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在nature子刊发表论文

发布时间:2024-07-07 03:23:59

在nature子刊发表论文

要想在Nature 或者Science (以下简称NS)上发表文章,首先要对自己领域最近10年有哪些文章发表在这些刊物上,并进行分类。以氧化物燃料电池领域为例,在2002-2012年区间总共有8篇文章发表在这两个杂志上。如果你研究的小领域没有文章在NS或者Nature的子刊上,那说明杂志编辑认为你的领域不具有很广的关注度。同时,要分析是些什么样的突破发表在NS上。比如在这8篇文章,有6篇文章直接与燃料电池的阳极材料有关。这说明如果你能在阳极的研究中有所突破,存在在NS上发表的可能性。再进一步分析其细节,你会发现更多的规律。比如,燃料电池阳极的最主要的问题是碳氢燃料在高温下的裂解导致碳沉积和硫在镍表面吸附导致阳极硫中毒。早前的SN上的文章主要关注怎样防止在阳极上的碳沉积,在2006年首先出现了一个新的阳极材料同时有抗碳沉积和抗硫中毒。这篇文章给了我一个启发,说明现有的阳极材料必须能够同时解决这两个问题,才有可能在NS上出现。当然这也是合理的,因为碳氢燃料包含碳和硫。 当然,并不是说你知道这些趋势,你一定能够在这样上面有所突破,但是能够给你一个非常具有指引性的思路。比如说,当时我的研究课题是做电解质的,因为师兄毕业需要移交阳极的课题,我学习了一段时间。我把我所研究的新电解质去做阳极的抗硫测试,发现具有不可思议的抗硫性能。在我多次重复加以确认之后,我意识到了其重要性。其实当时有人建议说可以用这个结果在Advanced Materials上投一篇文章,但是在我分析这些年在SN上发表的氧化物燃料电池文章,我决定继续研究该阳极的抗碳沉积特性,然后进一步优化。这个做法非常重要,为后来冲击Science奠定了重要的基础。 二、系统性的设计实验 据我了解,很多最为关键或者突破的实验数据都是意外得到的,或者超过自己预期的 (当然也存在像Goodenough教授这种牛人能够从理论上设计材料)。当你获得比以前文献中更好的性能时,就要开始考虑怎么设计一系列系统的试验,以能够将来写出一篇有完整故事情节的文章。因为现在已经不是“酒香不怕巷子深”的年代了,除非你的结果能够改变人类的认知,否则都需要思考围绕该突破的实验设计。其工作量大约是一般长文的2~3倍。除了最为关键的4个图放在正文,其余的将放到补充材料里面。 实验该怎么设计才会对主编和审稿人的口味?当然不同领域有不同的文章结构。一个简单的方法就是你尽可能把自己领域中不同小方向在Journal of the American Chemical Society, Angewandte Chemie International Edition 和Advanced Materials 上面的文章综合起来。比如,这些杂志上有专注于合成的、有专注于表征的或者专注机理理解的文章。你如果能够把这些文章的最有特色的东西有机的糅合在一起,你的文章就已经高于这些杂志的档次了。以催化和表面化学为例,SN上的实验设计思路一般来说就是一个比较新颖的纳米结构,比较高档的表征(如STM或同步辐射)、优异的性能和分子动力学的理论计算。如果你去详细比较SN上某一篇文章每一小部分和JACS上类似的的全文,你会发现其实JACS上的水平更专。根据这个思路,你就可以设计完整的实验,寻找合作对象,相互促进,最终达到一个完美的实验结论。我的那篇Nature Communications 就是以这种思路设计的。当时需要对我们现有性能的理论解释,我们寻求了与布鲁克海文国家实验室的合作。他们给我们提供了很好的思路,继续优化实验,与他们的理论达到了较好的融合。虽然在投Nature主刊40多天后被拒,但是审稿人对实验设计非常肯定:This paper has really nice science;The science is top notch等等。这篇文章本身的实验结果没有我Science上那篇文章的突破大,但是好的实验设计让这篇文章被子刊接受。 三、撰写完整且吸引人的文章 当你做完大部分实验或计算之后,就要开始着手写论文了。对于Natured子刊、JACS和Advanced Materials这类杂志来说,论文撰写的重要性我觉得至少占40%。也就是说如果你能够切入一个非常有吸引力的角度,你可以让你的实验结果发到更好的杂志。对于NS来说,我觉得实验的设计更为重要。如何能够写好一篇文章,我认为首先应该抛弃两个错误的看法。第一:不要鄙视烂的结果都能够发在好杂志上。你需要思考如果你拿这些数据能够把文章写成怎样。你要学习你没有想到的“点”。比如说,性能可能并没有非常突出,但是他/她提出了一个非常有启发性的假设。第二:不要认为审稿人误会你的评语愚蠢。我知道审稿人在审阅时(包括我在审Advanced Materials时)速度是非常快的。如果一个领域的评审人在短时间内都没有看出你的创新点,说明你没有表达清楚。我经常听到有人抱怨“我这篇文章其实和以前不一样,审稿人却认为没有新东西”或者“我的性能明显要比别人的文章好,不知道为什么审稿人没有注意到”等等。出现这种情况后,要重新审视自己的文章。思考怎样写别人不会忽视我的重点,怎样写不会让人误解。一个小窍门是让你的同学(大方向一致但不是一个小领域的)快速浏览一下你的文章,让他指出不确定的东西,然后加以改正。 我觉得写文章最重要也最难写的就是Introduction。这是审稿人看得比较认真而且容易理解的部分。而且我发现一个规律,越好的杂志,审稿人越喜欢攻击introduction。可能是因为你的实验设计已经很好,不太容易有问题。但是对于introduction,审稿人却非常容易下手。比如这篇文章没有新意,或者你在introduction提到的问题,在正文中没有解决等等。在读好文章时一定要学习他们在组织introduction时的思路。其次,一定要有一个吸引人的标题。不要过于中立。我以前投一篇文章的时候,刚开始拟定为Sulfur Poisoning Behavior of ....。后来偶然看到Berkeley物理系的一片不相干的文章,用了New Insights into ..。我就把这个模式套用到我的文章上,我导师认为这个标题立马让文章档次提高。我的一个经验,经常收集那些好文章的title (不需要局限你的领域),以备将来时灵活运用。至于正文,只要围绕你的Introduction,反复强调你的创新性(一定要“反复”,因为审稿人会忽视),一般没有什么问题。另外,因为审稿人是带着寻找问题的模式去评判文章的,所以在正文中的每一句话不要过度发散,否则很容易招致不严谨或者补充数据的评语。 后记:这三个部分分享了很多关于提升自己成果的经验,但是大家不要进入一个误区:为了发文章而做实验。 发牛文更多是因为你的研究热情和辛勤付出,因为科研成果的内核还是你能否真正解决前人未能解决的问题。当然,从营销学角度,我们去探寻并运用这些规律也是无可厚非的。

