北大科技创新年，迎来开门红！

北京大学把今年的年度工作主题确定为“科技创新年”，主动融入国家战略，服务中国式现代化建设大局，当好基础研究的主力军、重大科技突破的策源地和文化传承创新的主阵 地。

2025年1月1日以来，北大多个研究团队已在CNS三大刊物和数学四大顶刊上发表 18 篇成果，“科技创新年”迎来 开门红 。

“科技创新”绝非一日之功。长期以来，北京大学持续聚焦“从0到1”的原始创新和关键核心技术的突破。接连涌现的高水平成果展示了北大在学科布局、队伍建设、人才培养等方面的深厚积累，也证明了北大的科技创新正处在快速发展的正确路径上。

未来，北大将继续梳理凝练优势方向，探索完善路径方法，优化提升氛围生态，努力做好基础研究领头羊、“新工科”建设排头兵、科技人才源头井和国际合作桥头堡。

北京大学基础医学院/血管稳态与重构全国重点实验室孔炜团队

北京大学基础医学院/山东大学孙金鹏团队

北京大学基础医学院姜长涛团队

中日友好医院心脏科郑金刚团队

药学院的焦宁团队与合作者在 Science 上发表了题目为Catalytic remodeling of complex alkenes to oxonitriles through C=C double bond deconstruction的文章，报道了该团队在碳碳键断裂转化领域的突破性研究成果。该团队结合自主发展的氮化反应和氧合反应策略，通过设计合成新颖的CuO/h-TS-1催化剂，开发了非均相催化的烯烃需氧氮化反应体系。该体系能够高效地将复杂分子（如萜类、糖烯、甾体等）中的碳碳双键断裂解构，实现了乳腺癌治疗药物甲地孕酮的碳-氮单原子置换和半乳糖烯衍生物到阿拉伯糖醇衍生物的骨架重塑。该成果为药物、天然产物等活性分子改造提供了强有力的工具，为具有新化学空间的优势骨架分子合成开辟了新途径，对推动合成化学和药物发现等相关领域的发展具有重要的科学意义和应用价值。

化学学院的雷晓光团队与崖州湾实验室周俭民团队合作在 Science 杂志上发表了题目为A widespread plant defense compound disarms bacterial type III injectisome assembly的文章。该研究首次揭示了植物内源存在的天然产物分子——芥酸酰胺具有独特的作用机制和广谱抗菌活性。芥酸酰胺通过特异性破坏植物病原细菌的三型分泌系统的组装，有效抑制其致病力，从而实现对多种细菌侵染的广谱抑制作用。这种独特的作用模式不仅确保了更高的生物安全性，还显著减少了对环境的污染风险，同时有效规避了细菌耐药性的产生。这一重大科学发现不仅深化了人们对植物天然防御机制的理解，也为解决全球农业面临的病原菌抗药性问题提供了创新思路，标志着我国在植物免疫与绿色生物农药研究领域取得了重要突破。

生命的起点如同一场精心编排的“分子交响乐”：单个受精卵经过有序分裂，逐步形成具有不同功能的细胞谱系。这一过程的核心密码，隐藏在表观遗传修饰的动态变化中。为了破解这一谜题，该研究团队开发了两项突破性技术——TACIT和CoTACIT，首次以“单细胞精度+全基因组覆盖”的双重优势，构建了小鼠胚胎植入前连续时间多维组蛋白修饰图谱。该研究通过新技术整合绘制了小鼠从合子到囊胚发育过程中，包含六种组蛋白修饰的时间分辨率的单细胞表观谱系树，揭示了胚胎内部细胞异质性产生以及第一次命运预决定的表观机制，为胚胎发育与细胞命运调控研究提供了一个新范式。该研究不仅为早期胚胎发育机制提供了全新认知，相关研究思路还可拓展至人类疾病（如肿瘤异质性产生的表观机制）和再生医学领域。

物理学院的孙庆丰团队在 Nature 杂志上发表了题目为Orbital hybridization in graphene-based artificial atoms的文章。该研究针对人造原子模拟真实原子构成物质过程中的问题，在石墨烯量子点体系首次提出并实现人造原子的轨道杂化，并发现二种起因根本不同的原子塌缩态和回音壁态之间发生杂化和重组，为人造物质开辟了一条途径。

