12月16日，陈嘉庚科学奖基金会公布2022年度陈嘉庚科学奖获奖项目和陈嘉庚青年科学奖获奖人名单，中科院理化所江雷院士荣获2022年度陈嘉庚科学奖（化学科学奖）。
　　江雷院士获奖项目为《仿生超浸润界面材料体系》。在基础研究方面，从1998年开始，江雷研究员通过研究荷叶表面的超疏水性和动物角膜的超亲水性，发现静态超浸润的基本原理是微纳米结构和表面能的协同效应控制表面界的超浸润性。通过实验确定液体亲疏本征阈值，修正杨氏方程关于所有液体的亲疏界限，提出表面超亲超疏在纳米结构上的转变点为液体亲疏界限。在静态超浸润研究的基础上，通过研究多种生物的动态超浸润特性，例如水黾腿、蜘蛛丝和仙人掌表面的锥形微结构以及离子通道的内锥微结构都具有对微流体的定向驱动能力，提出动态超浸润微液滴驱动基本原理是化学组成梯度、粗糙梯度、曲率梯度等调控流体输运的方向。通过学习自然，他建立了包括64个组合方案的超浸润界面材料体系，并拓展到不同压力和温度范围的各种液体体系，引领并推动了该领域在全球的发展。发表论文数呈现逐年显著上升趋势，截至2021年，发表论文总共超过23000篇。目前为止，世界上共有94个国家、超过1400个研究单位从事超浸润领域的研究。在应用方面，十余项超浸润界面材料体系方案应用于能源领域（浓差发电、高效传热）、健康领域（癌症检测、医用导管）、资源领域（淡水采集、石油增采）、国防领域（兵器自洁、高温抗粘附）、环境领域（油水／乳液／染料分离、农药增效）、材料领域（微加工技术及制备技术）、化工领域（高效高选择性催化体系）。目前已有授权专利70余项，其中一些专利已经实现了技术转化。2021年，超浸润性技术入选IUPAC化学领域十大新兴技术。
　　 获奖人简介：
　　江雷，1965年3月生于吉林长春。1987年毕业于吉林大学物理系固体物理专业，1990年在该校化学系物理化学专业获硕士学位。1992-1994年作为中日联合培养的博士生在日本东京大学留学，回国获博士学位。1994-1996年在日本东京大学做博士后。1996-1999年在日本神奈川科学院任研究员。1999-2015年，中国科学院化学研究所研究员；2015年至今，中国科学院理化技术研究所研究员；2008-2019年，兼任北京航空航天大学化学学院院长。2009年当选中国科学院院士；2012年当选为第三世界科学院院士；2016年当选美国工程院外籍院士；2022年当选澳大利亚科学院外籍院士。
　　主要学术贡献为通过学习自然，建立了超浸润界面材料及超浸润界面化学体系，引领并推动了该领域在全球的发展，成功实现了多项成果的技术转化。迄今发表SCI论文800余篇，总被引171000余次，H因子为193。担任国内外多个学术期刊的编委和顾问编委。获得奖项包括：2011年获得第三世界科学院化学奖；2013年获得何梁何利科学技术奖；2014年度中国科学院杰出科技成就奖；2014年作为中国大陆首位获奖人获得美国材料学会奖励“MRS Mid-Career Researcher Award”；2016年获联合国教科文组织纳米科学与纳米技术发展贡献奖；同年获得日经亚洲奖；2017年德国洪堡研究奖；2018年获得求是杰出科学家奖；纳米研究奖；2020年获ACS Nano Lectureship Award。

2022年5月26日，澳大利亚科学院公布新增22名院士名单和2名外籍院士名单，中国科学院理化技术研究所江雷研究员当选为2022年澳大利亚科学院外籍院士。澳大利亚科学院院士是澳大利亚最高学术荣誉之一，经过严格的评估程序后由科学院同行选举产生，以期表彰其在各自科学领域所做出的突破性研究。自1954年创立以来，澳大利亚科学院目前共选出34名外籍院士，其中中国人仅有三名。
　　江雷研究员毕业于吉林大学，2009年当选中国科学院院士，2012年当选第三世界科学院院士，2016年当选美国工程院外籍院士。主要学术贡献为通过学习自然，建立了超浸润界面材料及超浸润界面化学体系，引领并推动了该领域在全球的发展，成功实现了多项成果的技术转化。

