西湖大学获重要突破:2个世界首次 蛋白质设计与钙钛矿电池突破改写科技版图!
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2025-10-22 07:03:20
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西湖大学获重要突破:2个世界首次

  【西湖大学获重要突破:2个世界首次】近日,杭州云谷校园内两则重磅科研成果引爆全球学术圈——西湖大学卢培龙团队在《细胞》期刊发表世界首个人工设计电压门控阴离子通道,王睿团队则在《自然·光子学》披露柔性叠层太阳电池23.4%效率的突破。这两项分别来自生命科学与能源领域的"世界首次",不仅刷新了人类对生物分子操控与清洁能源利用的认知,更折射出中国新型研究型大学在原始创新领域的硬核实力。"当电流曲线在40毫伏电压下突然跳动时,整个实验室都沸腾了。"卢培龙教授回忆起2024年1月那个改变历史的瞬间。这位曾以跨膜荧光激活蛋白设计登上《自然》封面的科学家,带领团队历时六年攻克蛋白质设计领域的"圣杯"——让静态膜蛋白具备动态响应能力。研究团队创新性地设计出五聚体结构的dVGAC通道,其"倒漏斗"型孔道通过三层精氨酸构建出精密的"闸机系统":顶层R157负责电压感应,中层R161引导离子定向通行,底层R165补充电场。这种分层设计使通道能精准筛选氯离子、溴离子等阴离子,且开关响应速度达毫秒级。更令人震撼的是,团队在小鼠大脑神经元中成功验证了该通道对神经兴奋性的调控作用,为癫痫等神经系统疾病治疗开辟新路径。"这相当于在细胞膜上建造了一个可编程的离子交通枢纽。"审稿专家评价道。冷冻电镜显示,设计模型与实际结构误差仅1.33埃(相当于头发丝直径的千万分之一),标志着人类首次实现从原子尺度对跨膜蛋白功能的完整设计。在云谷校区另一栋实验楼里,王睿教授团队正用钙钛矿材料改写光伏产业规则。他们研发的柔性两端叠层太阳电池,通过亚甲基二铵阳离子(MDA²⁺)替换技术,将宽带隙钙钛矿的离子迁移率降低70%,使器件在2500小时光照测试后仍保持初始效率的92%。

  "传统叠层电池像夹心饼干,各层材料特性难以匹配。"王睿指着实验室里厚度仅3微米的电池样品解释,"我们的创新在于让钙钛矿和铜铟镓硒真正'融为一体'。"通过动态调整钙钛矿前驱体溶液的溶剂比例,团队解决了柔性基底上薄膜均匀性的世界难题,最终实现23.4%的认证效率,较单结电池提升近4个百分点。

  这项突破立即引发产业界震动。比亚迪、隆基绿能等企业已就柔性组件的汽车光伏顶棚、建筑一体化应用展开合作谈判。德国弗劳恩霍夫研究所专家测算,若该技术实现量产,每瓦光伏成本可降至0.15美元,较当前主流技术降低40%。

  两场突破的背后,是西湖大学独特的科研生态。作为中国首所社会力量举办的新型研究型大学,该校通过"PI制"(首席研究员负责制)赋予科学家充分自主权,卢培龙团队得以持续六年深耕一个高风险课题。

  "这里没有论文KPI,但有更严苛的标准——必须解决真正的问题。"校长施一公在战略发布会上强调。数据显示,该校2025年已发表CNS顶刊论文15篇,其中9篇为第一单位。更值得关注的是其成果转化率:姜汉卿团队研发的柔性变刚度机械臂已斩获韩国订单,张鑫教授开发的时间分辨荧光蛋白技术正在推动活细胞成像革命。

  在评价机制上,西湖大学破除"唯论文"倾向,采用国际小同行评议与第三方机构评估相结合的方式。这种改革使科研人员能更专注于解决"卡脖子"问题——正如王睿团队选择的钙钛矿/铜铟镓硒"冷门"组合,虽研究难度大,但因其稳定性和成本优势被认为更具产业化前景。

  两项突破恰逢中国科技自立自强的关键期。在蛋白质设计领域,此前全球仅有DeepMind的AlphaFold能预测蛋白结构,但无法实现从无到有的设计。dVGAC通道的问世,标志着中国科学家在合成生物学前沿占据先机。而在光伏领域,当全球钙钛矿电池研究聚焦于刚性组件时,西湖大学另辟蹊径开辟柔性赛道,为分布式能源系统提供核心部件。

  这种"非对称创新"战略在实验室的成果墙上得到生动诠释:遗传物质表达与重构全国重点实验室里,施一公团队正在解析RNA剪接的分子机理;仇旻教授团队研发的3.8克超轻AR波导镜片,已达到量产标准……这些突破共同勾勒出中国科技从应用创新向基础原创跃迁的轨迹。

  当卢培龙团队设计的离子通道在小鼠神经元中精准调控电信号,当王睿团队的柔性电池在实验室灯光下折射出幽蓝光芒,这些瞬间不仅是个体科研生涯的高光时刻,更是一个民族在科技革命中奋起直追的缩影。西湖大学的突破证明,当给予科学家充分的信任与自由,当构建起鼓励原始创新的生态系统,中国完全有能力在人类知识前沿刻下自己的名字。站在"两个一百年"的历史交汇点上,这两项"世界首次"犹如两面镜子——一面映照出中国科技工作者"板凳要坐十年冷"的定力,另一面折射出新型举国体制下科研范式的革新。它们的价值不仅在于论文影响因子或专利数量,更在于为破解"卡脖子"难题提供了全新思路,为人类知识边界的拓展贡献了中国智慧。这或许就是创新最动人的模样:既脚踏实地,又仰望星空;既独树一帜,又惠及全球。

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