科研动向

科学研究

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科研动向

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2025-04

金钟课题组人造仿生α-氨基酸修饰天然芦荟大黄素分子应用于大规模、低成本的绿色储能水系有机液流电池

发展大规模能源储存系统对于调节可再生能源与智能电网之间的电力输送至关重要。氧化还原液流电池（RFBs）能够将大量能量储存在电解液中，具有良好的可扩展性、灵活的模块化设计和可靠的安全性，因此被视为大规模储能的有前景解决方案。目前已有大量研究聚焦于采用过渡金属氧化还原物种的水系 RFBs，特别是全钒液流电池。然而，这类电池仍面临高成本和电解液渗透等长期挑战。因此，亟需开发具有高溶解度、优异稳定性和低渗透性的替代氧化还原活性物质。近年来，氧化还原有机化合物因其出色的结构可调性和可设计的电化学性质而受到广泛关注。其中，蒽醌类化合物在碱性体系中表现出较低的氧化还原电位、高溶解度以及良好的电化学稳定性。例如，大黄素和芦荟大黄素是常见的天然蒽醌类衍生物。然而，这些天然产物在水中的溶解度有限，制约了它们在高能量密度水系有机液流电池（AORFBs）中的进一步应用。针对以上难题，南京大学化学化工学院、绿色化学与工程研究院金钟课题组设计并合成了一种水溶性人工α-氨基酸分子Cys-AE（由天然芦荟大黄素接枝半胱氨酸修饰而成），可作为具有较低电位和优异氧化还原可逆性的高溶解度负极电解质材料应用于 AORFBs。
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2025-04

环境与健康研究院殷冉副教授入选ES&T’s 2025 Early Career Editorial Board

Environmental Science Technology (EST) 作为环境科学与技术领域的国际顶尖期刊，长期居于该学科领域的学术前沿，其卓越的学术影响力、广泛的学科覆盖范围以及权威的学术地位在全球环境学界具有不可替代的重要价值。该期刊不仅代表了环境科学研究的最新进展，更是引领学科发展方向的重要标杆。我院殷冉副教授凭借其在环境科学与工程领域的突出学术贡献，成功入选EST期刊青年编委（https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5c02613），成为南京大学在该期刊青年编委会中的唯一代表。这一重要学术任职不仅彰显了殷冉老师个人的学术影响力与研究潜力，更体现了我院青年教师在环境科学与工程领域的学术竞争力与国际话语权的显著提升，为学院学科建设与发展注入了新的活力。
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2025-03

环境与健康研究院殷冉副教授提出天然有机质介导氧化剂光敏活化治理微污染物新策略

作为水体基质的主要成分之一，天然有机物（NOM）在光化学转化过程中可生成光生活性中间体（PPRIs，如³NOM*和NOM•−），近年研究表明，这些PPRIs能够通过活化氧化剂（如H₂O₂）进而生成活性物种（如HO•）。南京大学前沿科学学院环境与健康研究院殷冉副教授提出了一种通过NOM介导的光敏活化氧化剂控制微污染物的可持续途径，系统总结了NOM光敏活化氧化剂的作用机制及研究进展，重点阐释：（1）PPRIs的光致生成机制；（2）氧化剂光敏活化机理；（3）微污染物降解效能表征；（4）光敏活化的关键影响因素。研究表明，NOM•−在H₂O₂活化过程中起主导作用，而³NOM*则对其他氧化剂（如过硫酸盐和卤素氧化剂）的活化更具选择性。在太阳光辐照下，NOM与氧化剂通过光敏活化可形成协同作用，显著提升微污染物的降解效率。NOM的芳香化程度、官能团组成等固有特性，以及光照条件（波长强度）、溶液pH值及其他水体组分（如无机碳和金属离子）等环境因素，均会通过调控PPRIs的生成-湮灭平衡影响光敏活化效果。最后，深入剖析了当前NOM光敏活化氧化剂研究的局限性，并提出了未来研究的方向和建议。研究结果以“Mak
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2024-12