2022年3月9日，Nature增刊Nature Index遴选2015-2020年自然指数五强国家（美国、中国、德国、英国、日本）的五名杰出科学家代表，对他们的工作以“Game changers”为题进行了专题评述报导。中科院院士、中科院理化所江雷研究员作为中国代表入选。
　　据Nature Index统计，中国在化学、物理科学领域的贡献份额居全球首位。Nature根据国际上最具影响力的82种自然科学类期刊指出，江雷研究员是2015-2020年期间在仿生、纳米材料领域世界最具影响力的作者。在基础研究方面，从1998年开始，他通过研究荷叶表面的超疏水性（Adv. Mater., 2002, 14, 1857）和动物角膜的超亲水性（Adv. Mater., 2021, 33, 2007152），发现静态超浸润的基本原理是微纳米结构和表面能的协同效应控制表面界的超浸润性。通过实验确定液体亲疏本征阈值（Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 127, 14945），修正杨氏方程关于所有液体的亲疏界限，提出表面超亲超疏在纳米结构上的转变点为液体亲疏界限。在静态超浸润研究的基础上，通过研究多种生物的动态超浸润特性，例如水黾腿（Nature, 2004, 432, 36），蜘蛛丝（Nature, 2010, 463, 640）和仙人掌（Nat. Commun., 2012, 3, 1247）表面的锥形微结构以及离子通道（Adv. Mater., 2016, 28, 3345）的内锥微结构都具有对微流体的定向驱动能力，提出动态超浸润微液滴驱动基本原理是化学组成梯度、粗糙梯度、曲率梯度等调控流体输运的方向。通过学习自然，他建立了包括64个组合方案的超浸润界面材料体系（Nat. Rev. Mater., 2017, 2, 17036），并拓展到不同压力和温度范围的各种液体体系（J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 1727），引领并推动了该领域在全球的发展。

图1. 64个组合方案的超浸润界面材料体系以及拓展到不同压力和温度范围的各种液体体系，其中十余项超浸润界面材料体系方案应用于能源、健康、资源、环境、材料、化工等领域 　　   

　　从江雷研究员1998年回国组建课题组开展独立原创性工作以来，共发表SCI论文800余篇，被引用151000余次，H因子为183（Google Scholar数据）。仿生超浸润领域引起了国际范围内的研究热潮，发表论文数呈现逐年显著上升趋势，截至2021年，发表论文总共超过23000篇。目前为止，世界上共有94个国家、超过1400个研究单位从事超浸润领域的研究。在应用方面，十余项超浸润界面材料体系方案应用于能源领域（浓差发电、高效传热）、健康领域（癌症检测、医用导管）、资源领域（淡水采集、石油增采）、环境领域（油水／乳液／染料分离、农药增效）、材料领域（微加工技术及制备技术）、化工领域（高效高选择性催化体系）。目前已有授权专利70余项，其中一些专利已经实现了技术转化。2021年，超浸润性技术入选IUPAC化学领域十大新兴技术。  

图2. 超浸润性技术入选2021年IUPAC化学领域十大新兴技术   

　　自2020年以来，江雷研究员的研究领域集中在动态超润湿性。他试图回答生命科学中一个非常重要的问题，即生命体系是如何实现超低能耗的高效能量转换、信息传输和物质合成？通过提出在纳米通道（例如，离子、分子通道）中应该存在一种超低阻抗的物质传输的观点进行解释，其中离子或分子的定向集团运动是一个必要条件，而不是传统的扩散运动。离子和分子的定向集团运动被认为是离子/分子超流体（CCS Chem., 2021, 3, 1258）。离子/分子超流形成的驱动力需要两个必要条件：（1）离子或分子被限域在一定的距离内，例如，约两倍离子德拜长度（2λD），或两倍分子范德华平衡距离（2d0）。（2）当粒子的吸引势能（E0）大于热噪声（kBTc）时，可以形成离子/分子超流体。并总结了电子超导、原子超流与离子/分子超流的共性，尝试推导出了在环境温度下离子/分子超流量子态的统一方程（Nano Res., 2022, https://doi.org/10.1007/s12274-022-4121-0）。  

