IOP出版社联手松山湖材料实验室推出全新开放获取期刊——Materials Futures

本篇研究来自哈尔滨工业大学（深圳）刘伟课题组。本文综述了光声显微成像（PAM）中有限视角伪影校正的最新策略。长期以来，PAM被认为凭借其空间共焦设计能够天然抵抗有限视角伪影，但最近的活体实验研究证实了此类伪影具有显著影响。本综述综合了当前最先进的校正策略，将其主要分为工程驱动方案和基于计算的算法两大类。通过全面剖析各策略的机制、实施方法及其优缺点，本文为释放PAM作为高保真精准生物医学诊断工具的全部潜力提供了重要参考。 文章介绍 Breaking the view barrier: mechanisms and advances in correcting limited-view artifacts for photoacoustic microscopy Lifu Jiang（江礼福）, Yiming Huang（黄易铭）, Xiangru Liu（刘香茹）, Anna Orlova, Pavel Subochev and Wei Liu（刘伟）通讯作者： 刘伟，哈尔滨工业大学（深圳）   研究背景： 随着光声成像向临床应用转化，有限视角问题成为严重影响诊断准确性的关键挑战之一。该问题最初在光声计算断层扫描中被发现，主要源于有限的接收角，而光声波的相干特性更是加剧了这一问题。过去普遍认为PAM由于采用逐点探测机制而对该伪影免疫，然而当生成的声学波长与光学焦深相近甚至更小时，这种假设便不再成立。特别是在对呈均匀分布且间距极小的微血管等结构进行成像时，微小吸收体发射的双极声波会发生相干叠加。在传播过程中出现的相消干涉会导致这些均匀结构的信号被严重抑制甚至完全丢失，这是PAM产生有限视角伪影的最主要原因。鉴于目前仍缺乏对PAM有限视角校正策略的系统性理论分析，本研究旨在填补这一空白，建立统一的物理机制解释，并系统评估现有校正方法的原理与临床适用性。   研究内容： 本文通过模型仿真确立了PAM中有限视角伪影形成的统一物理学解释，明确指出相干波的相消干涉是导致均匀或周期性微观结构信号丢失的核心原因。此外，本文系统分析了通过重塑初始声压分布或扩大检测孔径的四类工程范式，包括： 1)光学照明工程：利用动态散斑、高数值孔径（NA）聚焦或结构光照明来打破空间或吸收的均匀性。 2)声热工程：通过超声聚焦加热引入局部温度梯度，扰乱光声源的相干性。 3)探测器孔径工程：采用鱼眼形超声探测器或透明换能器来扩大有效接收角度。 4)生物标志物工程：利用特定分子的光谱吸收特征引入空间或功能的先验约束。 5)算法解决方案：总结了在不大幅改变硬件的情况下规避物理限制的算法，涵盖结合离轴激发的重建算法、利用生物组织固有时间变化的统计光声涨落成像，以及从纯数据驱动向融合物理原理演进的深度学习模型。 本文对PAM领域的有限视角校正方法进行了系统梳理与理论连接。研究指出，虽然工程方法丰富了物理信号的多样性，但面临系统复杂性、深度限制和组织损伤等折中问题；而算法方案依赖于物理模型且多帧采集限制了成像速度。因此，将工程硬件提供的数据多样性与算法模型相结合，是克服当前技术妥协、推动PAM走向临床高保真诊断的最具前景的路径。 作者介绍 刘伟  副教授 哈尔滨工业大学（深圳） 刘伟，哈尔滨工业大学（深圳）副教授、博士生导师、光学成像实验室PI。长期致力于免标记多模态光-声信息感知技术的前沿交叉研究，迄今在国际权威期刊累计发表SCIE检索论文82篇，Google学术总引用逾2600次，H指数30。先后主持国家自然科学基金项目、广东省/深圳市自然科学面上与人才项目及央企技术委托开发项目等，累计获批经费逾1150万元。入选广东省普通高校青年创新人才、深圳市海外高层次人才，曾获杜克大学2017-2018年度“最杰出博士后演讲者”奖励。 期刊介绍 JPhys Photonics 2025年影响因子：4.7  Citescore: 7.3 JPhys Photonics（JPPHOTON）是一本新出版的开放获取期刊，面向物理学中应用于光子学各个领域的高质量研究。期刊包含光子学研究中最重要和最激动人心的进展，着重关注跨学科和多学科的研究。涵盖领域包括：生物光子学和生物医学光学；能源和绿色技术应用，包括光伏；成像、检测和传感；光物质相互作用；光源，包括激光器和LED；纳米光子学；非线性和超快光学；光通信和光纤；光数据存储；光电子学、集成光学和半导体光子学；光子材料、超材料和工程结构；等离子体技术；传播，相互作用和行为；量子光子学和光学等。