数据管理创新研究中心最新论文获JCDL年会最佳论文奖

2024年12月16日至20日，在香港大学召开的第31届美国计算机协会（ACM）/电气与电子工程师学会（IEEE）数字图书馆联合会议（The ACM/IEEE-CS Joint Conference on Digital Libraries, JCDL 2024）上，数据管理创新研究中心董克长聘副教授指导、2023级博士研究生吴佳纯撰写的论文获得年会唯一的“Vannevar Bush 最佳论文奖（Vannevar Bush Best Paper Award）”。该奖项以科技管理与数字图书馆先驱，曼哈顿计划提出范内瓦·布什命名，这是该奖项自1998年设立以来首次有中国学者学者获得该奖项。获奖论文题目为“Unveiling Theoretical and Methodological Awareness in Chinas LIS Research Landscape”。论文紧扣年会主题“Digital Libraries in the Age of AI: Challenges and Opportunities”，探讨了人工智能时代我国信息资源管理学学科研究的范式变革、挑战以及机遇。论
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2024-12

功能材料与智能制造研究院杨思勰助理教授Nature发文：低品质卤水中提取锂资源

南京大学周豪慎教授与何平教授领衔的团队长期致力于海水和卤水提锂技术的研究与开发。针对当前可再生能源的迅猛发展，作为电池核心材料的锂却面临着供需失衡、开采过程高能耗、高污染以及资源消耗严重等一系列问题。团队深入而全面地研究了已知的含锂水域及其相应的提锂技术，首次提出了“低品质卤水”这一概念，并强调其在全球锂资源可持续供应中的关键作用。在此基础上，该团队详尽地整理和比较了针对低品质卤水型锂源的多项新型提锂技术，通过大量数据可视化分析，概括了各种技术所面临的痛点和挑战。更为关键的是，团队从分离过程的基本原理出发，系统地剖析了各类技术路线背后的物理化学机制，阐述了锂元素与干扰离子的分离原理及策略，提出了锂离子分离的驱动力与能级差理论，为未来新型锂资源提取技术的发展指明了方向。北京时间2024年12月12日零点，该研究成果以“Lithium extraction from low-quality brines”为题以综述形式发表在Nature期刊。通讯作者为何平教授和周豪慎教授，南京大学作为该工作的唯一完成单位。功能材料与智能制造研究院的杨思勰助理教授和现代工学院2020级博士生王义钢为共同第一
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2024-11

考古文博与中华文明研究院助理教授赵星宇英文著作在国际出版社ROUTLEDGE出版

近日，南京大学前沿科学学院考古文博与中华文明研究院准聘助理教授赵星宇的新书 Insights from Visitor Studies: A Purpose-oriented Model for Museums （《洞察观众：面向博物馆的目标导向模型》）由全球知名学术出版社Routledge正式出版，为博物馆研究与实践领域提供了全新的理论视角与方法。本书系统概述了观众研究与评估领域（Visitor Studies）的价值，并提出了以目标导向为核心的PSD模型。赵星宇指出，当博物馆希望更深入地理解参观者，或通过参观者评估解决实际问题时，可以按照“目的（Purpose）—立场（Standpoint）—维度（Dimension）”的逻辑顺序进行分析和识别。这种方法有助于博物馆最大化地利用已有的研究成果，或在实践中提升评估的科学性与有效性。在此过程中，PSD模型不仅整合了来自不同文化背景与学科的相关研究成果，还努力构建该领域的学术术语体系，以进一步加强理论与实践的关联。这是中国学者首次以英文专著形式系统性地提出并阐释观众研究与评估领域的重要原创理论贡献，反映了近年来本土博物馆学者在跨文化研究与
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2024-11

前沿科学学院殷冉副教授提出水中农药类新污染物控制新机制

气候变化导致农业中农药和肥料的使用增加，从而导致接收农业径流的水生生态系统中农药和硝酸盐水平升高。南京大学前沿科学学院环境与健康研究院殷冉副教授提出了一种原位利用硝酸盐光化学控制水中农药类新污染物的新机制。本研究证明了远紫外光（UV222）对硝酸盐的光解可以迅速降解表层水中的四种农药，其降解速率常数比UV254对硝酸盐的光解高出37.1至144.75倍。农药降解的改善不仅归因于UV222相比于UV254的增强直接光解，还与UV222/硝酸盐过程中新生成的羟基自由基（HO•）和活性氮物种（例如，NO2•和ONOO–）的增加有关。研究小组测定了222 nm下硝酸盐光解的固有量子产率，并将这些值纳入动力学模型，从而能够准确预测硝酸盐的光降解和反应物种的生成。虽然活性氮物种在UV222/硝酸盐过程中主要促进农药降解，但它们也导致硝化副产物的形成。通过使用稳定同位素标记的硝酸盐（15NO3–）结合质谱，研究小组确认这些硝化副产物是由硝酸盐光解生成的活性氮物种形成的。此外，研究小组还证明，UV222/硝酸盐过程在真实表层水中增加了高毒性氮氯化产品（例如，三氯硝基甲烷）在后氯化过程中的形成潜力。研究
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2024-11

