北大、南大，同日分别在《Nature》发文

8月27日，北京大学、南京大学同时在《Nature》发表最新研究成果。

北京大学：面向全频谱无线通信的超宽带光子集成技术

8月27日，北京大学电子学院王兴军教授、北京大学电子学院舒浩文研究员和香港城市大学电气工程学院王骋教授为共同通讯作者在全球顶级科研期刊《Nature》上发表了题为“Ultrabroadband on-chip photonics for full-spectrum wireless communications”的研究论文。北京大学电子学院博士后陶子涵、北京大学集成电路学院博士生王皓玉、香港城市大学电气工程学院研究助理教授冯寒珂、北京大学电子学院博士生郭艺君以及博士后沈碧涛为本论文共同第一作者。

联合科研团队展示了由薄膜铌酸锂 (TFLN) 光子无线系统驱动的自适应无线通信（前所未有的超过 100 GHz 频率范围）。利用 Pockels 效应和 TFLN 平台的可扩展性，团队实现了基本功能元件的单片集成，包括基带调制、宽带无线光子转换以及可重构载波和本地信号生成。在宽带可调谐光电振荡器的驱动下，信号源在 0.5 GHz 至 115 GHz 的创纪录频率范围内工作，具有高频率稳定性和一致的相干性。基于宽带和可重构集成光子解决方案，作者实现了跨九个连续频段的全链路无线通信，达到创纪录的高达 100 Gbps 的通道速度。实时可重构性进一步实现了自适应频率分配，这是确保在复杂频谱环境中增强可靠性的关键能力。作者提出的系统代表着向未来全频谱和全场景无线网络迈出了重要一步。

超宽带光电融合集成技术赋能超宽带泛在接入无线网络示意图

南京大学：揭示地球大气氧气含量演化的奥秘

8月27日，南京大学地球科学与工程学院国际同位素效应研究中心彭永波教授、成都理工大学沉积与生物地球化学国际研究中心李超教授为共同通讯作者在全球顶级科研期刊《Nature》上发表了题为“Two-billion-year transitional oxygenation of the Earth’s surface”的研究论文。论文第一作者是成都理工大学王海洋研究员（2021-2023年为南京大学博士后）。

该研究通过建立高分辨率硫酸盐叁氧同位素数据记录，结合系统生物地球化学模型定量分析， 揭示了地球大气由无氧向富氧转变的阶段性演化历史和控制机制 ，为理解地球生命起源与演化和地球宜居性的形成与演化提供了关键的地球化学示踪指标和重要的理论基础。

地球作为太阳系中目前已知唯一拥有生命的天体，其宜居性的形成与演化是地球系统科学研究的核心议题。地球大气氧含量从无到有，并达到目前的富氧状态的演变是驱动生命起源演化、改善行星宜居性的关键过程，所以深入探究地质历史时期大气氧含量的变化和控制机制对于理解宜居地球的形成具有重要意义。问题在于，目前缺乏有效的示踪技术指标和数据来综合定量研究地球表层氧储库以及其源与汇的变化和关键控制因子。沉积碳酸盐岩中微量硫酸根中的叁氧同位素（Δ17O）指标可以连续记录大气氧独有的非质量依赖的氧同位素负异常信号，进而能直接地追踪古大气氧含量的变化。

本研究通过系统采样分析与文献数据整合，建立了过去近30亿年的硫酸根Δ17O演化记录。该记录显示，大气氧含量经历了三次显著跃迁，分别发生于古元古代（24–21亿年前）、新元古代（约10亿年前）和古生代（约4.4亿年前），表明地球氧气从无到有，并呈阶段性上升，于约4.1亿年前趋近现代稳定的富氧状态。与此同时，新元古代高分辨率C–S–O同位素协同波动特征表明，大气氧含量上升后，开始周期性氧化以缺氧为主的海洋，具体表现为碳酸盐碳同位素δ13C与硫酸盐叁氧同位素Δ17O和硫同位素δ34S的同步负偏。通过结合系统地球化学模型NEOCARBSULF与O2–CO2箱式模型分析，发现大气氧驱动的这些海洋脉冲式氧化事件，促进了缺氧水体中有机碳与还原性硫的氧化，生成大量亏损34S/17O/13C的硫酸盐与无机碳，从而引发C–S–O同位素的协同扰动；同时，该过程在短期内通过负反馈机制迅速消耗大量氧气，抑制甚至逆转了大气氧的进一步上升。因此，本研究定量重建了地球大气氧气含量的演化历史，揭示了大气与海洋氧化状态的动态耦合的协同演化机制。

图1. 40亿年来沉积硫酸盐的Δ33S 和Δ17O记录首次直接刻画了地球大气三阶段氧化（即：24亿年之前为近乎无氧状态；24至4.1亿年期间为相对低氧、动态波动并阶段性升高，包括24-10亿年极低且波动的大气氧含量和10-4.1亿年相对较高且波动的大气氧含量；4.1亿年后进入稳定的富氧状态）及其与已知的大气、海洋和生命演化记录的对比。a) 地球大气氧分压（pO2）和生命演化；b) 本文集成的沉积硫酸盐的Δ33S和Δ17O记录；c) 海洋氧化还原状态和生物演化。引自 Wang et al. (2025) Nature。

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