架采用了双分支结构，并结合了两种创新的在线数据增强策略：基于注意力的混合（ABMix）和基于注意力的掩蔽（ABMask）。FAMIL框架中的ABMix策略强调了阳性实例的重要性，在MIL场景中推广了Mixup。而ABMask策略则灵活地识别具有挑战性的阳性实例，以优化特征学习。值得注意的是，FAMIL具备即插即用特性，可以灵活嵌入现有注意力模型，从而提升模型的性能与泛化能力。

相关研究成果以“集中注意力：基于注意力修正的全玻片病理图像分类多实例学习”(Focus Your Attention: Multiple Instance Learning with Attention Modification for Whole Slide Pathological Image Classification) 为题，发表在期刊《IEEE电路与系统视频技术汇刊》(IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, TCSVT)上。

论文链接：

https://doi.org/10.1109/TCSVT.2025.3528625

宋清华团队与合作者在拓扑光学领域取得新进展

宋清华副教授、李勃研究员和清华大学材料学院周济教授团队联合新加坡国立大学教授仇成伟、洛桑联邦理工大学教授罗曼·弗勒里（Romain Fleury）团队，首次提出了一种实动量拓扑光子晶体的概念。该研究提出了无序辅助的实动量拓扑光子晶体，为拓扑光学领域的应用开辟了新的方向，这一创新性研究有望推动光子芯片等微纳光学器件的发展，并可应用于高稳定性高容量的光通信技术、复杂结构光的生成、高维量子纠缠技术、生物粒子的精细光学操控、AR/VR显示器件等领域。

2月26日，相关研究成果以“无序辅助的实动量拓扑光子晶体” (Disorder-assisted real-momentum topological photonic crystal) 为题在线发表在《自然》（Nature）期刊上。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-08632-9

清华大学“良师益友”杨文明：

希望学生以“高站位”勇攀“更高峰”！

突破！清华SIGS宋清华团队与合作者在拓扑光学领域取得新进展

AI如何“守护”森林？清华SIGS团队给出自己的方案→

来源|环境与生态研究院、生物医药与健康工程研究院、海洋工程研究院、材料研究院、数据与信息研究院

编辑|戴雨静

审核|聂晓梅

鸣谢|科研处

排版|杨俊