地球的分层结构。（来源：Shutterstock/iStock/AlexLMX） 对引力场进行超高精度模拟，为建立新的引力建模数学基础提供了方向。 地球并不是一个完美的球体，因此，要对地球的引力场进行非常精确的建模并非易事。为了简化数学计算，科学家可以引入所谓的布里渊球（Brillouin sphere）：一个以行星中心为球心、能够完全包围构成行星的全部质量的最小球体。对于地球而言，布里渊球仅在一个点与地球表面接触，即厄瓜多尔钦博拉索山（Mount Chimborazo）的山顶。在球体外部，可以通过结合一系列称为球谐展开（spherical harmonic expansion）的简单方程，对引力场进行精确模拟。 但对于布里渊球内部的引力场——按照定义，该区域包含行星表面——这一方法是否依然成立？来自俄亥俄州立大学和康涅狄格大学的科学家给出的答案是“否”。研究团队开展了分析和数值研究，清楚地展示了球谐展开为何以及如何导致预测误差。 不过，这并不意味着研究陷入了困境。他们对引力场进行的超高精度模拟，为建立新的引力建模数学基础提供了方向。通过升级模拟器，将行星内部的密度变化纳入考虑，研究人员将能够严格检验各种拟议中的替代方法，以表示布里渊球内部的引力场。 >>点击查看文章原文。 文章介绍 Divergence beneath the Brillouin sphere and the phenomenology of prediction error in spherical harmonic series approximations of the gravitational field M Bevis, C Ogle, O Costin, C Jekeli, R D Costin, J Guo, J Fowler, G V Dunne, C K Shum and K Snow...

近日，美国天文学会（AAS）出版委员会向大家分享一项来自科研社群的意见反馈成果：关于在AAS旗下期刊投稿和审稿时，如何使用人工智能（AI）工具（包括大语言模型）的相关指南。 天文学家和行星科学家已经在以多种方式使用AI，从润色文字、加速代码开发，到辅助数据分析。通过我们此前面向会员开展的AI使用情况调查，以及与编辑的直接交流，许多同事都表示，希望进一步明确如何以符合科研伦理规范且透明的方式在科研工作中使用这些工具。AAS出版委员会在编委会的意见基础上制定了相关指南，旨在回应大家的这些关切。>>您可以在AAS官网查看相关政策指南。 AAS出版委员会由天文学家和行星科学家组成，他们都是来自全球科研社群的志愿者。大家愿意参与制定这份指南，是因为我们都非常重视共同学术文献的完整性。我们参考了当前学术出版行业的相关标准，并结合作者以及天文学和行星科学领域科研人员所关注的问题，对这些指导原则进行了调整；同时，这些指南也直接参考了大家在AI使用情况调查中的反馈，以及我们与各位同事交流时了解到的意见。 这份指南由两份相互配套的文件组成，分别面向作者和审稿人，因为两者面临的相关问题有所不同。例如，审稿人指南特别涉及同行评审过程中未发表研究成果的保密问题，这是一个需要单独认真对待的重要问题；对于作者而言，指南涵盖在准备稿件并投稿过程中任何环节使用AI的情况，包括文本、代码以及生成的图表或图像，但不涉及更广义的科研活动中对AI的使用。指南明确说明了哪些使用情况需要进行披露，并提供了示例表述，您可以根据具体情况直接进行调整和使用。 这些AI指南将于今年秋季晚些时候对新的投稿文章正式生效，其中包括所有投稿均须提供AI使用情况披露声明。我们希望这份指南能够成为一份持续更新的文件：随着相关工具和应用环境不断变化，我们也会持续审视并更新相关指导内容。 如果您有任何问题或反馈，欢迎通过此表单提交。正是因为会员们第一次提出了这些问题，我们才制定了这份文件；未来，我们也希望继续听到大家的意见和建议。 感谢大家对期刊的信任，也感谢许多同事一直以来为维护期刊的价值与科研诚信所付出的努力。 Angela M. Stickle 约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室 AAS出版委员会主席 期刊介绍 The Astrophysical Journal 2025年影响因子：5.7  Citescore：9.0 The Astrophysical Journal（APJ）是享有盛誉的天文和天体物理学研究期刊，由美国天文学学会（AAS）和IOP合作出版，发表天文学和天体物理学领域的原创性研究、最新进展、新发现和理论等。APJ是20世纪许多经典发现的首发者，同时也是近年来关于类星体、脉冲星、中子星、黑洞、太阳和恒星磁场、X射线和星际物质等重大发现的发表平台。

