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全球領先的微電極研究系統

微米級微電極適用穿刺動植物組織、沉積物、生物膜的微電極

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嗜熱藍藻 Synechococcus 在光養極限下的特殊基因組進化

嗜熱藍藻Synechococcus A/B（SynAB）的基因組進化不符合傳統嗜熱微生物適應模型。盡管更耐熱的菌株基因組更小，但這與細胞大小無關，而是與群落復雜性和代謝多樣性降低相關。水平基因轉移（HGT）作用有限，但最耐熱菌株（>70°C）獲得了一個來自Thermus的tRNA修飾酶（TrmH），可能穩定高溫翻譯。核苷酸組成與耐熱性無關，但氨基酸組成顯示天冬氨酸（Asp）被谷氨酸（Glu）系統性替代（"天冬氨酸恐懼癥"）。此外，高溫菌株的碳固定能力比放氧作用更易受熱抑制，暗示存在除CO?外的電子匯。

活電纜細菌與生物電化學系統中碳電極的相互作用

活體電纜細菌（Electronema aureum GS）能被+200 mV的碳電極（碳氈/碳纖維）吸引，并在生物電化學系統（BES）中主動遷移至電極表面。關鍵現象：通電時電纜細菌向電極聚集，斷電時撤回（動態可逆響應）。 qPCR和SEM證實通電電極表面電纜細菌豐度顯著高于對照組。意義：首次證實電纜細菌具有電活性，可通過電極替代自然電子受體（如O?），為純培養、代謝研究及生物電子應用（如生物傳感、生物修復）提供新途徑。

浮游細菌的生態位選擇：酸性儲層中分類組成和單細胞特征的研究

生態位選擇（niche selection）和微生物擴散（dispersal）是塑造微生物群落的關鍵因素，但其相對重要性因環境和時空尺度而異。多數研究關注群落組成，而忽略了生理階段和單細胞特征等多層次結構。

非密封水加快了微生物電化學修復系統的效率

低水位密封（MES?）顯著提升微生物電化學系統（MES）修復石油污染土壤的效率，其電荷積累（1282 C）是最高水位組（MES?，151 C）的8.5倍，石油烴（TPH）去除率提高4–11%。

代謝可塑性導致獵物和捕食者之間的生理特征不匹配

論文揭示了代謝可塑性（metabolic plasticity）如何通過改變捕食者與獵物的生理性狀匹配度，進而影響二者在氣候變暖下的相互作用。通過測量三種水生昆蟲幼蟲在自然溫度梯度下的呼吸速率，結合機制模型預測發現：

打破水窗：生物電子電極上法拉第反應的全面映射

論文挑戰了傳統“水窗”（Water Window）概念（即電極在特定電位范圍內僅發生電容性電荷轉移而無顯著水分解）。研究表明：水窗的復雜性：在含蛋白質的細胞培養基（DMEM+FBS）中，幾乎不存在無法拉第反應的電位區間。關鍵反應：氧還原（ORR）、析氫（HER）、析氧（OER）、氯氧化（生成次氯酸鹽）和鉑銥溶解在生物電極界面普遍發生。影響因素：電解質成分（如PBS vs. 培養基）顯著改變反應類型、起始電位及產物濃度。

表征藻類-細菌共生生物膜：深入了解藻類和厭氧微生物共存

研究系統：構建了藻類/部分硝化/厭氧氨氧化（APNABS）生物膜系統，運行240天。關鍵性能：總氮（TN）去除率 >90%，無需曝氣或外加有機碳源。

氨氧化細菌和古細菌表現出不同的氮源偏好

論文揭示了氨氧化微生物（AOM）在氮源利用上的分化策略： AOA（氨氧化古菌）和comammox（完全氨氧化菌）優先利用氨（NH?/NH??），尿素利用受抑制。 β-變形菌綱AOB（β-AOB）偏好尿素，在尿素存在時抑制氨轉運。 γ-變形菌綱AOB（γ-AOB）同時利用氨和尿素。這種分化最小化了底物競爭，促進了不同AOM類群在生態系統中的共存。

nature-完全氨氧化劑在胍上的生長

首次證實完全氨氧化菌（comammox）Nitrospira inopinata 能以胍（guanidine）作為唯一能源、電子供體和氮源實現化能自養生長（圖3f,g）。

iRhizo-Chip 中的動態原位檢測揭示了根際枯草芽孢桿菌的晝夜波動

通過自主研發的微流控平臺iRhizo-Chip，首次實現了水稻根際環境中枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）生長的原位動態監測，發現其豐度存在顯著的晝夜波動（白天增長至5,000–10,000 cells/mL，夜間降至2,000–3,000 cells/mL）。

（微生物產氫）通過完全從頭酶制氫

研究對象：基于全新設計的三α螺旋蛋白（a3C）和鈷基催化劑（鈷肟，cobaloxime）構建的人工酶。核心發現：該人工酶在中性水溶液中通過電化學、光化學和化學還原三種途徑高效催化產氫（HER）。創新點：首次證明小分子從頭合成蛋白（de novo protein）可作為酶支架，用于開發生物啟發的可持續產氫系統。性能：產氫轉化數（TON）達游離鈷肟的80%，但速率為其40%，表明蛋白環境對催化動力學有調控作用。

用于無膜水分解的解耦式超級電容電解槽

提出了一種基于地球豐富材料的混合無膜電解槽，通過結合電解槽的電催化反應與電容存儲機制，實現酸/堿介質中解耦制氫。該設計使氫氧氣體時空分離，在10 mA/cm2電流密度下實現69%能量效率（48 kWh/kg），使用鈷鐵磷化物雙功能催化劑在100 mA/cm2時法拉第效率達99%。堿性條件下穩定運行20小時無電極降解。