图3. 离子/分子超流形成的驱动力以及在环境温度下离子/分子超流量子态的唯象表达式  

　　离子超流体概念的提出同时也促进了对生物体系实现超低能耗能量转换和信息传输的理解。鳗鱼发电时身体的摆动和心脏复苏过程表明能量从机械能转换为电能时，机械调制可能导致离子的集团运动，即离子相干共振的宏观量子态。并进一步提出，离子通道的宏观量子态可能是神经信息的载体（Sci. China Mater., 2020, 63, 167; Sci. China Mater., 2021, 64, 2572）。在生物离子通道体系中，离子在离子通道流动的过程中可以发射具有特征频率的电磁波，而环境场(如脑电波)能够将各种离子通道调制为相干共振态，即离子通道的宏观量子态。  

图4.离子/分子超流体的研究将为理解生命体系超低能耗的高效能量转换、信息传输和物质合成提供新的思路，推动神经科学和脑科学的发展，发展量子离子学技术，开发未来化学化工反应器

　　通过分子超流体概念的提出也为研究生物体系的超低能耗化学合成提供了新的思路。研究表明，ATP分解为ADP释放频率约为34太赫兹的光子，并进一步驱动DNA聚合酶纳米腔中的DNA聚合（Nano Res., 2021, 14, 40）。提出光化学（中远红外）反应可能是高效生物合成的驱动力（Nano Res., 2021, 14, 4367），并提出中远红外多光子共振驱动的量子化合成的设计，通过构建具有不同微孔结构的膜反应器，以实现低能耗的高效合成（Chem. Sci., 2020, 11, 10035）。离子/分子超流的研究，将推动神经科学和脑科学的发展，发展量子离子学技术，开发具有高通量、高选择性和低能耗的未来化学化工反应器，并将产生一系列颠覆性技术。  
　　原文链接：https://www.nature.com/articles/d41586-022-00572-y  

海水和河水之间的渗透压差是一种很有前景的可再生能源，当前的渗透能转换过程功率输出十分有限，主要是没有专门用于渗透能转换的高性能的离子选择性透过膜。具有可控离子传输行为的纳米流体通道能够实现高性能的反向电渗析，促进对可再生渗透能的高效捕获。

　　近日，中科院理化所仿生智能界面科学中心江雷、闻利平等系统地总结了基于纳流体的渗透能量转换技术：详细讲述了该领域的发展历史，比较了纳米流体通道膜相对于商业离子交换膜在结构和功能上的优点；介绍了两种典型的渗透能量转换装置，并从热力学分析了其能量转换过程以及电解质种类的影响；从有无表面可离子化基团的角度，讲述了材料在水中的若干种典型带电机制，并进一步介绍了可以实现高性能渗透能量转换的若干先进膜结构，即离子二极管膜、具有三维界面膜、插层膜、多层膜、离子电缆膜以及界面生长膜；阐述了可以有效降低膜阻抗，促进渗透能量转换的几种典型策略；介绍了与纳米流体膜相关的其他能量转换体系，即光电转换、液压电转换、热电转换和热渗透能量转换；反向电渗析膜堆由多层的阳离子/阴离子选择性膜以及浓缩/稀释的电解质溶液构成。研究人员进一步介绍了传统离子交换膜反向电渗析膜堆与其他技术的耦合联用，如脱盐、电化学水裂解、光电化学水裂解、微生物电解池和微生物燃料电池等，可能会为这些技术带来革命；最后，从基础和应用的角度分别对该领域进行了展望。
　　相关综述论文以Nanofluidics for osmotic energy conversion为题发表于Nature Reviews Materials上。


　　论文链接  ： https://doi.org/10.1038/s41578-021-00300-4

现今，能源问题成为人类社会亟待解决的重大问题。众所周知，人类赖以生存的化石能源正日益枯竭，化石能源使用过程中产生的有害物质也在破坏着生态环境。解决该问题的绝佳途径是寻找可替代的新能源。蓝色能源，又称海洋能，是一种蕴藏于海洋中的可再生能源，利用淡水和咸水交汇实现发电。1954年，Pattle发现当海水与河流汇合时，会产生巨大能量。1975年，Loeb将盐度差能提取技术和选择性渗透膜相结合。