在一项新的研究中,来自美国普林斯顿大学的研究人员惊奇地发现,他们以为是对癌症如何在体内扩散---癌症转移---的直接调查却发现了液-液相分离的证据:这个生物学研究的新领域研究生物物质的液体团块如何相互融合,类似于在熔岩灯或液态水银中看到的运动。相关研究结果作为封面文章发表在2021年3月的Nature Cell Biology期刊上,论文标题为“TGF-β-induced DACT1 biomolecular condensates repress Wnt signalling to promote bone metastasis”。

论文通讯作者、普林斯顿大学分子生物学教授Yibin Kang说,“我们相信这是首次发现相分离与癌症转移有关。”

他们的研究不仅将相分离与癌症研究联系在一起,而且融合后的液体团块产生了比它们的部分之和更多的东西,自组装成一种以前未知的细胞器(本质上是细胞的一个器官)。

Kang说,发现一种新的细胞器是革命性的。他将其比作在太阳系内发现一颗新的星球。“有些细胞器我们已经认识了100年或更久,然后突然间,我们发现了一种新的细胞器!”

论文第一作者、Kang实验室博士后研究员Mark Esposito说,这将改变人们对细胞是什么和做什么的一些基本看法,“每个人上学,他们都会学到‘线粒体是细胞的能量工厂’,以及其他一些有关细胞器的知识,但是如今,我们对细胞内部的经典定义,对细胞如何自我组装和控制自己的行为的经典定义开始出现转变。我们的研究标志着在这方面迈出了非常具体的一步。”

这项研究源于普林斯顿大学三位教授实验室的研究人员之间的合作。这三位教授是Kang、Ileana Cristea(分子生物学教授,活体组织质谱学的领先专家);Cliff Brangwynne(普林斯顿大学生物工程计划主任,生物过程中相分离研究的先驱)。

Kang说,“Ileana是一名生物化学者,Cliff 是一名生物物理学者和工程师,而我是一名癌症生物学家和细胞生物学者。普林斯顿大学刚好是一个让人们联系和合作的美妙地方。我们有一个非常小的校园。所有的科研部门都紧挨着。Ileana实验室实际上与我的实验室在Lewis Thomas的同一层楼! 这些非常紧密的关系存在于非常不同的研究领域之间,让我们能够从很多不同的角度引入技术,让我们能够突破性地理解癌症的代谢机制--它的进展、转移和免疫反应--也能想出新的方法来靶向它。”

这项最新的突破性研究,以这种尚未命名的细胞器为特色,为Wnt信号通路的作用增加了新的理解。Wnt通路的发现导致普林斯顿大学分子生物学教授Eric Wieschaus于1995年获得诺贝尔奖。Wnt通路对无数有机体的胚胎发育至关重要,从微小的无脊椎动物昆虫到人类。Wieschaus已发现,癌症可以利用这个通路,从本质上破坏了它的能力,使其以胚胎必须的速度生长,从而使肿瘤生长。

随后的研究揭示,Wnt信号通路在 健康 的骨骼生长以及癌症转移到骨骼的过程中发挥着多重作用。Kang和他的同事们在研究Wnt、一种名为TGF-b的信号分子和一个名为DACT1的相对未知的基因之间的复杂相互作用时,他们发现了这种新的细胞器。

Esposito说,把它想象成风暴前的恐慌购物。事实证明,在暴风雪前购买面包和牛奶,或者在大流行病即将到来时囤积洗手液和卫生纸,这不仅仅是人类的特征。它们也发生在细胞水平上。

下面是它的作用机制:惊慌失措的购物者是DACT1,暴风雪(或大流行病)是TGF-ß,面包和洗手液是酪蛋白激酶2(CK2),在暴风雪面前,DACT1尽可能多地抓取它们,而这种新发现的细胞器则把它们囤积起来。通过囤积CK2,购物者阻止了其他人制作三明治和消毒双手,即阻止了Wnt通路的 健康 运行。