空间地球科学研究院利用荒野步道SDGSAT-1微光数据服务可持续发展研究取得新进展

在可持续发展大数据国际研究中心节点培育项目的支持下，我院空间地球科学研究团队与可持续发展大数据国际研究中心、清华大学、英国利兹大学的研究人员合作，于2024年11月11日在遥感领域顶刊《Remote Sensing of Environment》在线发表文章“Evaluating the wilderness status of long-distance trails in the United States - Exploring the potential of SDGSAT-1 glimmer imager data”，硕士生王立丁为文章第一作者，吕明阳助理教授为通讯作者。近年来，在地球环境可持续发展备受关注的背景下，荒野因其独特的自然生态价值，受人类活动干扰的强度一直倍受学界重视。作为连接广阔荒野地区和人类聚居点的重要纽带，长程步道的变化反映着联合国2030可持续发展目标（Sustainable Development Goals, SDGs）实现的进展。然而，长程步道往往空间跨度大，严重制约了高时效、高精度人类活动信息的采集，因此鲜有研究关注大空间尺度上的步道可持续发展状况
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2024-10

数据管理创新研究中心近期成果

标题：新质生产力与高质量数据资源建设的深层逻辑和实现路径作者：夏义堃教授2024年1月，习近平总书记指出：“发展新质生产力是推动高质量发展的内在要求和重要着力点。”新质生产力不仅源于技术革命的突破，也是生产要素创新性配置和产业转型升级的直接体现。作为数字时代的新型生产要素，数据以其叠加、聚合、放大和倍增效应对传统生产方式变革产生重大影响，成为驱动经济社会发展的关键性要素和推动新质生产力发展的重要基石。人工智能技术和数字经济产业发展依赖于高质量数据供给，高质量数据资源建设已成为理解和把握新质生产力的发展方向、推动经济社会高质量发展的关键所在。南京大学数据管理创新研究中心夏义堃教授深入探讨新质生产力发展与高质量数据资源建设的内在逻辑与实现路径。一方面，新质生产力的发展需求为高质量数据资源供给和建设做出实践指向和践行规范。另一方面，高质量数据资源建设通过优化产业结构与生产效率、推动市场商业模式创新、加速科技创新与技术研发以及提升数字治理与公共服务水平等路径，为新质生产力发展提供核心资产与创新驱动力。研究指出，新质生产力发展环境下，高质量数据资源建设需践行创新、协同、开放、可信和可持续的建设理
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2024-09

前沿科学学院9月科研速递

01.环境与健康研究院提出污水再生过程消毒副产物绿色控制新方法在污水再生回用饮用水过程中生成的脂肪族消毒副产物具有很高的健康风险。再生回用过程中紫外线高级氧化技术对于传统和新兴的消毒副产物的控制效果和控制机制尚不清楚。研发绿色低碳的高级氧化工艺控制消毒副产物对于污水再生的可持续发展具有重要意义。本研究以“Control of Aromatic Disinfection Byproducts in Potable Reuse Water by the UV222/H2O2 vs UV254/H2O2 Advanced Oxidation Processes”为题，发表于环境领域顶级期刊Environmental Science Technology。前沿科学学院环境与健康研究院的殷冉副教授和斯坦福大学的William A. Mitch教授为论文的共同通讯作者。原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.4c0518102.环境与健康研究院提出水体新污染物末端治理新方法水体新污染给水质风险带来挑战。过氧乙酸（PAA）由于其突出优势，近来在水处理领域受到广泛关
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2024-07

前沿科学学院7月科研速递

01.绿色化学与工程研究院最新成果锂硫电池（Li-S）因其高理论能量密度被认为是最有潜力的储能设备之一。然而，硫正极的低速反应动力学、可溶性多硫化物的穿梭效应以及锂金属负极的低可逆性等相关问题限制了锂硫电池的商业化。为了应对这一难题，前沿科学学院绿色化学与工程研究院金钟教授与化学化工学院的左景林教授、马晶教授和袁帅教授合作，通过将路易斯酸金属簇和氧化还原活性的镍二硫烯单元构筑成稳定的金属有机框架材料（MOFs），为Li-S电池正极和负极主体材料提供了可调的平台。相关研究成果以“All-Purpose Redox-Active Metal–Organic Frameworks as Both Cathodic and Anodic Host Materials for Advanced Lithium-Sulfur Batteries”为题发表在Matter期刊上。博士生周啸成、王耀达和顾玉明博士为该论文共同第一作者，金钟教授、左景林教授、马晶教授和袁帅教授为论文的共同通讯作者，中科院高能物理研究所石伟群研究员、南京理工大学苏剑教授等也参与了该研究。氧化还原活性MOFs的结构与功能设计示
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2024-05

