4月Science和其子刊精选论文

中科幻彩一科学可视化大师 · 公众号 · · 2021-05-05 14:41

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结构相变中阶数参数的超快速纳米成像

Ultrafast nanoimaging of the order parameter in a structural phase transition

Science

22 Jan. 2021:Vol. 371, Issue 6527, pp. 371-374

二硫化钽的层状材料1 T-多型具有几个复杂的电荷有序相。用当前技术直接观察如何精确地将一个相转换成另一相是一个很棘手的问题。丹兹（Danz）等人。使用了泵浦探针超快速暗场电子显微镜，以良好的时空分辨率跟踪了这种过渡。为了实现该目标，他们对用作探针的电子束进行了整形，以展现过渡特有的特征。量身定制的暗场孔径阵列使我们能够同时以飞秒的时间和5纳米的空间分辨率跟踪材料中电荷密度波域的演变，阐明松弛途径和畴壁动力学。选择性对比度增强的显着优势将激发未来超快速透射电子显微镜中的光束整形技术的发展。

超快速透射电子显微镜中的暗场成像

用于皮质球体和工程组装体的三维多功能神经接口

Three-dimensional, multifunctional neural interfaces for cortical spheroids and engineered assembloids

Science Advances

17 Mar. 2021:Vol. 7, no. 12, eabf9153

在生物学研究中，神经细胞的三维（3D）亚毫米级构造（称为皮质球体）具有越来越重要的意义，因为这些系统可在体外重现大脑的复杂特征。尽管在神经发育和神经疾病模型研究方面具有巨大潜力，但是使用传统的神经调节，传感和操纵方法仍无法轻松地研究3D生物神经细胞。在这里，我们介绍了微加工3D框架的类，它们是球体和类装配体的顺应性多功能神经接口。皮质球体的电，光，化学和热接口证明了其中的一些功能。复杂的架构和高分辨率功能突出了设计的多功能性。这一工作为神经科学研究提供了新的研究平台。

顺应性3D MMF的示意图，COMSOL力学仿真模拟结果和光学显微照片，作为与神经球体的接口

灵感源自叶片的稳态纤维素生物传感器

Leaf-inspired homeostatic cellulose biosensors

Science Advances

16 Apr. 2021:Vol. 7, no. 16, eabe7432

皮肤与现有生物传感器接口之间的不相容性会抑制长期的电生理信号测量。受叶片动态平衡系统的启发，我们开发了首款具有保护，感觉，自我调节和生物安全功能的稳态纤维素生物传感器。此外，我们发现介孔纤维素膜转变为具有特性的稳态材料，当在盐溶液中溶胀时，它们具有很高的离子电导率，出色的柔韧性和稳定性，适当的粘附力以及自愈作用。发现所提出的生物传感器即使在各种压力（例如动态环境，严重脱离，浓密的头发，汗水和长期测量）的挑战下，也能通过体内平衡维持稳定的皮肤传感器界面。最后，我们展示了我们的稳态生物传感器在连续，稳定地测量电生理信号方面的高可用性，并在脑机接口领域中展示了应用，生物传感器和机器学习共同帮助以前所未有的多功能性控制实验室以外的实时应用。

纤维素基生物传感器的设计，机理和应用

新型大颗粒片上分选机在化石花粉纯化上取得突破，可用于沉积物定年

Breakthrough in purification of fossil pollen for dating of sediments by a new large-particle on-chip sorter

Science Advances

14 Apr. 2021:Vol. 7, no. 16, eabe7327

颗粒分类是医学和生物学研究各个领域中的基本方法。但是，现有的分类应用程序无法对大尺寸（> 100微米）的颗粒进行高通量分类。在这里，我们提出了一种新颖的片上分选方法，该方法使用了按需喷射流产生的行进涡流，该涡流局部超过层流条件，允许以520微米的记录范围进行高通量分选（5千赫兹）。使用基于荧光检测的激活系统，该方法成功地分选了160微米的微珠，并从湖泊沉积物中纯化了化石花粉（最大尺寸约为170微米）。分拣出的化石花粉浓缩物的放射性碳数据证明是准确的，证明了该方法能够增强沉积档案中古环境记录的建造时间顺序。该方法能够满足基因组学，代谢组学，和再生医学，为在地球年代学，古生态学和古气候学中使用花粉和其他微化石开辟了新的机会。

基于时空产生的行进涡流的大颗粒片上分拣系统的概念图

用于腔内缺损封闭的微创电导管

Minimally invasive electroceutical catheter for endoluminal defect sealing

4月Science和其子刊精选论文

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