通过一系列详细而复杂的实验,这些研究人员拼凑出了整个故事:骨肿瘤最初会诱导Wnt信号,在骨骼中传播(扩散)。然后,骨骼中含量丰富的TGF-b激发了恐慌性购物,抑制了Wnt信号传导。肿瘤随后刺激破骨细胞的生长,擦去旧的骨组织。( 健康 的骨骼是在一个两部分的过程中不断补充的:破骨细胞擦去一层骨,然后破骨细胞用新的材料重建骨骼)。这进一步增加了TGF-b的浓度,促使更多的DACT1囤积和随后的Wnt抑制,这已被证明在进一步转移中很重要。

通过发现DACT1和这种细胞器的作用,Kang和他的团队找到了新的可能的癌症药物靶点。Kang说,“比如,如果我们有办法破坏DACT1复合物,也许肿瘤会扩散,但它永远无法‘长大’成为危及生命的转移瘤。这就是我们的希望。”

Kang和Esposito最近共同创立了KayoThera公司,以他们在Kang实验室的合作为基础,寻求开发治疗晚期或转移性癌症患者的药物。Kang说,“Mark所做的那类基础研究既呈现了突破性的科学发现,也能带来医学上的突破。”

这些研究人员发现,DACT1还发挥着许多他们才开始 探索 的其他作用。Cristea团队的质谱分析揭示了这种神秘细胞器中600多种不同的蛋白。质谱分析可以让科学家们找出在显微镜玻片上成像的几乎任何物质的确切成分。

Esposito说,“这是一个比控制Wnt和TGF-b更动态的信号转导节点。这只是生物学新领域的冰山一角。”

Brangwynne说,相分离和癌症研究之间的桥梁仍处于起步阶段,但它已经显示出巨大的潜力。

他说,“生物分子凝聚物在癌症---它的生物发生,特别是它通过转移进行扩散---中发挥的作用仍然不甚了解。这项研究为癌症信号转导通路和凝聚物生物物理学之间的相互作用提供了新的见解,它将开辟新的治疗途径。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料: 1.Mark Esposito et al. TGF-β-induced DACT1 biomolecular condensates repress Wnt signalling to promote bone metastasis. Nature Cell Biology, 2021, doi:10.1038/s41556-021-00641-w. 2.Kiran D. Patel et al. Condensing and constraining WNT by TGF-β. Nature Cell Biology, 2021, doi:10.1038/s41556-021-00649-2.