物理学院的王剑威、龚旗煌团队在 Nature 杂志上发表了题目为Continuous-variable multipartite entanglement in an integrated microcomb的文章。团队在国际上首次实现了基于集成光量子芯片的连续变量簇态量子纠缠，这一突破性成果为光量子芯片的大规模扩展及其在量子计算、量子网络和量子信息等领域的应用奠定了重要基础。通过创新性地发展超低损耗的连续变量光量子芯片调控技术和多色相干泵浦与探测技术，研究团队成功在氮化硅集成频率梳微环腔的真空压缩频率超模上确定性地制备出多比特纠缠簇态，并实现了不同簇态纠缠结构的可重构调控。这一成果不仅解决了集成光量子芯片扩展性难题，还为未来更大尺度的量子纠缠与量子调控提供了新的技术路径。

膜蛋白是细胞膜的重要组成部分，广泛参与生长、发育和衰老过程中的各种生命活动。膜蛋白的生物合成和折叠对细胞功能至关重要，其功能障碍与诸多人类疾病紧密相关。该论文捕获了膜蛋白在细胞中以多肽链的形式被合成后，通过Sec通道进入细胞膜，并高效折叠成为有功能的膜蛋白的动态分子过程。揭示了Sec通道前所未知的精妙组织方式，改写了对Sec功能的传统认知，提出Sec不仅仅只是被动的“蛋白通道”，更发挥不可或缺的“分子伴侣”功能，利用多种分子机理帮助膜蛋白入膜折叠。研究结果第一次在分子水平揭示了膜蛋白转位与折叠的关系，提出“共转位折叠”的概念，为理解膜蛋白的生物合成提供了新的研究方向。

化学学院的马丁团队在 Science 杂志上发表了题目为Thermal catalytic reforming for hydrogen production with zero CO₂ emission的文章。该研究解决了乙醇重整制氢中二氧化碳排放高及选择性差的问题的问题。该工作设计了含高密度原子级分散的Pt和Ir物种的催化剂，在α-碳化钼上实现高选择性乙醇部分重整，在270℃实现高效制氢活性（331.3 mmol/h）和高乙酸选择性（84.5%）。这一工为零碳排放的可持续绿色制氢提供了科学基础。

生科院的李毓龙团队在 Nature 杂志上和David Julius等合作发表了题为Topological segregation of stress sensors along the gut crypt–villus axis的长文。该研究发现肠道存在一套精妙的“分区监测”系统以响应刺激：负责感知威胁的肠嗜铬细胞（EC细胞）如同分工明确的“哨兵”，隐窝中的EC细胞，通过TRPA1通道持续监测刺激物，平时低水平释放5-HT维持离子分泌，一旦刺激物突破黏液层防线，则启动“警报模式”，大量释放5-HT激活神经系统，引发保护性反应（如腹泻）；而绒毛中的EC细胞则通过TRPM2受体感知氧化胁迫，同时释放5-HT和ATP，传递危险信号至神经系统。

这项研究不仅开发了可实时观测肠道5-HT信号的荧光小鼠模型，为研究复杂器官的动态响应提供了新工具，更揭示了肠道精准区分正常刺激与病理损伤的机制。研究启示，维护肠道黏液层的完整性有助于预防食物过度刺激，针对TRPA1和TRPM2通道的药物研发也有望治疗化疗呕吐、肠易激综合征等疾病。

化学学院的马丁团队在 Nature 杂志上发表了题目为Shielding Pt/γ-Mo₂N by inert nano-overlays enables stable H₂ production的文章。该研究针对解决活性载体在催化过程中易失活的问题的问题，用惰性稀土氧化物纳米覆盖层部分屏蔽和分隔活性载体表面，制备出高效、高稳定性的甲醇重整制氢催化剂，从而减少贵金属消耗，提高催化剂寿命。这一策略为高效、稳定的制氢技术提供了全新思路。

这项工作给出了定义在整体函数域的有理连通簇的Colliot-Thélène猜想和其定义在有限域上的模型的整l-进制Tate猜想成立的充分条件。在二维时，田志宇验证了这些条件，从而在这个情形下证明了这一猜想。这是关于0维周群局部整体原理的一个重要进展。作为推论，这项工作证明了Brauer-Manin障碍是4次delPezzo曲面有理点的局部整体原理成立的唯一障碍。这一工作也为高维情形的证明提供了途径。

北京大学数学科学学院阳恩林团队

生命学院的魏文胜团队在 Nature 杂志上发表了题为 Precise modelling of mitochondrial diseases using optimized mitoBEs 的研究论文。该研究报道了新一代线粒体碱基编辑器 mitoBEs v2，并成功应用于构建线粒体疾病小鼠模型。研究团队利用优化后的 mitoBEs，高效建立了高突变频率的小鼠模型，这些模型展现出典型的疾病相关表型。此外，通过杂交实验，团队进一步获得了突变负荷达100% 且仅含单碱基突变的精准小鼠模型，为线粒体疾病研究提供了强有力的工具。