       为了捕获盐度差异所产生的巨大能量，通常采用压力延迟渗透（pressure-retarded osmosis，PRO）和反向电渗析（reverse electrodialysis，RED）这两种最常见且具有工业化前景的盐差能转化技术，两种技术都以膜科学为基础。PRO技术使用半渗透膜，膜两侧溶液存在盐度差异，当水从稀溶液进入浓溶液时，薄膜两侧的化学势能达到平衡，水的机械能可转化为电能。RED技术使用离子交换膜，利用离子在膜两侧的浓度差，使离子在薄膜上定向迁移，可将化学能直接转换为电能。近日，中科院理化所江雷院士团队在Cell Press旗下Joule 期刊Future Energy栏目上发表了一篇题为“Bioinspired Nanoporous Membrane for Salinity Gradient Energy Harvesting”的文章，主要讨论了RED技术的发展现状和趋势。

2020年9月11日，中国化学会仿生材料化学专业委员会（以下简称“委员会”）成立大会在线上正式召开，来自全国高校、科研院所的40余位代表参会。
       中国化学会姚建年理事长出席会议并致辞。他指出：中国化学会积极响应国家建设科技强国的号召，倡导中国化学的主动转型。学科/专业委员会是中国化学会的分支机构，是学会的重要组成部分，是学会开展学术交流、国际合作、科学普及、继续教育等工作最主要的抓手。新成立的仿生材料化学专业委员会作为中国化学会第31个专业委员会，希望以委员会建立为新的起点，推动仿生材料化学领域更加快速蓬勃发展，为国民经济和社会发展提供持续性的支撑。
       经委员会委员无记名投票表决，中国科学院理化技术研究所江雷院士当选首届主任委员，中国科学技术大学俞书宏院士、中国科学院兰州化学物理研究所周峰研究员、中国科学院理化技术研究所王树涛研究员当选为副主任委员，首届委员会委员共47人。
       选举结束后，新当选主任江雷院士提出委员会工作计划，委员们进行了研讨。江雷表示：仿生材料化学是新兴的交叉学科方向，包括仿生结构材料、仿生界面材料、仿生界面化学等研究方向，国内的研究水平已经进入国际领先的位置，该领域的科技工作者更要勇于去研究根本性科学问题。随后召开的首届委员会会议上，新当选委员们纷纷在学术交流品牌的建立、科普的重要性、学术奖励的设立等方面对委员会的发展提出了建议。
       中国化学会仿生材料化学专业委员会于2019年4月20日由中国化学会第30届理事会第一次常务理事会批准筹建，任期至2022年，与本届理事会同步。

北京航空航天大学化学与环境学院院长江雷教授近日加入英国皇家化学会期刊 Materials Horizons 编委会，成为该期刊编辑委员会成员。  该刊是材料科学领域的领导性期刊，发表高质量、高创新性的研究成果。该期刊侧重于原创性研究，强调所发表的论文要提出新的概念或新的思维方式（概念上的进展），而不是以报道技术方面的进展为主。当然，在概念上未有创新但实现了突破性进展的杰出工作（例如材料性能突破已有纪录）也有被发表的机会。另外，该刊要求所发表的论文能引起材料科学各领域读者的广泛兴趣。

2月25日，ACS Nano杂志宣布了2020年ACS Nano Lectureship Award获奖者名单，理化所江雷院士入选，成为亚太地区唯一获奖人，官方给予的颁奖词为“江雷研究员在理解和合成仿生纳米材料领域持续引领世界前沿发展，他极富创造力，并以其富有洞察力和幽默的演讲而闻名”。据悉，江雷院士将受邀在今年5月法国斯特拉斯堡举行的欧洲材料研究协会会议上发表获奖报告。
ACS Nano Lectureship Awards是由美国化学学会（American Chemical Society, ACS）主办的ACS Nano杂志发起的奖项。该奖项创立于2012年，每年评选一次，分别在美洲、欧洲/中东/非洲、亚洲/太平洋地区遴选一名获奖人，奖励全世界为纳米科学技术领域做出卓越贡献的学者。
江雷院士是无机化学家，中国科学院院士、美国工程院外籍院士、第三世界科学院院士。他在仿生界面研究领域取得一系列杰出成就，在世界范围内持续引领该学科的发展，并多次获得重要国际奖励，包括德国洪堡研究奖（2017），联合国教科文组织纳米科学与纳米技术发展贡献奖（2016），日经亚洲奖（2016），美国材料学会MRS Mid-Career Researcher Award（2014），第三世界科学院化学奖（2011）。