论文发表在nature子刊

要想在Nature 或者Science (以下简称NS)上发表文章,首先要对自己领域最近10年有哪些文章发表在这些刊物上,并进行分类。以氧化物燃料电池领域为例,在2002-2012年区间总共有8篇文章发表在这两个杂志上。如果你研究的小领域没有文章在NS或者Nature的子刊上,那说明杂志编辑认为你的领域不具有很广的关注度。同时,要分析是些什么样的突破发表在NS上。比如在这8篇文章,有6篇文章直接与燃料电池的阳极材料有关。这说明如果你能在阳极的研究中有所突破,存在在NS上发表的可能性。再进一步分析其细节,你会发现更多的规律。比如,燃料电池阳极的最主要的问题是碳氢燃料在高温下的裂解导致碳沉积和硫在镍表面吸附导致阳极硫中毒。早前的SN上的文章主要关注怎样防止在阳极上的碳沉积,在2006年首先出现了一个新的阳极材料同时有抗碳沉积和抗硫中毒。这篇文章给了我一个启发,说明现有的阳极材料必须能够同时解决这两个问题,才有可能在NS上出现。当然这也是合理的,因为碳氢燃料包含碳和硫。 当然,并不是说你知道这些趋势,你一定能够在这样上面有所突破,但是能够给你一个非常具有指引性的思路。比如说,当时我的研究课题是做电解质的,因为师兄毕业需要移交阳极的课题,我学习了一段时间。我把我所研究的新电解质去做阳极的抗硫测试,发现具有不可思议的抗硫性能。在我多次重复加以确认之后,我意识到了其重要性。其实当时有人建议说可以用这个结果在Advanced Materials上投一篇文章,但是在我分析这些年在SN上发表的氧化物燃料电池文章,我决定继续研究该阳极的抗碳沉积特性,然后进一步优化。这个做法非常重要,为后来冲击Science奠定了重要的基础。 二、系统性的设计实验 据我了解,很多最为关键或者突破的实验数据都是意外得到的,或者超过自己预期的 (当然也存在像Goodenough教授这种牛人能够从理论上设计材料)。当你获得比以前文献中更好的性能时,就要开始考虑怎么设计一系列系统的试验,以能够将来写出一篇有完整故事情节的文章。因为现在已经不是“酒香不怕巷子深”的年代了,除非你的结果能够改变人类的认知,否则都需要思考围绕该突破的实验设计。其工作量大约是一般长文的2~3倍。除了最为关键的4个图放在正文,其余的将放到补充材料里面。 实验该怎么设计才会对主编和审稿人的口味?当然不同领域有不同的文章结构。一个简单的方法就是你尽可能把自己领域中不同小方向在Journal of the American Chemical Society, Angewandte Chemie International Edition 和Advanced Materials 上面的文章综合起来。比如,这些杂志上有专注于合成的、有专注于表征的或者专注机理理解的文章。你如果能够把这些文章的最有特色的东西有机的糅合在一起,你的文章就已经高于这些杂志的档次了。以催化和表面化学为例,SN上的实验设计思路一般来说就是一个比较新颖的纳米结构,比较高档的表征(如STM或同步辐射)、优异的性能和分子动力学的理论计算。如果你去详细比较SN上某一篇文章每一小部分和JACS上类似的的全文,你会发现其实JACS上的水平更专。根据这个思路,你就可以设计完整的实验,寻找合作对象,相互促进,最终达到一个完美的实验结论。我的那篇Nature Communications 就是以这种思路设计的。当时需要对我们现有性能的理论解释,我们寻求了与布鲁克海文国家实验室的合作。他们给我们提供了很好的思路,继续优化实验,与他们的理论达到了较好的融合。虽然在投Nature主刊40多天后被拒,但是审稿人对实验设计非常肯定:This paper has really nice science;The science is top notch等等。这篇文章本身的实验结果没有我Science上那篇文章的突破大,但是好的实验设计让这篇文章被子刊接受。 三、撰写完整且吸引人的文章 当你做完大部分实验或计算之后,就要开始着手写论文了。对于Natured子刊、JACS和Advanced Materials这类杂志来说,论文撰写的重要性我觉得至少占40%。也就是说如果你能够切入一个非常有吸引力的角度,你可以让你的实验结果发到更好的杂志。对于NS来说,我觉得实验的设计更为重要。如何能够写好一篇文章,我认为首先应该抛弃两个错误的看法。第一:不要鄙视烂的结果都能够发在好杂志上。你需要思考如果你拿这些数据能够把文章写成怎样。你要学习你没有想到的“点”。比如说,性能可能并没有非常突出,但是他/她提出了一个非常有启发性的假设。第二:不要认为审稿人误会你的评语愚蠢。我知道审稿人在审阅时(包括我在审Advanced Materials时)速度是非常快的。如果一个领域的评审人在短时间内都没有看出你的创新点,说明你没有表达清楚。我经常听到有人抱怨“我这篇文章其实和以前不一样,审稿人却认为没有新东西”或者“我的性能明显要比别人的文章好,不知道为什么审稿人没有注意到”等等。出现这种情况后,要重新审视自己的文章。思考怎样写别人不会忽视我的重点,怎样写不会让人误解。一个小窍门是让你的同学(大方向一致但不是一个小领域的)快速浏览一下你的文章,让他指出不确定的东西,然后加以改正。 我觉得写文章最重要也最难写的就是Introduction。这是审稿人看得比较认真而且容易理解的部分。而且我发现一个规律,越好的杂志,审稿人越喜欢攻击introduction。可能是因为你的实验设计已经很好,不太容易有问题。但是对于introduction,审稿人却非常容易下手。比如这篇文章没有新意,或者你在introduction提到的问题,在正文中没有解决等等。在读好文章时一定要学习他们在组织introduction时的思路。其次,一定要有一个吸引人的标题。不要过于中立。我以前投一篇文章的时候,刚开始拟定为Sulfur Poisoning Behavior of ....。后来偶然看到Berkeley物理系的一片不相干的文章,用了New Insights into ..。我就把这个模式套用到我的文章上,我导师认为这个标题立马让文章档次提高。我的一个经验,经常收集那些好文章的title (不需要局限你的领域),以备将来时灵活运用。至于正文,只要围绕你的Introduction,反复强调你的创新性(一定要“反复”,因为审稿人会忽视),一般没有什么问题。另外,因为审稿人是带着寻找问题的模式去评判文章的,所以在正文中的每一句话不要过度发散,否则很容易招致不严谨或者补充数据的评语。 后记:这三个部分分享了很多关于提升自己成果的经验,但是大家不要进入一个误区:为了发文章而做实验。 发牛文更多是因为你的研究热情和辛勤付出,因为科研成果的内核还是你能否真正解决前人未能解决的问题。当然,从营销学角度,我们去探寻并运用这些规律也是无可厚非的。

nature发表最顶级的文章,综合性刊物。

低一档的nature chemistry等等的定位也很高,发表的是相应学科的landmark paper,而且一年也就发两三百篇文章,所以发表还是很难,从某种程度上可以认为Nature学科类子刊的质量和NS没有明显区别,差的可能只是NS上的文章更加具备general interest。

至于Nature communications,nature给它的定位是介于pnas和nature之间,在线发表一些重大成果,无纸质刊物,基本全是是开源的,一方面也是走现在期刊开源的一个潮流,现在一年发文量也已经达到了5000篇左右。

至于SR, 不多说,自己看一下文章质量就懂,nature集体下面的低档期刊。整个ngp里面就像手机一样,有高档,中档,低档的期刊,其实就是为了覆盖更大,赚钱嘛,通过品牌期刊获取流量,然后通过下面期刊(NC/SR)获取金钱,并美其名曰开源,嗯,很有互联网思维。当然NC文章的质量还是非常优秀的,虽然一直被人诟病太贵!

