弯曲声束、瞬间制造破坏性的声场、声场隐身……在科幻电影里拥有类似超能力的角色让人觉得特别超现实。但如今，穿上一些特殊材料制作的可穿戴设备后，谁都能变成操控声音的"魔法师"，不信你就往下看。西安交通大学化学学院"智能高分子"团队吴宥伸副教授和张彦峰教授，从机械互锁超分子原理中汲取灵感，提出了"分子阻塞"超分子机制，制作出一种"以柔克刚"的"分子阻塞"凝胶。
基于国际科技创新中心网络服务平台科创热榜每日榜单形成的一周科技记忆，我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。今天，为大家带来第五十七期。
1、《Nature Communications》丨"声音魔法师"登场："小身材"控制"大声量"
细菌-纤维素超声超表面的加工和性能表征
弯曲声束、瞬间制造破坏性的声场、声场隐身……在科幻电影里拥有类似超能力的角色让人觉得特别超现实。但如今，穿上一些特殊材料制作的可穿戴设备后，谁都能变成操控声音的"魔法师"，不信你就往下看。
声学超材料是当下声学研究最为前沿、最交叉的领域之一，它将光学、微波物理、凝聚态物理等的概念引入声学，并与人工结构设计巧妙地结合在一起。而作为声学超构材料的一个"明星"选手--声学超表面（Acoustic Metasurface）的相关研究产出近年来更是颇丰，卓越的声学性质让声学超表面材料在建筑、国防、医疗、航天、信号传输等领域拥有巨大发展潜力。简单来说，声学超表面就是要利用尽可能小的结构实现对于声波相位、振幅等物理性质的有效操纵。
近日，中国科学院深圳先进技术研究院郑海荣研究员与华中科技大学祝雪丰教授等合作研发了一种二氧化硅纳米颗粒修饰的细菌-纤维素柔性超表面元材料。这种材料在水中具有优异的稳定性、出色的机械加工性能、超薄厚度、超轻重量、细菌可修复能力和生物相容性。
利用这种柔性超表面元材料，研究人员基于剪纸工艺开发出了可加工~10 μm精度的复杂图案的功能性声学超表面，并设计制造出超薄（~20 μm）、超轻（< 20 mg）的芯片级声学器件，实现了复杂全息声场和远场高分辨三维超声脉冲-回波成像。该研究为开发柔性可生物降解的新型超材料器件提供了一种变革性技术，也为相关生物医学仪器应用开辟了新方向。
2、《The New England Journal of Medicine》丨发现全新鼻咽癌标志物，为早期治疗赢得宝贵时间
鼻咽癌是一种发生于鼻咽部的恶性肿瘤，在我国及东南亚的发病率最高。由于鼻咽癌早期症状不典型，所以约80%患者确诊时已是中晚期，需要联合放疗、化疗、免疫治疗等多种手段进行治疗，不但治疗周期长、费用高，而且副作用多、疗效差，生存时间短，生活质量低，疾病负担重。但早期鼻咽癌患者无需化疗，五年生存率高达90%以上，且治疗周期短、副作用少、费用低，基本不影响正常的工作和生活。 因此，通过筛查进而早发现、早诊断、早治疗，是提高鼻咽癌患者预后、降低死亡率的关键。
近日，厦门大学夏宁邵教授团队发现的全新鼻咽癌标志物P85-Ab，并与万泰生物合作建立了全球首个P85-Ab检测试剂。相比现有双抗体筛查方案具有更高的灵敏度和特异性，可提高鼻咽癌的早诊率，为患者赢得宝贵的早期治疗时间。
2020~2021年，厦门大学团队与中山市人民医院季明芳教授团队合作，在中山市开展了约2.5万人的前瞻性队列研究，头对头比较了P85-Ab检测与传统的双抗体方案在鼻咽癌筛查中的效能：共确诊47例鼻咽癌（约500人中就有一人为鼻咽癌），其中38例为I/II期。
结果表明，与双抗体方案相比，P85-Ab检测的优势主要体现在以下方面：对早期鼻咽癌的灵敏度更高；特异性更高，阳性预测值相比双抗体方案提高2倍以上（10.0% vs. 4.3%）；P85-Ab与双抗体方案存在互补性。
3、《Nature Water》丨效率高达354 %，来听听关于海水淡化技术的新见解吧！