10月17日上午，西安交大材料学院周惠久论坛暨大手拉小手活动在成功举行。中国科学院院士、发展中国家科学院院士、美国国家工程院外籍院士江雷以“原创科研选题的三个境界和八个层面”为主题开展精彩报告。本次报告会设立创新港第一分会场和仲英楼第二分会场，两地师生无缝连接，共享学术盛宴。金属材料强度国家重点实验室副主任李长久教授，材料学院马伟教授及师生近两百人参加报告会。报告会由材料学院副院长马飞教授主持。


作为著名无机化学家、纳米材料专家，江院士结合自己的亲身科研经历与科研感悟，以中国传统哲学“知天命，守本分”为切入点，以毛主席思想中“有所发现”“有所发明”和“有所创造”总结了科学研究的三个境界,并用幽默风趣的语言逐条阐释了原创科学研究的八个层面，尤其强调要依据“3×8矩阵”检验自己研究课题的创新性，引起了全体师生的强烈反响。江院士认为科研人员首先应该知道自己该干什么，要知进知退知止，对于科学家来说就是要做到两件事，第一是发现一个问题，第二是解决这个问题。对于如何选择研究方向的问题，他给大家提出三点建议：正奇相生、奇正转换，道法自然和实事求是。

8月12日，国家自然科学基金委副主任谢心澄院士、化学科学部常务副主任陈拥军和专家组组长李灿院士等一行20人赴理化所考察“仿生超浸润界面材料与界面化学”基础科学中心项目。项目组江雷院士、闻利平研究员、王毅琳研究员、靳健教授、封心建教授参加会议。理化所所长张丽萍、副所长王雪松，化学所副所长范青华等18位依托单位及合作单位管理部门代表出席会议。会议由基金委化学科学学部常务副主任陈拥军主持，专家组组长李灿院士组织现场考察。
　　化学科学学部陈拥军常务副主任首先对基础科学中心的背景和意义做了介绍，指出基础科学中心项目旨在集中和整合国内优势科研资源，瞄准国际科学前沿，超前部署，充分发挥科学基金制的优势和特色，依靠高水平学术带头人，吸引和凝聚优秀科技人才，着力推动学科深度交叉融合，相对长期稳定地支持科研人员潜心研究和探索，致力科学前沿突破，产出一批国际领先水平的原创成果，抢占国际科学发展的制高点，形成具有重要国际影响的学术高地。基金委副主任谢心澄院士表示，“仿生超浸润界面材料与界面化学”基础科学中心项目意义非凡，相信研究团队可做出符合基础科学中心项目定位的原创成果。
　　理化所所长张丽萍致欢迎词，代表依托单位感谢基金委的大力支持，表示会全力支持该项目的实施，并相信科学中心能够取得令国家、基金委满意的成果。
　　基金委领导及专家组认真听取了江雷院士的项目汇报并进行了热烈讨论。随后基础科学中心负责人、项目骨干成员、依托单位及合作单位管理部门人员进行了分组访谈，就团队现状及科研氛围、研究工作基础及交叉融合情况、科研条件及保障待遇、依托单位承诺的相关条件落实情况等进行了深入探讨。专家组还对仿生材料与界面科学实验室进行了实地考察。
　　专家组经过讨论，高度肯定了本基础科学中心项目的实施基础以及保障条件，一致认为该项目符合国家自然科学基金委员会基础科学研究中心项目的定位和要求，建议立项启动。