北交在nature子刊发表论文

2011 年大陆,香港 高校发布在nature 及其子刊的文章数 前十名的单位按排名顺序依次为:中科院(权衡后22.58篇,总共挂名62篇),中国科学技术大学(8.58,总17),北京大学(7.24,总21),清华大学(6.36,总16),香港科技大学(3.86,总5),厦门大学(3.77,总6),上海交通大学(3.73,总21),香港大学(3.58,总12),南京大学(3.01,总11),深圳华大基因科研公司(2.91,总11)。

在 块状金属玻璃(BMGs) 中引入更松散的原子堆积区域,可以促进塑性变形,使BMGs在室温下更具延展性。在此, 来自北京 科技 大学的吕昭平等研究者,提出了一种不同的合金设计方法,即掺杂非金属元素形成密集的填充图案。 相关论文以题为“Substantially enhanced plasticity of bulk metallic glasses by densifying local atomic packing”发表在Nature Communications上。

论文链接:

块状非晶玻璃从液态继承了无序的非晶结构。由于缺乏作为低势垒变形载体的晶体缺陷,如位错和堆垛缺陷,BMGs通常比它们的晶体对应物更强、更硬。然而,BMGs合金在室温下拉伸塑性极低,在载荷作用下往往发生灾难性破坏,严重阻碍了其广泛应用。与晶体相不同的是,BMGs的无序原子堆积不易定量描述,只有有限的方法来调整它们的结构-性能关系。因此, 调整BMGs的力学性能以克服其室温脆性,一直是一个长期存在的挑战。

在远低于玻璃化转变温度的BMGs中,塑性变形主要是由于局部扩散跃迁或被称为剪切转变区(shear transformation zone, STZs)的原子团簇的局部共同剪切事件,即一组原子共同克服了局部原子重排的能量势垒鞍点。 变形能力源于金属键合所固有的灵活性: 离域电子允许金属原子在彼此之间滑动而不受键合断裂的影响,而键合断裂有利于损伤而非剪切,例如在离子玻璃中。尽管局部剪切转变开始的位置仍然难以预测,但人们普遍认为,在BMGs中引入更松散的填充区域,可以有效地促进局部塑性事件。这些区域具有较高的局部势能,在加载时容易发生非弹性变形,表现为类液体行为。 因此,增加松散填充区域的数量,可以有效地提高BMGs的塑性。

这种材料设计路线,通过低温热循环或严重塑性变形等方法提高了BMGs的塑性,这些方法通常通过增加密度较低区域的可用性来增强结构波动。然而,目前大多数提高GMGSD塑性的方法,通常会由于引入更松散的填充区域而降低热稳定性和屈服强度。相比之下,松散填充区域的湮没通常被认为可以提高强度和硬度,并改善热稳定性,但往往会恶化塑性,正如BMGs中退火诱发的脆化所证明的那样。

在这里,研究者报告了一个新的设计概念,以改善BMGs的变形能力。研究者通过掺杂非金属元素(NMEs)来增加BMG的结构波动,这些元素具有较小的原子尺寸和与组成BMG的元素的混合负热 。研究者选择的候选元素是氧、氮、碳和硼,分别添加到Ti-、Zr-和Cu基BMGs中,同时,确定了特别合适的掺杂体系(范围从0.1%到0.3%),因此,研究者观察到强度和延展性的显著提高。这可以归因于在非金属溶质周围形成的局部致密堆积区域(LDPRs)体积分数的增加,同时避免了脆性二次相的形成。这些LDPRs的邻近区域变得相对松散,从而增强了材料的结构波动,促进了局部剪切,极大地提高了材料的宏观塑性和韧性,并增强了强度。在热力学的指导下,根据与这些掺杂剂相关的适当的负混合热,该方法原则上是通用的,可以用于广泛改善MGs性能。

图1 基底与掺杂ZrTiHfCuNi BMGs材料的力学行为。

图2 基合金纳米压痕探针τmax的相对频率分布。

图3 研究了基合金和O0.2、B0.2、O0.3掺杂合金的低温比热容实验数据。

图4 低温下BMGs中γ弛豫的研究。

图5 基合金和O掺杂合金的局部原子堆积和剪切响应的MD模拟。

图6 增强BMGs结构异质性的两种方法示意图。

综上所述,目前的研究结果表明了如何通过不同的设计概念成功地克服BMGs的室温脆性。这是通过形成塑料顺应区,形成周围的密集填充团簇包含间隙掺杂剂。在这种方法中,小的间隙原子被称为“簇形成者”,因为它们体积小,热力学上的考虑,以及它们部分的共价键贡献。由此产生的结构不均一性的增加被证明是大幅度提高BMGs塑性的有效方法,在没有损失的情况下,而是在强度上增加。因此,适当掺杂氧、硼、碳、氮等NMEs,可以同时提高塑性、强度、热稳定性,甚至增强GFA。 这种组合在玻璃成型、可塑性、强度和成本之间取得了良好的平衡,为符合塑料和耐损伤的BMGs开辟了全新的合成、加工和应用范围。 (文:水生)