10级装置实验 (a) 10级装置结构原理；(b) 室内实验结果；(c) 10级装置；(d) 室外实验结果；(e) 室内实验平台；(f) 产水与盐度结果；(g) 温度结果；(h) 室外实验平台
地球上水资源储量约为13.86 亿立方公里。听到这个消息不要急着鼓掌，咱们来看看具体比例构成吧。这里面，海水占比96.50%、陆地咸水占比0.97%、淡水储量仅占2.53%，且大部分分布在南北两极地区的固体冰川。
伴随人口增长、经济发展和消费模式转变，淡水资源短缺日益成为一道摆在全人类面前的难题。古往今来的科学家尝试过从空气、海水等渠道采集淡水，也发展出了各种水收集和净化技术。其中，海水淡化的市场需求保持了增长态势。但要看到，传统海水淡化工艺能耗和资金投入都比较高，且直接/间接消耗化石能源易产生温室气体。所以，利用可再生能源特别是太阳能淡化海水就成为海水淡化技术的一大发展趋势，全球代表性主流技术是热法和膜法。
近日，北京理工大学机械与车辆学院郑宏飞教授课题组提出了一种基于水层逆向蒸发的太阳能蒸馏方法，解决了目前高效逆向蒸馏系统中难以克服的结盐问题，在海水淡化过程中同时实现了高效率蒸馏和可持续抗盐，有助于推动逆向蒸馏系统可持续、规模化的实际应用。
课题组明确了影响系统热性能的三个关键参数：顶部空气层厚度、水层厚度以及传质层厚度，并建立了一套理论模型，以能量转化效率为目标来优化结构参数。实验结果表明，单级蒸馏装置在常规3.5 wt%盐水环境下实现了60.6 %的太阳能到水的转化效率，并在21 wt%浓盐水环境下以47.4 %的效率可持续地蒸馏。具有10级水层回热结构的装置在常规3.5 wt%盐水环境下取得了354 %的高效率，并在每一级水层中都成功实现了抗盐功能。
4、《Advanced Materials》丨1米高处掉落鸡蛋摔不破，步枪射击6次打不穿……
"分子阻塞"凝胶优异的阻尼抗冲击效果
凝胶是一种含有交联高分子网络及液体相的固体材料。由于高分子及液体相的多样性，凝胶兼具多功能性并可以在众多领域大显身手。
西安交通大学化学学院"智能高分子"团队吴宥伸副教授和张彦峰教授，从机械互锁超分子原理中汲取灵感，提出了"分子阻塞"超分子机制，利用溶剂分子与交联网状结构之间的尺寸差异带来的阻滞，有效抑制溶剂在凝胶内的迁移，制作出一种"以柔克刚"的"分子阻塞"凝胶。
这种具有与普通聚合物或弹性体相媲美的卓越稳定性，可储存10个月而无任何形貌或力学性能改变，并能耐受高温烘烤，保持质量和性能的稳定。同时，"分子阻塞"效应作为一种非共价耗散机制，赋予了凝胶材料独特的粘弹性力学特性，使其具有高阻尼，在全模量调控范围内的阻尼系数大于0.3，最大阻尼系数达1.8；在10000 s-1的分离式Hopkinson压杆测试中，最大冲击韧性达到40.68 MJ m-3，达到且超过了商业化的聚氨酯和聚脲材料。具有超低模量和超高阻尼的"分子阻塞"凝胶可有效保护鸡蛋从1米高处掉落而不发生破裂，高强度"分子阻塞"凝胶可保护陶瓷装甲经受步枪射击6次而不发生碎裂，充分验证了这一类材料在冲击防护领域的应用潜力。
5、《Advanced Materials》丨推动超分子化疗加快走向临床应用
基于主客体相互作用的超分子化疗
一直以来，化疗是治疗癌症的有效、常用手段之一，它利用化学药物杀死肿瘤细胞、抑制肿瘤细胞生长繁殖、促进肿瘤细胞分化。但传统化疗存在药物溶解度和稳定性有限、副作用严重、生物利用度低、耐药等诸多弊端。这些局限性极大地阻碍了其广泛的临床应用。对此，近日，东北大学理学院周炯教授课题组及合作者提出，基于主客体相互作用的超分子化疗可作为一种很有前途的替代方案，可以高效且低毒地输送抗癌药物。
课题组系统地讨论了基于主客体相互作用的超分子化疗的研究进展，主要包括基于大环主体和药物/前药之间的主客体分子识别的超分子化疗，以及基于超分子组装体的超分子化疗。此外，还讨论了该领域当前的挑战，并对未来的发展方向进行了全面的展望。这项研究为对超分子化疗或癌症治疗领域感兴趣的研究人员提供了一个清晰的研究路线图，推动超分子化疗加快走向临床应用。