江雷院士和张锡奇副研究员在Nanoscale Horizons (Nanoscale Horiz., 2019, DOI: 10.1039/C9NH00214F)上发表了题为“Quantum-confined ion superfluid”的文章，介绍了量子限域超流体领域的最新研究进展，包括量子限域超流体的概念及其在化学和生物领域中的应用，并对其适用范围和局限性进行讨论。文章在展望中指出，量子限域超流体概念作为对传统理论的挑战，将极大地促进纳米限域化学反应和纳米材料合成的发展，拓展纳米通道（甚至是亚纳米通道）的应用；并将开辟量子离子学的新领域，颠覆对神经科学和脑科学中神经信号传输等问题的理解，拓展生物物理、生物信息学以及生物医学等学科的发展，挑战传统的物质波理论等。论文第一作者是江雷院士团队的博士后郝雨薇，相关工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委和高等学校学科创新引智计划的大力支持。

  论文链接：

  https://doi.org/10.1007/s40843-018-9289-2

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201804508

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admi.201900104

  https://doi.org/10.1007/s12274-019-2281-3

  https://doi.org/10.1039/C9NH00214F

中科院理化所江雷院士团队通过利用固体表面浸润性原理，将银纳米粒子溶液形成取向性液桥，再通过溶剂挥发制备出大面积规整的银粒子纳米线，在此基础上通过二次去浸润过程，将聚合物包覆在银粒子纳米线表面，制备一维同轴复合型纳米线阵列。当外层聚合物接触有机气体时发生溶胀现象，导致聚合物链对内层银粒子产生挤压，使纳米线的整体导电性下降。不同有机气体引起纳米线导电性下降的程度存在差异，从而实现对不同有机气体的检测。

图1基于浸润性原理，利用二次去浸润方法制备一维银粒子/聚合物复合纳米线阵列的方法及其对有机气体检测的原理

  所制备的一维检测器元件具有良好的有机气体检测性能，检测器在响应时间、可擦除性、检测范围等方面均具有优异性能，其最低检测限可以达到0.5ppm级别。在此基础上通过利用不同种类的十种商用高分子材料分别作为包覆外层，制备出十种不同银粒子/聚合物复合纳米线阵列作为检测元件，利用这些元件对甲醇、乙醇、苯、甲苯、正己烷和丙酮等有机气体进行检测，并将将数据进行主成分分析，证明利用这十种检测元件可以精准区分每一种气体，从而构成一个完整的气体识别检测器。

  在上述工作基础上，团队首次通过调整聚合物的侧链结构来实现对性质相似有机气体的精确检测。团队合成出具有不同侧链结构的聚醚砜材料（PES-R），并将其分别作为包覆层构建出不同的银粒子/聚合物复合纳米线阵列，实现对甲醇和乙醇的区分。利用相似相容原理以及通过汉森溶度参数进行理论计算，可以确定出对甲醇和乙醇区分度最高的聚合物结构，从而利用这种聚合物制备检测器元件实现对甲醇和乙醇混合气体中各组分具体含量的精确识别。

  以上成果发表在Small（Small, 2019）上。论文第一作者为中科院理化所博士后姜翔宇，通讯作者为中科院理化所江雷院士、张锡奇副研究员和吴雨辰博士。

  论文链接：https://doi.org/10.1002/smll.201900590

高强Janus三维多孔膜成为“蓝色能源”的高效捕手

　随着当今世界的快速发展，能源已经成为人类社会赖以生存和发展的基础。然而传统的化石能源至今仍存在着不可持续、生态破坏等诸多问题。开发利用新型的可持续发展的清洁能源势在必行，是世界发展的共同议题。

　　海水中蕴藏着巨大的能量，又称“蓝色能源”，盐差能就是其中典型的一种，广泛存在于江河的入海处。早在1954年，R.E Pattle教授就预言，当海水和淡水在界面混合时，由于盐度不同，海水对于淡水存在渗透压以及稀释热、吸收热、浓淡电位差等浓度差能，且该能量可以被收集及转化。目前地球上存在着26亿千瓦可利用的盐差能，被认为是一种极其有利用前景的蓝色能源。