交通在nature子刊发表论文

要想在Nature 或者Science (以下简称NS)上发表文章,首先要对自己领域最近10年有哪些文章发表在这些刊物上,并进行分类。以氧化物燃料电池领域为例,在2002-2012年区间总共有8篇文章发表在这两个杂志上。如果你研究的小领域没有文章在NS或者Nature的子刊上,那说明杂志编辑认为你的领域不具有很广的关注度。同时,要分析是些什么样的突破发表在NS上。比如在这8篇文章,有6篇文章直接与燃料电池的阳极材料有关。这说明如果你能在阳极的研究中有所突破,存在在NS上发表的可能性。再进一步分析其细节,你会发现更多的规律。比如,燃料电池阳极的最主要的问题是碳氢燃料在高温下的裂解导致碳沉积和硫在镍表面吸附导致阳极硫中毒。早前的SN上的文章主要关注怎样防止在阳极上的碳沉积,在2006年首先出现了一个新的阳极材料同时有抗碳沉积和抗硫中毒。这篇文章给了我一个启发,说明现有的阳极材料必须能够同时解决这两个问题,才有可能在NS上出现。当然这也是合理的,因为碳氢燃料包含碳和硫。 当然,并不是说你知道这些趋势,你一定能够在这样上面有所突破,但是能够给你一个非常具有指引性的思路。比如说,当时我的研究课题是做电解质的,因为师兄毕业需要移交阳极的课题,我学习了一段时间。我把我所研究的新电解质去做阳极的抗硫测试,发现具有不可思议的抗硫性能。在我多次重复加以确认之后,我意识到了其重要性。其实当时有人建议说可以用这个结果在Advanced Materials上投一篇文章,但是在我分析这些年在SN上发表的氧化物燃料电池文章,我决定继续研究该阳极的抗碳沉积特性,然后进一步优化。这个做法非常重要,为后来冲击Science奠定了重要的基础。 二、系统性的设计实验 据我了解,很多最为关键或者突破的实验数据都是意外得到的,或者超过自己预期的 (当然也存在像Goodenough教授这种牛人能够从理论上设计材料)。当你获得比以前文献中更好的性能时,就要开始考虑怎么设计一系列系统的试验,以能够将来写出一篇有完整故事情节的文章。因为现在已经不是“酒香不怕巷子深”的年代了,除非你的结果能够改变人类的认知,否则都需要思考围绕该突破的实验设计。其工作量大约是一般长文的2~3倍。除了最为关键的4个图放在正文,其余的将放到补充材料里面。 实验该怎么设计才会对主编和审稿人的口味?当然不同领域有不同的文章结构。一个简单的方法就是你尽可能把自己领域中不同小方向在Journal of the American Chemical Society, Angewandte Chemie International Edition 和Advanced Materials 上面的文章综合起来。比如,这些杂志上有专注于合成的、有专注于表征的或者专注机理理解的文章。你如果能够把这些文章的最有特色的东西有机的糅合在一起,你的文章就已经高于这些杂志的档次了。以催化和表面化学为例,SN上的实验设计思路一般来说就是一个比较新颖的纳米结构,比较高档的表征(如STM或同步辐射)、优异的性能和分子动力学的理论计算。如果你去详细比较SN上某一篇文章每一小部分和JACS上类似的的全文,你会发现其实JACS上的水平更专。根据这个思路,你就可以设计完整的实验,寻找合作对象,相互促进,最终达到一个完美的实验结论。我的那篇Nature Communications 就是以这种思路设计的。当时需要对我们现有性能的理论解释,我们寻求了与布鲁克海文国家实验室的合作。他们给我们提供了很好的思路,继续优化实验,与他们的理论达到了较好的融合。虽然在投Nature主刊40多天后被拒,但是审稿人对实验设计非常肯定:This paper has really nice science;The science is top notch等等。这篇文章本身的实验结果没有我Science上那篇文章的突破大,但是好的实验设计让这篇文章被子刊接受。 三、撰写完整且吸引人的文章 当你做完大部分实验或计算之后,就要开始着手写论文了。对于Natured子刊、JACS和Advanced Materials这类杂志来说,论文撰写的重要性我觉得至少占40%。也就是说如果你能够切入一个非常有吸引力的角度,你可以让你的实验结果发到更好的杂志。对于NS来说,我觉得实验的设计更为重要。如何能够写好一篇文章,我认为首先应该抛弃两个错误的看法。第一:不要鄙视烂的结果都能够发在好杂志上。你需要思考如果你拿这些数据能够把文章写成怎样。你要学习你没有想到的“点”。比如说,性能可能并没有非常突出,但是他/她提出了一个非常有启发性的假设。第二:不要认为审稿人误会你的评语愚蠢。我知道审稿人在审阅时(包括我在审Advanced Materials时)速度是非常快的。如果一个领域的评审人在短时间内都没有看出你的创新点,说明你没有表达清楚。我经常听到有人抱怨“我这篇文章其实和以前不一样,审稿人却认为没有新东西”或者“我的性能明显要比别人的文章好,不知道为什么审稿人没有注意到”等等。出现这种情况后,要重新审视自己的文章。思考怎样写别人不会忽视我的重点,怎样写不会让人误解。一个小窍门是让你的同学(大方向一致但不是一个小领域的)快速浏览一下你的文章,让他指出不确定的东西,然后加以改正。 我觉得写文章最重要也最难写的就是Introduction。这是审稿人看得比较认真而且容易理解的部分。而且我发现一个规律,越好的杂志,审稿人越喜欢攻击introduction。可能是因为你的实验设计已经很好,不太容易有问题。但是对于introduction,审稿人却非常容易下手。比如这篇文章没有新意,或者你在introduction提到的问题,在正文中没有解决等等。在读好文章时一定要学习他们在组织introduction时的思路。其次,一定要有一个吸引人的标题。不要过于中立。我以前投一篇文章的时候,刚开始拟定为Sulfur Poisoning Behavior of ....。后来偶然看到Berkeley物理系的一片不相干的文章,用了New Insights into ..。我就把这个模式套用到我的文章上,我导师认为这个标题立马让文章档次提高。我的一个经验,经常收集那些好文章的title (不需要局限你的领域),以备将来时灵活运用。至于正文,只要围绕你的Introduction,反复强调你的创新性(一定要“反复”,因为审稿人会忽视),一般没有什么问题。另外,因为审稿人是带着寻找问题的模式去评判文章的,所以在正文中的每一句话不要过度发散,否则很容易招致不严谨或者补充数据的评语。 后记:这三个部分分享了很多关于提升自己成果的经验,但是大家不要进入一个误区:为了发文章而做实验。 发牛文更多是因为你的研究热情和辛勤付出,因为科研成果的内核还是你能否真正解决前人未能解决的问题。当然,从营销学角度,我们去探寻并运用这些规律也是无可厚非的。