周欢萍团队提出了一种多碘化学策略成功制备了高质量的非合金化α-FAPbI₃钙钛矿薄膜，大幅改善了相应太阳能电池的稳定性。多碘离子作为钙钛矿中碘离子的“孪生兄弟”，具备与钙钛矿很强的相互作用能力，且容易在产生作用后以碘单质的形式逃逸出材料，从而有效辅助高质量、无外源离子残留的非合金α-FAPbI₃薄膜的沉积，解决了传统合金化策略中常见的相分离和热不稳定问题。基于此材料的钙钛矿太阳能电池达到了超过24%的光电转换效率，并在严苛高温环境下运行超过1000小时没有明显衰减。这项研究通过碘化学策略为钙钛矿光伏技术提供了兼具本征稳定和优异光电性能的组分解决方案，并为制备其他软离子晶格光电材料提供了全新调控思路。

基础医学院的徐成冉团队在 Cell 杂志上发表了题目为Spatiotemporal and genetic cell lineage tracing of endodermal organogenesis at single-cell resolution的文章。为了解析了早期内胚层分化过程，研究团队通过设计创新的遗传追踪编码，结合单细胞测序和高分辨率成像技术，全面绘制了内胚层器官发生的时空轨迹。研究团队发现大多数内胚层亚区具有多种发育潜能；肺、胃、肝、胰腺、小肠和大肠等器官均由多个亚区共同贡献，揭示了器官发生过程中广泛的多起源现象。随后，研究团队提出了混合型和拼接型两种器官空间分布模式并修正了经典的胰腺发育路径。该研究为经典的细胞分化模型提供了全新视角，这些发现为发育生物学领域的基本理论研究奠定了基础，并为再生医学中的器官再造和高级类器官模型开发提供了重要参考。

全球对高比能、长寿命电池的需求愈发强烈，而全固态电池具有较高的安全性与比能量，是未来车用动力电池领域的重要突破方向。其中，全固态锂硫电池由于其高比能量、较少的电解质副反应，及电池充电时不会发生释氧现象，因此具有更高安全性。然而全固态锂硫电池的倍率性能和循环寿命较差，如何让这类电池实现快速且稳定的全固态硫转化反应，是全球科学家共同面临的难题。北京大学材料科学与工程学院庞全全团队首次开发了一种新型硫代硼磷酸锂碘化物（LBPSI）固态电解质材料，并采用该材料研制出具有优异快充性能和超长循环寿命的全固态锂硫电池。该研究为发展高比能、高安全、低成本的下一代动力电池提供了一套新的技术方案。相关研究成果以《具有快速固固硫转化反应的全固态锂硫电池》为题在国际学术期刊《自然》上发表。

材料学院的周欢萍、张艳锋团队在 Science 杂志上发表了题目为Wafer-scale monolayer MoS₂ film integration for stable, efficient perovskite solar cells的文章。该研究将晶圆级单层二硫化钼薄膜集成到钙钛矿上、下界面，形成稳定异质结构，攻克钙钛矿太阳能电池效率与稳定性协同提升的难题。这种原子级“防护盾”既能阻断钙钛矿离子迁移，又能通过化学键稳定晶体结构并同步钝化表面缺陷。基于该技术，电池光电转换效率突破26.2%，并展现出优异的湿热、光照及运行稳定性，在极端条件下仍能长时间保持高效率，是迄今报道的最稳定钙钛矿太阳能电池之一。作为二维材料与软晶格半导体材料深度耦合的成功范例，该成果不仅为提升钙钛矿基光电器件性能提供了有效策略，还能拓展至其他高效稳定器件的构建，具有重要的科学意义与应用前景。

物理学院刘雄军团队在 Nature 杂志上发表了题为Two-dimensional non-Hermitian skin effect in an ultracold Fermi gas的文章。该研究针对团队长期耕耘的自旋轨道耦合超冷原子系统，开展高维开放量子体系和非厄米物理的实验探索，首次在自旋轨道耦合的开放量子多粒子系统中实现二维非厄米拓扑带，观测到二维趋肤效应、例外点和非厄米费米弧，相关结果可以进一步模拟高维（4+1维）弯曲空间等现象。工作为高维开放量子多体系统的新奇物理研究奠定基础。

2025年是“十四五”收官和“十五五”谋划的关键之年，北京大学把年度工作主题确定为“科技创新年”。北大官微推出#北大科技创新年专栏，聚焦“从0到1”的原始创新，记录“顶天立地”的成果转化；展现实验室里的思想激荡，追踪全球创新版图中的北大坐标。