　　中国科学院院士、中国科学院理化技术研究所研究员江雷团队在盐差发电方面开展了系列工作，近日，团队成员周亚红与吉林大学化学学院特塑中心教授姜振华团队合作，通过分子功能性精确设计，制备了一系列表面电荷极性/电荷密度可调的功能化聚芳醚的离子型聚合物。基于此，该类聚合物制备了系列Janus三维纳米多孔膜，并将其利用于浓差发电，在50倍浓度梯度条件下实现了2.66 W/m2的功率密度，并在500倍浓度梯度下实现了5.1 W/m2的高功率密度。通过多级膜集联，可以驱动小型电器等正常工作。这一研究成果以Unique Ion-Rectification in Hypersaline Environment: A High-Performance and Sustainable Power Generator System 为题在线发表于《科学进展》（Science Advances，DOI:10.1126/sciadv.aau1665)。

　　论文发表后，该工作被Science 杂志社作为亮点进行报道，国内外多家媒体也对此工作进行了报道，他们认为该研究推进了在盐差发电领域对于限域空间内离子传输的基本理解，拓宽了功能化特种工程高分子的应用前景，为设计和制备新型、高效的可持续清洁能源器件奠定了基础。

　　论文链接

Janus膜的制备和结构示意图

　理化所发表纳米通道浸润性与应用综述文章

纳米通道浸润性研究对于解决界面化学和流体力学中遗留的众多挑战性问题至关重要，并广泛应用于物质传输、纳米限域催化、限域化学反应、纳米材料制备、能量储存和转化、液体分离等领域。纳米通道的尺寸是影响液体浸润性的关键因素，当通道直径小于10纳米时，通道内液体由于限域效应出现非连续流体行为；当通道直径大于10 纳米时，通道为液体提供更大的受限空间，适用于液体传输和纳米材料制备。经过二十多年的发展，纳米通道浸润性研究仍面临许多挑战，其中最大的挑战是探索纳米通道中非连续流体的物理来源。随着纳米材料表征技术的进步，将为理解纳米限域流体浸润性的机理提供有力的实验证据。同时，分子动力学等理论模拟也将从理论上对实验结果提供支持。

　　近日，中国科学院院士、中国科学院理化技术研究所研究员江雷（通讯作者）、理化所副研究员张锡奇（第一作者）在《先进材料》（Advanced Materials）上，发表了题为Wettability and Applications of Nanochannels 的综述（Adv. Mater. 2018, 1804508）。文章首先介绍了江雷提出的“量子限域超流体”概念，并用于解释纳米通道中超快物质传输和非连续流体行为。随后，文章分别在理论和实验上总结了一维、二维和三维纳米通道浸润性，从分子模拟、液体浸润性、外部刺激（温度和电压）调控浸润性、熔体和液体浸润限域策略、液体传输和限域纳米材料制备等方面对纳米通道浸润性与应用进行论述。最后，文章在展望中指出，“量子限域超流体”概念将为理解纳米通道中非连续流体行为提供新思路，并将引发一场量子限域化学的革命。

　　相关工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委和高等学校学科创新引智计划的大力支持。

　　论文链接

纳米通道浸润性与应用

江雷/陈华伟Nat. Mater.：发现超快速水捕获和运输

在自然界中，有很多神奇的材料天然就具有微纳米结构，能够允许水的定向运输和捕获。陈华伟和江雷院士团队发现在瓶子草毛状体的表面，水的运输速度比在仙人掌脊柱和蜘蛛丝上的速度快三个数量级左右，这种优异的性能来源于瓶子草毛状体独特的多级次微通道结构。研究表明，具有两种不同高度类型的肋条规则地分布在毛状体锥体周围，其中两个相邻的高肋形成了包含1-5个低肋的大通道，低肋限定较小的基通道，导致产生了两种连续但不同的水输送模式。建模和实验测试表明，这种受生物启发的多级次微通道中的超快速水输送机制有望在微流体应用中发挥巨大的潜力。

Chen H, Ran T, Gan Y, et al. Ultrafastwater harvesting and transport in hierarchical microchannels[J]. Nature Materials, 2018.

