一周前沿科技盘点丨自动巡航杂交授粉育种机器人“吉儿”诞生；绿色薄膜来了！电子产品也能轻松“降解”

作物花型重塑与AI机器人协同设计实现智能自动化杂交育种

中国科学院遗传与发育生物学研究所许操团队提出作物-机器人协同设计的“双向奔赴”理念，融合生物技术（BT）与人工智能（AI），创制全球首个“机器人友好”结构型雄性不育系。通过基因编辑靶向调控番茄雄蕊发育的GLO2基因，实现花粉败育且柱头自然外露，突破番茄缺乏理想雄性不育系的瓶颈，且不影响产量与种子质量。

团队联合中国科学院自动化所杨明浩团队，研发世界首台自动巡航授粉机器人“吉儿”（GEAIR），集成深度学习算法，柱头识别准确率达85.1%，单花授粉仅需15秒，单次巡航授粉成功率达77.6%±9.4%，可全天候连续作业。机器人国产化率超95%，显著降低人工成本。

进一步结合“从头驯化”与“快速育种”技术，构建智能育种工厂，将野生近缘种利用周期从5年缩短至1年，高效培育优质番茄新种质。该系统成功拓展至大豆，实现结构型雄性不育系快速创制，节省76.2%授粉时间，有望破解大豆杂种优势应用难题。

该研究开创“BT筑基+AI赋能+Robot劳作”（BAR）智能育种新模式，为生物育种革新与新质生产力发展提供范例。

原文链接：

https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(25)00840-2

可闭环生物回收的纤维素基介电薄膜

中国科学院院士、中国科学技术大学教授俞书宏团队开发出一种可闭环生物回收的纤维素基介电薄膜，有望显著提升电子器件的循环利用率，减少电子废弃物污染。

随着电子产品更新加速，电子垃圾问题日益严峻。现有可回收器件仍面临材料降解、能耗高和部分组件废弃等挑战。理想的闭环回收要求材料在循环中不损失性能，但此前在电子材料领域难以实现。

为此，俞书宏团队创新性地结合“气溶胶辅助生物合成”与特异性酶降解技术，制备出新型细菌纤维素/玻璃微珠复合介电薄膜。该方法在温和条件下将葡萄糖转化为高性能复合材料，所得薄膜具备高强、低介电常数、低热膨胀和良好柔韧性等优势，性能优于现有有机-无机复合材料。更重要的是，利用纤维素酶可将其完全分解为葡萄糖，实现原料再生，形成“原料-产品-回收”闭环。

实验表明，基于该薄膜的电子器件信号传输损耗低于商用环氧树脂基底。成本分析显示其具备商业化潜力，且在健康与资源环境影响方面优势显著。该策略为可持续电子材料的设计提供了新范式，推动电子产业向绿色循环转型。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41893-025-01606-9

高温焦耳热处理实现退役锂电和浸出渣升级回收

随着新能源汽车快速发展，退役锂电池数量激增，高效、清洁的回收技术成为产业可持续发展的关键。当前主流回收方法多聚焦于金属提取或直接修复，对材料高值化利用关注不足。焦耳加热作为一种快速、高效的新兴技术，为退役电池材料的升级再生提供了新方向。

中国科学院广州能源研究所袁浩然团队联合过程工程研究所杨军团队，提出一种协同处置技术，针对退役LiMn₂O₄（S-LMO）阴极材料与浸出渣磷酸铁（S-FP）进行高值化升级回收。该技术采用焦耳高温冲击结合水浸工艺，实现锂的快速高效浸出，浸出率超过99%。随后，通过精准调控焦耳热处理参数，将S-LMO和S-FP中的锰、铁等元素进行结构重组与过渡金属替换，一步合成高能量密度的聚阴离子正极材料LiMnFePO₄（R-LMFP）。

该方法不仅大幅缩短了锂提取时间，还显著提升了高性能电池材料的合成效率，实现了“变废为宝”的闭环升级。更重要的是，该技术将原本被视为废弃物的阴极材料与浸出渣协同利用，避免了资源浪费与二次污染。此项研究为退役锂电池的高值化、低耗能、短流程回收提供了创新路径，对推动电池循环经济具有重要意义。

