龚旗煌院士揭秘光操控原理,赵进东院士解密蓝

作者: 国际学校  发布:2019-12-26

本网讯(学生记者沈双宏)11月14日,中国科学院院士龚旗煌做客珞珈讲坛第86讲暨第1期长江学术论坛,作题为《介观尺度下的光操控》的报告,揭秘了光在介于宏、微观之间状态时的操控原理。中国科学院院士、高等研究院院长朱玉贤主持。

本网讯(实习生詹佩)谈起化学,公众通常会联想到工业污染、废弃残渣等众矢之的。12月22日,中国科学院院士、复旦大学教授赵东元做客珞珈讲坛第92讲暨长江学术论坛第6期,在题为《多元视野中的化学》的演讲中,介绍化学在多个学科领域的应用,使听众对化学有了一个更加全面、立体的认识。

本网讯(学生记者孙翀)人在静止和跑步时,耗氧量相差很大,细胞内的线粒体通过维持氧含量的恒定,调节新陈代谢的平衡。因此,线粒体是生命体遗传、环境以及发育历程良好的预知物。科学家近年来发现的线粒体“超氧炫”(superoxideflashes)现象和细胞的衰老密切相关,为预测动物寿命提供了新的重要线索。

本网讯(实习生刘梦迪)5月11日,中国科学院院士、中国科学院水生生物研究所所长、北京大学教授赵进东做客珞珈讲坛,带来题为《长江流域淡水湖泊与蓝藻水华爆发机制》的报告。副校长李建成为其颁发珞珈讲坛纪念证书,高等研究院院长朱玉贤院士颁发长江学术论坛纪念牌。

龚旗煌从两种常见的光调控方式——电光开关和光开关的原理讲起。他指出,电光开关利用光的偏振性,通过改变电压获得不同的光信号,这种方法局限性较大。光开关是根据不同的光场照射光子晶体,使其折射率发生变化,从而选择性透过不同波长的光。伴随着现代纳米技术发展,光子晶体的出现,光开关取得了很大进展。

“化学是一门中心科学,与生命、材料、信息等科学有非常密切的联系,化学也是一门社会迫切需要的中心科学,与我们的衣、食、住(建材、家具)、行(汽车、道路)都有非常紧密的联系。”他提纲挈领地表明观点,“化学是研究化学反应的一门物质科学,通过化学可以创造财富与物质。”

11月26日,中国科学院院士程和平做客珞珈讲坛第88讲,作题为《线粒体超氧炫的发现与意义》的报告,与武大师生共同探秘超氧炫现象。中国科学院院士、高等研究院院长朱玉贤主持。

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针对光子晶体这一关键部件,他指出材料的选择十分重要。因为影响光子晶体性能的因素主要有两个:一是材料的非线性系数,二是照射光的光场强度。进而,他详细介绍了国内外对光子晶体的研究现状。“从液晶材料到无机半导体材料,科学家一直再尝试寻找一种材料来制造非线性系数大,响应速度快的光子晶体。”

赵东元介绍了一种具有特殊功能的新材料——有序介孔材料。该材料具有较大的比表面积,孔径均一、可调,具有维度有序等特点,在光化学、生物模拟、催化、分离以及功能材料等领域表现出重要的应用价值。进而,他图文并茂地介绍了介孔材料的制备方法,例如模板法、水热法、溶胶-凝胶法等。

程和平从发现(Discover),普遍性(Universality),机制(Mechanism),超氧炫与新陈代谢(Flashandmetabolism),超氧炫与衰老(Flashinaging),争论(Controversies)六个方面深入浅出地讲解了线粒体超氧炫现象的发现与意义。

“我国的水资源分布不均,较多地分布于长江流域,故水资源问题,也较多地出现于长江流域。”赵进东介绍,为追求经济发展,近年来,长江源头地区修筑了大量水坝,然而并非每座水坝都有兴建的价值。他呼吁停止盲目兴水利工程,考虑环保问题与资源养护。

龚旗煌和他的团队在该研究领域取得了显著的成果。据介绍,他们首先尝试用有机高分子材料聚苯乙烯来制造光子晶体,后来将C153分子掺加到聚苯乙烯中得到复合高分子材料,大大地改善了光子晶体的性能。团队研究发现,在聚苯乙烯中添加适量的金属纳米颗粒也能够提高光子晶体的非线性系数。

围绕模板法,赵东元做进一步解释。其研究团队采用两亲性表面活性剂模板法,合成高度有序介孔酚醛树脂聚合物,经碳化后得到具有相互贯穿骨架结构的、高度有序的介孔聚合物/氧化硅和介孔碳/氧化硅纳米复合材料;基于溶剂挥发诱导自组装和水相协同自组装法,开发了两种规模合成方法,得到公斤级有序介孔碳材料,并用于催化、电化学超级电容器和水处理。

线粒体是几乎所有真核细胞都具备的一种独特的细胞器,是细胞进行有氧呼吸的主要场所,负责制造能量,因此也被称为细胞的“动力车间”。除为细胞供能外,线粒体还参与诸如细胞分化,细胞信息传递和细胞凋亡等过程,并拥有调控细胞生长和细胞周期的能力。

赵进东认为,由于过度的经济开发和水利建设带来的资源耗竭与水污染,长江流域现今面临着严重的生态环境问题:淡水生物多样性遭到破坏,流域生态环境严重破坏,水质和长江鱼苗资源下降严重,水体植被消失,湖泊富营养化发展迅猛。他指出,目前已发生和具备富营养化发生条件的湖泊面积共达14000多平方公里,近3/4的湖泊已达富营养化程度,占总湖泊面积的2/3。“其中,太湖、巢湖、滇池等湖泊蓝藻频发,尤其2007年,堪称‘蓝藻之年’。”