DOI: 10.1038/s41563-018-0171-9

https://www.nature.com/articles/s41563-018-0171-9

2018年度“求是杰出科学家奖”获奖者江雷，2009年当选中国科学院院士，2012年当选为第三世界科学院院士，2016年当选美国工程院外籍院士。他通过师法自然，建立了超浸润界面材料及超浸润界面化学体系，引领并推动了该领域在全球的发展，成功实现了多项成果的技术转化。

江雷院士总结的“原创科研选题的八条原则”分别是：
1、教科书和文献上的东西不一定总是对的
2、以往的科学研究遗留的挑战
3、总结前人或自己的研究成果，提出普适规律
4、研制新功能仪器
5、解决人民生活/国民经济/国防建设重大需求的关键技术
6、科学研究过程中偶然发现
7、探索新理论方法，即现有实验无法探测的物理化学过程的理论解释方法
8、学习自然是原创科研的必由之路


那么如何能够做到“原创”呢？答案很简单——怀疑精神。柏拉图曾说过，“怀疑和质问我们所确信的一切事物过程，并尝试用这种方法来揭示真理”。齐白石也说过“学我者生，似我者死”。江雷院士还举了一些实际的科研工作为例，来强调怀疑谨慎对科学的重要性。小希深以为然。没有怀疑，就没有独立的思辨；没有独立的思辨，就没有突破和创造；如果科学少了突破和创造，那就是一潭死水，进步也就无从谈起。


有了怀疑精神，有了自己的想法，江雷院士认为还要能够“寻找一句属于自己的话，这句话具有独特性和社会性”。换句话说，要为我们的原创工作“贴标签”。小希也觉得这是独立开展科研工作所必不可少的。如果圈子里的人一看到相关的工作，头一个就能想起你来，那就代表大家都认你这个“标签”，也就代表你已经获得了相当的“江湖地位”。


说实话，估计这些道理和原则人人都知道，但怎么把这些道理和原则用到实际的科研工作中去呢？江雷院士认为，科研“要向自然学习，道法自然”。纵观江雷院士的研究经历，可以发现“道法自然”四个字一直贯穿其中。这次他所获得的“中国化学会化学贡献奖”，原因也是基于仿生原理建立和发展的超浸润界面科学体系。


那么学习自然的最高境界是什么呢？江雷院士说，答案是“无中生有”。Magritte Rene（1898-1967），20世纪杰出的超现实主义画家，传说中可以看着蛋画鸟。江雷院士笑称自己技高一筹，桌子上放个蛋，不用看就可以画鸟——这就叫“无中生有”。

江雷院士团队Angew. Chem. Int. Ed.：智能DNA水凝胶高离子电流纳米通道及其可调节选择性的离子传输

离子分布调控在生物转变中是十分必要的，例如维持细胞的离子平衡，信号转导以及能量采集。纳米通道门控机制可以通过各种触发物质来实现离子分布的调控，如PH、电压、温度以及光等的刺激都能实现控制离子或分子在人工离子通道中的传输及分布。近年来DNA纳米技术发展迅速，特别是核酸在外界刺激下的可逆转变响应及其丰富的刺激源，使DNA纳米技术十分适用于离子通道门控机制的实现。然而，目前的DNA门控纳米通道由于在单层离子通道结构中的DNA矩阵数量较少以及离子通道的维度小受到传输选择性（整流比）和效率（离子电流）的限制。此外，在现有的DNA纳米通道中，阴阳离子传输的方向并不能得到控制。因此，为了提高DNA纳米通道中离子传输能力，可重构的DNA结构设计是必要的。

近日，中科院理化所&化学所江雷院士及Tian Ye，I. Willner首次开发了基于智能DNA水凝胶刺激响应的离子通道。不同于其他单层纳米通道中的响应分子，DNA水凝胶具有空间负电荷的三维网络结构，在这种三维结构中离子电流和整流比都得到了显著地提高。在K+和冠醚的循环处理下，DNA水凝胶的状态可以实现柔性和坚硬之间可逆转变，为纳米通道提供了门控机制。基于DNA水凝胶的结构和PH刺激，对阳离子或者阴离子传输方向可以得到精确地控制，并且多门控效果得以实现。与此同时，水凝胶中的G-4 DNA(G-quadruplex 四联体，是一种由富含鸟嘌呤的核酸序列所构成的四股型态)可以替换为其他刺激响应的DNA分子，蛋白，多肽等。这个工作通过智能水凝胶为提高多功能纳米通道提供了新的思路方法。该成果以题为“Smart DNA Hydrogels Integrated Nanochannels with High Ion Flux and Adjustable Selective Ionic Transport”发表在Angewandte Chemie-International Edition上。