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神经突触是大脑信息传递的最基本结构与功能单元,也是多种脑疾病发生的起源。冷冻电镜断层三维成像技术的发展,为神经突触的结构与功能解析带来了契机。我们通过开发冷冻光电关联成像技术,以及发展与应用模式识别、深度学习、过采样等数据处理方法,实现对神经突触类型鉴别及其超微结构的定量化表征。
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透射电镜技术在新冠病毒的形态鉴定及超微病理研究中发挥了重要作用。通过电镜等技术发现了新冠病毒对呼吸道上皮具有更加广泛的细胞嗜性,能够破坏上皮的粘液-纤毛屏障,导致合胞体产生,伴大量细胞凋亡,破坏呼吸道上皮基底膜的完整性。上述结果丰富了新冠病毒的感染机制及超微病理研究,对痰栓形成机制及临床治疗提供思路。
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新冠病毒引发的疫情严重威胁着人类健康,同时也对世界经济造成了巨大冲击。目前世界范围内疫情形势依然十分严峻。新冠病毒表面的S蛋白介导病毒入侵细胞的过程,是抗病毒研究的重要靶点之一。周强团队在新冠病毒入侵细胞机制方面进行了一系列研究,于世界范围内首次成功解析了新冠病毒与全长受体ACE2复合物的三维结构,揭示了新冠病毒入侵人体第一刻的情形,为理解新冠病毒入侵细胞的机制提供了重要依据。周强团队在新冠病毒高效中和抗体的结构生物学方面也取得了一系列研究成果,与陈薇院士等合作者合作解析了多种高效中和抗体与S蛋白复合物的结构,揭示了这些抗体发挥作用的结构基础。
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负链RNA病毒是一类单链负义RNA病毒,其家族中的埃博拉,狂犬以及麻疹病毒等给人类健康带来了极大的危害。负链RNA病毒依赖其核衣壳蛋白包裹RNA基因完成对基因组的保护和压缩。核衣壳蛋白的结构可塑性调节了负链RNA病毒的复制与组装。
利用冷冻电镜技术,我们解析了来自腮腺炎,仙台和新城疫病毒核衣壳蛋白的一系列高分辨率结构,发现核衣壳蛋白通过调节其C末端的tail以及arm实现不同结构间的转换,为系统研究负链RNA病毒核衣壳蛋白的功能提供了结构生物学基础。
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核小体是染色质的基本组成单元,含有H2A.B和H2A.Z.2.2变体的核小体会形成一种开放、极不稳定的核小体结构,并会导致染色质松散,“破坏”染色质结构,也难以获得高精度结构。我们和合作者解析了这两种变体核小体分辨率为2.8Å和3.9 Å的冷冻电镜结构,这是迄今解析的最为开放的核小体结构,对于理解H2A变体蛋白调控核小体动态性和染色质结构开放的分子机制具有较为重要的意义。
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二维材料是目前研究的热点。由于层间耦合效应和量子效应的减弱,大量新奇的物理现象在二维材料中被发现。其中,二维材料中的缺陷对其性能有直接的影响。理解缺陷的原子结构和动态其演变过程对二维材料功能器件的改进与性能提供具有重要意义。然而,只有少数几种二维材料在单层极限下在大气环境中是稳定,大部分新型二维材料,如单层铁电,单层铁磁,单层超导材料在大气环境下会迅速劣化,无法表征其本征缺陷。在这个报告中,我将报道我们课题组搭建的大型氛围控制高通量生长与高精度表征联用系统的进展,以及利用该系统在直接观测二维敏感单层材料晶格原子结构与缺陷中取得的一些初步成果,包括单层WTe2的本征褶皱结构、点缺陷的分布,少层卤族铁磁反铁磁材料的直接CVD制备与无损表征,层状拓扑反铁磁绝缘体MnBi2Te4的自发表面重构现象等。同时,我也将报道我们课题组利用低电压透射电镜技术与DFT结合的方法在新型二维材料里取得的进展,包括二维非晶碳材料的开发与表征,二硒化钼(MoSe2)中硒空穴引起的反转晶畴的演变过程,二硒化钯(PdSe2)中层间融合的机理,以及在单层过渡金属硫族素化合物中精确雕刻只有三个原子宽度的金属纳米线的原位过程等。
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聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)具有强大的加工和成像功能,广泛应用于微纳加工领域。蔡司于2020年初发布了飞秒激光-聚焦离子束加工平台FIB3.0,在聚焦离子束的基础上增加了飞秒激光用于加工,打破了FIB在加工效率和加工尺寸方面的限制,使得大尺寸高精度快速加工成为可能。同时,结合蔡司光学显微镜、X射线显微镜等,可实现FIB3.0在更多领域的拓展和联用。
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阴极发光(CL)是一种多功能技术,用于研究具有深层亚波长分辨率的光学特性。阴极荧光光谱是一个强大的成像工具,用于探究和了解半导体的许多有趣关键属性,无论是块体还是微/纳米结构的形式。在本篇报告中,Sangeetha 将介绍用于在扫描电子显微镜中进行阴极发光成像的硬件和成像方法,并讨论其在半导体领域的最新应用成果。
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介绍了超轻元素的测试问题和解决方案,涵盖Be\B\C\N\O等元素,涉及金属和矿物两个领域。