前沿科学学院5月科研速递

01.绿色化学与工程研究院最新成果前沿科学学院绿色化学与工程研究院金钟教授等在国际知名期刊Journal of the American Chemical Society上发表题为“Metal-Coordinated Covalent Organic Frameworks as Advanced Bifunctional Hosts for Both Sulfur Cathodes and Lithium Anodes in Lithium–Sulfur Batteries”的观点文章。设计并合成了一种金属配位三维共价有机骨架(NiS4-TAPT COF)，其骨架具有均匀分布的金属镍二硫烯单元以及富N位点，可作为Li-S电池中硫正极和锂负极的双功能宿主材料。研究结果表明，同时将 NiS4-TAPT 应用于硫正极和锂负极可以协同改善锂硫电池的动力学性能和循环稳定性。该研究提出的多功能设计理念有望为未来开发基于金属配位 COF 的先进二次电池电极材料带来启发。iS4-TAPT作为Li-S电池中硫正极和锂负极的双功能宿主材料原理示意图NiS4-COFs的合成以及结构示意图S@NiS4-COF
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2024-04

原子制造研究院宋凤麒课题组与王学锋课题组合作在量子霍尔态调制非互易输运方面取得重要进展

4月19日，南京大学原子制造研究院张帅副研究员、宋凤麒教授课题组与电子学院王学锋教授、张荣院士课题组等合作，在本征拓扑绝缘体双栅器件形成的原子级异质结首次观测到由量子霍尔态调制的巨大非互易电荷输运，结合理论模型揭示了该效应来源于量子霍尔边缘态和表面态朗道轨道之间的非对称散射。该工作不仅加深了人们对非互易输运和量子霍尔态的物理理解，而且为发展新型低功耗整流器件与拓扑自旋器件奠定了实验基础。对称性是凝聚态物理中的一个重要概念，对称性破缺会导致多种奇异输运现象，如非互易电荷输运。非互易输运表现为电流方向依赖的电阻，在直流测量中显示为纵向磁电阻在正向和反向的电流下呈现不一致的特征，如该联合课题组最近在半导体KTaO3基界面观察到的光致巨大非互易电荷输运行为(https://www.nju.edu.cn/info/1067/360731.htm)。而在交流测量中，非互易输运则显示为有限的二阶纵向电阻R2ω，在整流器件应用中至关重要。在过去几年中，科学家们已经陆续在多种反演对称性破缺的量子材料体系中观察到了丰富的非互易输运现象，例如超导二极管效应和非线性霍尔效应。然而，在本征拓扑绝缘体中观测到由量
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2024-03

张敏昊副研究员、宋凤麒教授课题组实现电调控单原子磁性与存储晶体管原型设计

南京大学原子制造研究院张敏昊副研究员、宋凤麒教授课题组与华中科技大学卢兴教授课题组以及西安交通大学杨涛教授课题组等合作，基于Dy@C84 团簇单分子晶体管电输运平台，结合理论计算分析，系统研究了单原子磁性的电调控。相关成果以“Electrically controlled nonvolatile switching of single-atom magnetism in a Dy@C84 single-molecule transistor”为题发表在Nature Communications。单原子存储是一个早年的梦想。1959年，费曼预见了通过操控单个原子/分子来改变物质实现功能。单原子磁性切换是实现计算机数据存储密度进一步提升的关键，其在扫描隧道显微镜下利用磁性原子的自旋双稳性在原理上得以实现。然而，量子磁隧穿效应的存在以及原子级尺度下的弱自旋-轨道作用，将它应用于固态晶体管，尤其通过电场操纵单原子磁性在物理机制和技术实践上拥有双重的挑战性。该工作在 Dy@C84 团簇单分子晶体管中观测到显著的电控塞曼效应。通过电场切换分子态，并测量不同分子态在磁场下的响应，发现在电场强度为3−

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