作者 | 张晴丹

你能想象0.2克的“绳子”可以提起5公斤重的物体吗?

没开玩笑,这是科研人员创造出的一种力学性能惊人的新材料。它不但具有很好的拉伸性能,拉伸长度能达600%,而且还非常坚韧。

近日,美国北卡罗来纳州立大学Dickey实验室博士后王美香以第一作者的身份,在Nature Materials上发表论文,介绍了这款新材料。它属于离子液体凝胶的一种,在抗拉伸性能和韧性上创造了这类材料的最高纪录,也展现出比水凝胶更广阔的应用前景。

评审专家之一、麻省理工学院教授赵选贺认为,“这些透明的离子液体凝胶具有非常坚韧的机械性能,而且最大的亮点是制作简单,易于使用。”

1+1 10,凝胶界的“佼佼者”

“通常凝胶的机械性能很弱,比如豆腐。但在自然界中也有例外,比如人体内的软骨。一些研究人员一直在努力制造坚韧的凝胶,这启发了我们。”论文共同通讯作者、北卡罗来纳州立大学Dickey实验室负责人Michael D. Dickey告诉《中国科学报》。

此次创造出的离子液体凝胶含有超过60%的离子液体,主要包含丙烯酸和丙烯酰胺两种物质,前者是用于婴儿尿不湿吸水的主要材料,后者是用于隐形眼镜的主要材料。最后,混合材料兼具了聚丙烯酰胺和聚丙烯酸离子液体凝胶的优点,实现了1+1 10的效果。

王美香介绍,新材料透明度达90%以上,其内部的聚合物网络微结构使凝胶拥有极高的力学性能,可拉伸而且非常坚韧。拉伸的长度能达600%,模量有约50个兆帕,断裂强度约有13个兆帕。这是目前离子液体凝胶界的最高纪录。

论文中展示的是用0.2克的离子液体凝胶材料,轻松提起1公斤重量的物体。事实上提起5公斤的重量也不在话下,但因实验室没有5公斤的标准件,他们后来用5公斤的水桶做了实验,材料本身不会有任何破损。

离子液体这个溶剂本身不挥发,且具有很高的热稳定性和导电性。因此,创造出的这款离子液体凝胶具有广阔的应用前景。“可用于电池、传感器、3D打印、致动器和柔性电子设备等。”Michael D. Dickey说。

可穿戴柔性电子器件是当下科学研究的热门之一,要同时满足可弯折、扭曲、拉伸等需求,所以对材料的要求极高。以往做展示用的较多的是传统柔性材料——水凝胶,但水凝胶稳定性是个大问题,长期暴露在空气中会导致水分蒸发、性能受损。

“离子液体凝胶完全可以替代水凝胶在可穿戴柔性电子器件上的应用。首先它很稳定不挥发,不需要任何包覆;其次具有高导电性,不需要额外添加导电介质;可穿戴设备往往需要大变形,离子液体凝胶还可以用来开发应变传感器。”王美香说,“还有一点,它具有自愈合和形状记忆的特性。”

一步法轻松做成

长期以来,在凝胶材料领域最火的,非水凝胶莫属。

实际上,水凝胶在生活中已相当常见。比如,隐形眼镜、果冻、龟苓膏等都是水凝胶的“产物”。自62年前水凝胶横空出世,科研人员便绞尽脑汁地挖掘其力学性能,涌现了无数重大成果。

但同为凝胶材料,离子液体凝胶领域的研究则发展较慢。例如力学性能研究还是一块空白,很难把它的力学性能做到与高强度水凝胶相媲美的程度。

在这篇论文发表之前,合成高强度离子液体凝胶的方法并不易。为了提高材料的力学性能,一些研究人员采用多步法或者溶剂交换,整个过程耗时长、成本高,而且浪费资源。

挑战不可能,这是科研工作者骨子里的基因,恰好离子液体这个溶剂的“72般变化”也让王美香着迷。

“顾名思义,水凝胶用的溶剂只有一种,就是水,而离子液体凝胶用的溶剂是离子液体,有成千上万种,这正是它的魅力所在。”王美香对《中国科学报》说。离子液体在室温下是一种液态的熔融盐,里面含有正离子和负离子,只要熔融盐里的正负离子不一样,就可以实现离子液体的千变万化。

研究选材是从聚丙烯酸和聚丙烯酰胺的单体开始。

最初,王美香把两种材料分开来做。当把丙烯酰胺融到离子液体后,产生的凝胶跟她预想的完全不一样,不透明、发白,就像晒干的面条一样特别脆,一碰就断。随后她又试了丙烯酸,做出来的凝胶则超级软,透明度达到百分百。

完全就是两种极端!这让她无比兴奋,如果把三者混在一起,会擦出什么样的火花呢?