互动环节,同学们踊跃提问,龚旗煌详细作答。讲座后,副校长李斐、朱玉贤分别为其颁发了珞珈讲坛纪念牌和“长江学术论坛”纪念牌。

讲座结束后,高等研究院院长朱玉贤院士授予赵东元“珞珈讲坛”、“长江学术论坛”纪念牌。

线粒体超氧炫现象究竟是什么呢?2008年,程和平和他的研究团队发明了用于实时、原位探测线粒体定位的超氧荧光探针,记录了细胞内单个线粒体中超氧信号的瞬时爆发现象,将之命名为“超氧炫”现象。这个新发现引起了他们的研究兴趣,通过更多、更广的实验探究,他们在超氧炫现象的普遍性和机制上取得了重大发现。

赵进东深入地讲解了水华蓝藻的细胞结构、在地球生物圈中的影响和意义,以及其大规模生长可能对生态环境造成的严重后果。“解决湖泊富营养化的生态安全问题,已迫在眉睫。”

lbj818.com ,龚旗煌院士揭秘光操控原理,赵进东院士解密蓝藻水华。龚旗煌,北京大学长江特聘教授,人工微结构和介观物理国家重点实验室主任。国家973项目首席科学家和国家基金委创新研究群体负责人,美国光学学会会士和英国物理学会会士,中国光学学会副理事长兼秘书长,中国物理学会常务理事兼国际交流委员会主任。主要研究领域为介观光学及超快光物理,以第一完成人获国家自然科学二等奖、北京市科技一等奖、王大珩光学奖和饶毓泰物理奖等奖励。

赵东元,复旦大学化学系教授,2000年入选教育部长江“特聘教授”。他还是世界科学院院士。在国际重要刊物上发表SCI论文560余篇,申请中国发明专利45项,授权39项。论文被引用4.8万次。国际ISI Web of Science公司将他列为近十年100名引用率最高的化学家之一。

超氧炫与新陈代谢之间有着密切的联系。程和平指出,就像压力锅有安全阀一样,线粒体的“超氧炫”现象就是细胞代谢的安全阀,控制细胞内新陈代谢,使新陈代谢底物与产物(如ADP与ATP)维持在一定的平衡状态。线粒体在生命的衰老过程中是非常重要的,通过研究在衰老过程中“超氧炫”现象的发生频率,为预测寿命提供了一种有效的方式。

赵进东介绍,蓝藻的大规模生长,意味着该水域的污染已到了较为严重的程度,“蓝藻的危害,不仅表现在使当地水环境不安全,居民因体内微囊藻毒素累积而多发肝病,威胁人类的生命健康,还会对该水域的其他植物生长构成严重威胁,对当地生态环境造成极其恶劣的影响。“蓝藻水华的预防治理,归根结底,还需要人类加强对水环境的保护和治理,不要因急于一时的经济发展,使生态平衡难以为继。”

据了解,长江学术论坛是高等研究院主办的一个顶尖的学术交流平台,定期邀请国内外知名学者来校做学术交流报告,介绍国内外相关领域的最新研究成果。相对于珞珈讲坛,长江学术论坛面向特定研究领域,更加注重学术性和专业性。

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经历一场酣畅淋漓的头脑风暴后,程和平与学生互动交流,他对学生的提问一一做出细致的回答。对于有些问题,他表示研究还在继续,也希望武大的学生能够依据兴趣做些尝试。

“很多人以为是蓝藻使水质变坏,其实是水质受到严重污染,导致蓝藻的生长,它并不是水污染诞生的罪魁祸首。”在阐述完蓝藻的形成原理及危害后,赵进东又将对蓝藻的探究引入一个新方向:“蓝藻是一种神奇的藻类,它分解出的氢离子与氧离子,对数十亿年前地球的氧化有着重要意义,是唯一一个生物改变地球的实例。

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(供图:李辉、邢知博 编辑:严航)

讲座后,科学技术发展研究院院长李平湘、朱玉贤分别为他颁发珞珈讲坛纪念牌和长江学术论坛纪念牌。

赵进东说,近年来,中科院水生所一直在思考,是否可以变害为利。目前已经开始相关研究,比如从蓝藻中生成纤维素等。

(摄影:梁峻滔 编辑:严航)

程和平,曾任美国NIH老年研究所心血管科学实验室钙信号研究室主任,资深研究员,现供职于北京大学分子医学研究所钙信号研究室主任。1998年获国家杰出青年基金;2000年获聘教育部长江特聘教授;2007年,程和平担任首席科学家,获得科技部973项目“心脏的重大基础和疾病机理研究”;2013年12月,增选为中国科学院院士。

赵进东,中国科学院院士、发展中国家科学院院士,植物生理学及藻类学家。北京大学生命科学学院教授,中国科学院水生生物研究所所长,第十一届、十二届全国政协委员。他长期从事藻类生物学研究,对蓝藻细胞分化和格式形成系统研究,揭示了钙结合蛋白和钙离子信号在蓝藻细胞分化中起到的重要调控作用。对蓝藻光合作用中光能吸收蛋白复合体的结构与功能开展了系统研究,对揭示蓝藻吸收光能向光合作用反应中心传递的途径和调控方式有重要贡献。

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(摄影:刘梦迪 编辑:付晓歌)

(摄影:彭苏编辑:严航)

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