本篇研究来自北京大学林金泰课题组。本研究以2018至2024年华北地区夏季为研究时段，针对燃煤电厂新建与关停两类典型设施变化，结合自主构建的高精度电厂信息和卫星反演排放数据集，定量评估电厂动态变化的NOx排放效应，并进一步探讨工业共址造成的干扰，从而回答电力行业深度减排之后NOx排放结构的变化，为深化精准治污提供数据支撑。 文章介绍 Satellite-detected nitrogen oxides emission changes from power plant dynamics in North China Chenghao Xu, Jintai Lin（林金泰）, Sijie Wang, Hao Kong, Yuhang Zhang, Yang Yun, Fangxuan Ren, Mengying Wang, Wanshan Tan, Jianxiao Wang, Lei Bai and Jian Gao 通讯作者： 林金泰，北京大学   研究背景： 氮氧化物（NOx）是一种主要大气污染物，对臭氧和二次PM2.5形成具有重要影响。中国长期面临较大的NOx减排压力，近年来持续推进燃煤电厂超低排放改造和“上大压小”政策，淘汰老旧机组并新建大型电厂。传统的排放清单难以及时反映电厂新建、关停等设施级变化，并且单纯基于卫星等大气观测的排放估计难以分辨单个设施的排放状况，因此难以精细评估政策措施究竟如何改变电厂NOx排放。 本研究以2018至2024年华北地区夏季为研究时段，针对燃煤电厂新建与关停两类典型设施变化，结合自主构建的高精度电厂信息和卫星反演排放数据集，定量评估电厂动态变化的NOx排放效应，并进一步探讨工业共址造成的干扰，从而回答电力行业深度减排之后NOx排放结构的变化，为深化精准治污提供数据支撑。   研究内容： 该研究首先整合环境统计、Global Energy Monitor、地理信息、卫星影像和产业信息，建立覆盖中国3400余座发电设施精确位置的电厂数据库，并收集华北517座电厂的运行时间信息，确定了2018–2024年间华北共有109座电厂被新建或关停。进一步结合POMINO-TROPOMI NO2卫星数据和PHLET排放反演算法，获得5km分辨率夏季NOx排放数据，并扣除非点源背景排放影响，进而结合高分辨率卫星影像识别电厂和工业源共址情况（即在同一格点内），区分电厂排放独立信号与工业干扰两种情况。 结果表明，2018–2024年华北夏季火力发电量增加30.2%，但电厂所在格点NOx排放并未同步增加。在无工业干扰的格点，新建电厂对应NOx排放强度平均增加0.76 kg km-2 h-1，而关停电厂对应排放强度平均下降1.97 kg...

特刊详情 客座编辑 卓晓璐，香港中文大学（深圳） 邵磊，中山大学 郑嘉鹏，上海理工大学   主题范围 Chiral plasmonics investigates the interactions between light and asymmetric nanostructured metals to govern optical polarization at the nanoscale. By bridging concepts from colloid chemistry, micro–nano fabrication, and fundamental light–matter interactions, this multidisciplinary field drives the development of ultra-sensitive chiral molecular detection, circularly polarized optoelectronic devices, and plasmon-mediated enantioselective...

本篇研究来自中国科学院西安光学精密机械研究所闵俊伟、姚保利课题组。该研究提出了一种新型光学衍射层析成像技术LED-ODT。通过将可编程LED阵列与定量相位相机集成到普通光学显微镜上，实现了对透明生物样本的无标记、定量三维折射率成像。在极大简化系统复杂度和降低成本的同时，保持了高精度、高稳定性和快速的成像能力。该技术成功实现了对COS-7细胞中脂滴的统计分析以及对水化后胖大海种子的三维结构表征，展示了其在生物医学领域的巨大应用潜力。 文章介绍 Optical diffraction tomography using programmable LED array illumination and quantitative phase camera Yan Li（李炎）, Yuge Xue（薛雨阁）, Ruihua Liu（刘瑞桦）, Yingjie Feng（冯英杰）, Jian Liang（梁健）, Chen Bai（柏晨）, Tengfei Wu（吴腾飞）, Liming Yang（杨力铭）, Xianghua Yu（于湘华）, Xiaohao Xu（徐孝浩）, Kai Wen（温凯）, Peng Gao（郜鹏）, Taiqiang Dai（戴太强）, Liang Kong（孔亮）, Junwei Min（闵俊伟） and Baoli Yao（姚保利） 通讯作者： 闵俊伟，中国科学院西安光学精密机械研究所 姚保利，中国科学院西安光学精密机械研究所   研究背景： 三维显微成像在生物医学研究中至关重要。传统的荧光显微技术虽然能提供高对比度、分子特异性信息，但存在光漂白和光毒性问题，阻碍了对活细胞正常生理活动的长时程观察。光学衍射层析成像（Optical diffraction tomography，ODT）作为一种无标记三维成像技术，能够定量重构样本的三维折射率分布，应用前景广阔。然而，目前大部分ODT系统采用马赫-曾德尔等光学干涉结构，使用激光光源照明，需要机械扫描或旋转组件，系统复杂且易受环境扰动。新兴的计算成像方法虽然简化了硬件，但通常需要复杂的非线性迭代算法和多帧图像，计算负担重。...