基于二硫醇的活性硫前體

研究了一種游離態偕二硫醇化合物（1,3-二苯基丙烷-2,2-二硫醇，1）作為反應性硫物種（RSS）前體的性質。該化合物在生理條件下可釋放H?S，其單亞硝基化產物（2）可作為NO供體，并能轉化為二硫環丙烷（3），后者具有硫轉移能力，可誘導蛋白質過硫化修飾。

用于原位檢測電化學產氫的收集器-發生器裝置

摘要描述了一種基于收集器-發生器（C-G）雙工作電極技術的電化學裝置，用于原位檢測電催化產生的氫氣（H?）。該裝置由兩個沉積鉑納米顆粒的氟摻雜氧化錫（Pt/FTO）電極組成，間距約1 mm。在發生器電極施加還原電位（-0.5 ~ -0.6 V vs. Ag/AgCl）產生H?，H?擴散至收集器電極后被氧化（0.4 ~ 0.5 V vs. Ag/AgCl），通過測量收集器的氧化電流定量H?生成量。裝置總法拉第效率穩定在70%，檢測限為45 μmol/L，靈敏度為1 mA/55 μmol·L?1。該方法為評估半導體薄膜負載的產氫催化劑性能提供了便捷手段。

基于硒的催化清除劑用于同時清除硫化氫和活性氧物種

摘要指出硫化氫（H?S）是內源性氣體遞質，但過量產生與多種疾病相關。傳統H?S清除劑依賴化學計量反應，效率低且需高劑量。本研究開發硒基催化清除劑，利用H?S與活性氧（如H?O?）共存的特點，通過催化反應同時清除兩者。測試14種二硒化物/單硒化物，發現S6等候選物在緩沖液、血漿及細胞裂解液中高效清除H?S/H?O?。機制研究表明反應涉及H?S?中間體及硒醇/硒醚循環。結合光敏劑還可實現光控H?S清除。

通過鈷摻雜增強鎳鈦酸鈣（NiTiO3）鈣鈦礦的光催化制氫性能

研究通過溶膠-凝膠法合成了純鎳鈦酸鈣（NiTiO3）和鈷摻雜的NiTiO3納米結構，并系統表征了鈷摻雜對其光催化制氫性能的影響。XRD證實材料具有六方鈦鐵礦結構，鈷摻雜導致晶格參數增大（Co2?取代Ni2?位點）。拉曼光譜顯示活性模式強度降低，表明晶體結構畸變和氧空位生成。UV-vis光譜表明鈷摻雜（≤5%）使帶隙能從2.24 eV降至2.16 eV，增強紫外光吸收。SEM/TEM顯示納米顆粒團聚，但鈷摻雜（≤5%）未顯著改變粒徑。

關于使用微傳感器分析微生物電化學反應器中溶解H?濃度的考量

摘要描述了開發一種使用微傳感器測量標準H型微生物電化學反應器內溶解H?濃度分布的方法。該方法通過水平放置石墨陰極，結合顯微操作系統和立體顯微鏡精確定位微傳感器，在維持厭氧條件（吹掃頂空）和嚴格控溫（克服微傳感器溫度敏感性）下，從陰極表面向氣液界面進行剖面測量。

鈉錳鐵氧體水分解循環：揭示熔融堿金屬碳酸鹽中固液界面的影響

研究通過用不同共晶/共析堿金屬碳酸鹽混合物（如含7%鋰的(Na?.??Li?.??)?CO?）替代鈉錳鐵氧體熱化學循環中的Na?CO?。結果表明，含7%鋰的混合物因部分熔融促進離子擴散，顯著提升首周期產氫速率，但所有混合物均出現循環可逆性下降。其中未替代的Na混合物產氫可逆性最高，而高鋰（50%Li-Na）及三元（Li-K-Na）混合物在首周期后幾乎不產氫。可逆性損失歸因于副相形成和燒結現象，后者在熔融碳酸鹽中更顯著。

一種具有高性能、穩定性和電荷傳輸特性的高效光電催化材料的新概念與設計：創新性下一代綠色技術的開發

該研究開發了一種基于二噻吩-4,8-二酮（dithiophene-4,8-dione）旋涂薄膜覆蓋層的光陽極新概念。該覆蓋層在體異質結（BHJ）薄膜中能顯著延長空穴（正電荷載流子）的壽命（可達秒級）。當這種光陽極與析氫鉑陰極電耦合時，在操作條件下觀察到長壽命的空穴極化子態。這些長壽命空穴顯著增強了旋涂在光陽極上的薄膜覆蓋層對過氧化氫（H?O?）的氧化性能，實現了約6.5 mA cm?2（在1.23 V vs. RHE下）的無催化劑氧化性能，并在851 nm激發光下實現了17.5%的外量子效率（EQE）。該設計解決了半導體中光生電荷壽命短的關鍵挑戰，提高了光電催化效率和穩定性。

高腐殖質熱帶水生生態系統中溶解有機質的光化學礦化：水色的模糊調控作用

光化學礦化是水生生態系統中溶解有機碳（DOC）完全氧化的重要途徑。DOC濃度、水色（由腐殖質導致）、太陽輻射強度、DOC的成巖狀態和氧氣可用性是已知的調控因素。本研究首次在極端DOC濃度和水色條件下評估這些因素的重要性，目標包括：優化熱帶腐殖/超腐殖水生生態系統光降解研究方法；

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