中国农业科学院植物保护研究所农药分子靶标与绿色农药创制创新团队结合田间实验和分子动力学模拟，综合研究了负载梨小食心虫昆虫性信息素静电纺丝纤维的释放行为，揭示了多组分昆虫性信息素在微纳纤维载体中的释放调控机制。该成果以“How to Control the Release Behavior of Insect Sex Pheromones Using Nanomicro Fiber: Insights from Experiment and Molecular Dynamics Simulation”为题作为封面文章发表在Journal of Agricultural and Food Chemistry上。
昆虫性信息素因微量高效、靶标害虫特异性、环境安全等优点，长期被应用于害虫监测、诱捕和干扰交配等绿色防控策略中。然而，提高昆虫性信息素在田间释放的稳定性与时效性仍是制约制剂技术发展的瓶颈。静电纺丝微纳纤维因具有大比表面积、可调控孔隙和理想的机械性能，被认为是理想的载体材料，但其对昆虫性信息素的释放调控机制尚未完全明确。
本研究采用不同聚合物电纺纤维包封多组分的梨小食心虫昆虫性信息素，构建控制释放体系。通过释放实验，发现不同聚合物组成纤维的释放速率和半衰期存在较大差异，释放数学模型的拟合结果表明信息素分子的释放主要遵循浓度梯度驱动的扩散
。分子动力学模拟揭示了信息素分子在聚合物网络中是经长时间振动形成空腔，然后发生跳跃扩散。结合纤维载体材料的热力学性能、孔隙特性和结晶行为研究结果，表明分子间作用力和结晶性为调控昆虫性信息素静电纺丝纤维释放行为的主要因素。最后，在长期的田间诱捕实验中，负载昆虫性信息素纤维的持效期结果与释放研究规律相吻合，证明该释放理论对实际生产具有现实指导意义。
近日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心田明亮课题组研究员杜海峰和德国尤利西研究中心教授R. E. Dunin-Borkowski团队及Nikolai S. Kiselev领导的小组形成的合作研究团队，利用电子全息技术在准二维螺旋磁性材料FeGe纳米结构中实验发现一种称之为“磁浮子”的新型三维局域磁结构，相关成果以Experimental observation of chiral magnetic bobbers in B20-type FeGe 为题发表在期刊《自然-纳米技术》（Nature Nanotechnology）上。
二进制是计算技术中广泛采用的一种数制，是整个数据存储的基础。二进制数据是用“0”和“1”两个数码来表示的数。在具体的物理载体中，“0”和“1”是利用物理实体两个可操控的物理态来实现的，如计算硬盘中磁畴的两个磁化方向。2009年德国科学家在一类螺旋磁性材料中发现了一种具有粒子特性的拓扑磁结构，即磁斯格明子（Skyrmion）。斯格明子具有尺寸小、稳定性高和易操控等系列特点，从而可以作为基本的数据比特来构建未来高密度、高速度、低能耗磁存储器。但是长久以来，斯格明子被认为是此类材料中唯一存在的局域磁结构，因此只能作为二进制数据比特中的“1”或“0”一个，可以利用铁磁态作为另一个数据比特的载体。但是，由于斯格明子本身是存在于铁磁背景中，热扰动等外部因素会使斯格明子发生漂移，从而引起实际信息存储中的紊乱。通过在磁存储单元间构造人工缺陷能够限制斯格明子的无序运动，但无疑会增加器件设计的复杂性与成本。
磁拓扑态之间的相互作用可以有效抑制它们的自发漂移，然而，同一种磁拓扑态结构，如磁斯格明子，很难实现“0”和“1”不同数据比特的分辨。因此，寻找新型局域的磁结构是解决该难题的主要途径。2015年，德国科学家首先理论预言在一定厚度的螺旋磁性材料中还存在一种磁结构——手性磁浮子 (Magnetic Chiral Bobber)。磁浮子是漂浮在材料表面的一种新型局域磁结构，可以取代铁磁态作为数据比特“0”应用到存储器设计中，这种新设计可以安全避免额外的构造人工缺陷等工艺，具有结构简单和成本低的优点。
在该工作中，强磁场中心团队利用聚焦离子束技术制备了高质量的纳米结构样品，通过和德国尤利西合作团队多次实验摸索，在FeGe纳米材料中利用电子全息技术首次在实空间中直接观测到磁浮子，并且进一步发现磁浮子可以与斯格明子共存。该研究结果不仅扩展了手性磁体中拓扑磁结构的范围，也为相关的器件设计提供了很好的基础。
该工作中杜海峰和Nikolai S. Kiselev作为论文的共同通讯作者。
该研究工作受到国家重点研究计划专项基金、中国科学院重点部署项目、国家自然科学基金、中国科学院青年促进会等经费资助。