“把丙烯酰胺和丙烯酸融到离子液体里,再加入引发剂和交联剂,然后混匀,用高功率紫外灯照射,3分钟就能制作出论文中这种新型混合材料。”王美香说,“就是这么简单。”

一步法就这样诞生了!它为离子液体凝胶研究开启了新世界的大门。

为实验蓄能,把理论变为现实

王美香在西安交通大学读博期间,就一直从事水凝胶研究。但她看到了离子液体凝胶材料的巨大潜力,因此萌生了调整研究方向的想法。

2018年12月,王美香从西安交通大学获得材料科学与工程博士学位后,进入北卡罗来纳州立大学Dickey实验室做博士后,主要致力于高机械性能凝胶材料的设计和制备,以及研究其在可穿戴柔性电子器件、全固态电池以及超级电容器、传感器和驱动器等领域的应用。

在新的平台,王美香也顺利转换到新赛道,开始离子液体凝胶材料研究。

但是,王美香刚进入北卡罗来纳州立大学,新冠疫情就来了,一下打乱了研究计划,学校封闭,无法进入实验室。

她便利用这段时间查阅文献,为实验蓄能。在家“闭关”三个月后,终于等来复工的消息。王美香便一头扎进实验里,每天在实验室待八个小时,把实验过程中看到的现象记录下来,晚上回家查资料来分析这些现象的成因。

幸运的是,这项工作从始至终都比较顺利,这篇论文投给期刊也很快被接收。并且,评审专家都对该成果给了很高的评价。

“接下来,我们将会做应用方面的拓展,想把离子液体凝胶与3D打印技术相结合,用于开发新型柔性机器人。”王美香说。

参与这项研究的一共有9位作者,其中华人学者就有4位。除了王美香,另外3位分别是论文共同通讯作者、西安交通大学教授胡建,西安交通大学硕士生张鹏尧,以及美国内布拉斯加州大学林肯分校研究助理教授钱文。

在nature子刊发表论文多难

应该说是特别难的吧,因为这上面对于文章的审核是非常严格的,很少有论文能够通过。

在《Nature》上发表一篇论文基本上属于大学教授级别(水平)。

《Nature》和《Science》属于顶尖科学杂志,按SCI影响因子算两杂志都有30多分。

《Nature》是世界上历史悠久的、最有名望的科学杂志之一,首版于1869年11月4日。与当今大多数科学论文杂志专一于一个特殊的领域不同,其是少数依然发表来自很多科学领域的一手研究论文的杂志(其它类似的杂志有《科学》和《美国科学院学报》等)。在许多科学研究领域中,很多最重要、最前沿的研究结果都是以短讯的形式发表在《自然》上。

【详细介绍】

《自然》是科学界普遍关注的、国际性、跨学科的周刊类科学杂志。2014年它的影响因子为41.456。

1869年约瑟夫·诺尔曼·洛克耶爵士建立了《自然》,洛克耶是一位天文学家和氦的发现者之一,他也是《自然》的第一位主编,直到1919年卸任。

《自然》每周刊载科学技术各个领域中具有独创性,重要性,以及跨学科的研究,同时也提供快速、权威、有见地的新闻,还有科学界和大众对于科技发展趋势的见解的专题。

《自然》的主要读者是从事研究工作的科学家,但杂志前部的文章概括使得一般公众也能理解杂志内最重要的文章。杂志开始部分的社论、新闻、专题文章报道科学家一般关心的事物,包括最新消息、研究资助、商业情况、科学道德和研究突破等栏目。杂志也介绍与科学研究有关的书籍和艺术。杂志的其余部分主要是研究论文,这些论文往往非常新颖,有很高的科技价值。

在《自然》上发表文章是非常光荣的,《自然》上的文章会经常被引用。这有助于晋升、获得资助和获得其它主流媒体的注意。因此科学家们在《自然》或《科学》上发表文章的竞争很激烈。与其它专业的科学杂志一样,在《自然》上发表的文章需要经过严格的同行评审。在发表前编辑选择其他在同一领域有威望的、但与作者无关的科学家来检查和评判文章的内容。作者要对评审做出的批评给予反应,比如更改文章内容,提供更多的试验结果,否则的话编辑可能拒绝该文章。

《自然》是一份在英国发表的周刊,其出版商为自然出版集团,这个集团属于麦克米伦出版有限公司,而它则属于格奥尔格·冯·霍茨布林克出版集团。《自然》在伦敦、纽约、旧金山、华盛顿哥伦比亚特区、东京、巴黎、慕尼黑和贝辛斯托克设有办公室。自然出版集团还出版其它专业杂志如《自然神经科学》、《自然生物学技术》、《自然方法》、《自然临床实践》、《自然结构和分子生物学》和《自然评论》系列等。

非常的难。很多人都觉得他作为一个天才,每天的生活一定是充满着光环的,其实天才也有天才的艰辛的。

特别的难,而且这些文章的质量也要比较高,同时也有鲜明的立意和主题,然后也要在物理方面特别有成就。

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