原文链接：

https://www.cell.com/matter/abstract/S2590-2385(25)00365-0

免疫治疗联用药物筛选的计算方法和实验验证

中国科学院上海营养与健康研究所李虹研究组与复旦大学附属中山医院胡博团队合作，开发了一种名为IGeS-BS的数据驱动计算框架，用于筛选可增强免疫治疗效果的化合物，为克服免疫治疗耐药性提供新策略。

免疫检查点阻断（ICB）疗法虽在肿瘤治疗中取得突破，但耐药问题普遍存在。目前ICB联合化疗或靶向药多依赖经验尝试，缺乏系统性筛选方法。为此，研究团队整合近千例免疫治疗患者的转录组数据，鉴定出33个能稳定预测疗效的肿瘤微环境特征（IGeS），并基于化合物扰动前后基因表达变化，构建打分系统，评估其增强免疫治疗的潜力。

IGeS-BS框架应用于13种癌症，绘制出涵盖上万种化合物的免疫疗效增强图谱，成功识别出多个候选协同药物。实验验证显示，高分化合物SB-366791和CGP-60474可显著逆转抗PD-1治疗耐药；SB-366791与mitoxantrone联合PD-1抑制剂，能有效改善肝癌、结肠癌和肺腺癌的治疗效果。

该研究为免疫联合用药提供了高效预测工具，未来随着扰动数据积累，IGeS-BS有望加速新型协同治疗方案的发现与应用。

数千原子无缺陷二维和三维阵列重排实验结果图

中性原子体系因其良好的可扩展性、高保真度量子门和高并行性，被视为实现大规模量子计算的重要候选平台。该体系利用光镊阵列捕获原子，但初始填充具有随机性，需通过“重排”技术构建无缺陷阵列，才能进行后续量子操作。传统重排方法受限于时间随规模增长、原子易丢失等问题，难以突破数百原子的瓶颈。

中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳团队与上海量子科学研究中心/上海人工智能实验室钟翰森等合作，创新性地引入人工智能技术，攻克了这一难题。他们利用AI实时驱动高速空间光调制器，精确控制光镊的位置与相位，实现所有原子的并行移动。该方法具有高度并行性，重排时间不随阵列规模增加而延长，始终保持在常数水平。

实验中，团队在仅60毫秒内成功构建了包含2024个原子的无缺陷二维和三维原子阵列，刷新了中性原子体系的世界纪录。该技术可直接扩展至数万原子规模。同时，系统实现了单比特门保真度99.97%、双比特门保真度99.5%、探测保真度99.92%，达到国际顶尖水平。

这一突破为大规模、可扩展的中性原子量子计算提供了关键技术支持，标志着我国在量子计算工程化道路上迈出坚实一步。

原文链接：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/2ym8-vs82

光子回路的异质集成能融合不同材料的优势，是发展高性能光电子器件的重要方向。中国科学院上海微系统与信息技术研究所蔡艳、欧欣团队合作，创新采用“万能离子刀”剥离转移技术，成功在六英寸图形化氮化硅（SiN）晶圆上集成了高质量的薄膜铌酸锂（TFLN），并基于晶圆级工艺制备出高性能电光调制器，为光通信芯片的规模化制造迈出关键一步。

该方案巧妙利用氮化硅与铌酸锂的互补优势，构建混合波导结构。所有器件图案均刻写在SiN层上，无需对脆弱的铌酸锂薄膜进行刻蚀，大幅简化了工艺流程，提升了良率和一致性。所制备的马赫曾德尔调制器可同时工作于O波段（1310 nm）和C波段（1550 nm），在C波段实现超过110 GHz的3-dB电光带宽，PAM-4模式下数据传输速率高达260 Gbit/s，性能国际领先。其半波电压长度积（VπL）在1310 nm和1550 nm波长下分别为2.15 V·cm和2.7 V·cm，兼具低驱动电压与高效率。

该研究首次实现了全流程晶圆级制造的SiN/TFLN异质集成调制器，具备低插入损耗、超高带宽和高速传输能力。不仅验证了该集成方案的技术可行性，也为未来硅基光电子平台与薄膜铌酸锂的大规模、低成本量产奠定了坚实基础，对推动高速光通信和集成光子学发展具有重要意义。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/lpor.202500138