学科交叉成果名称：受果蝇幼虫启发的轻质模块化软体机器人设计及应用

学院：控制学院   学科：控制科学与工程+生物学   导师组：陆豪健（主）、龚哲峰

学科交叉成果简介

本研究围绕受果蝇幼虫启发的轻质模块化软体机器人设计及应用展开，通过对果蝇幼虫的肌肉系统和体节变形以及运动模式之间进行同步观测，揭示了其在复杂环境中的高效适应机制。将果蝇幼虫的生物结构与运动机制应用于软体机器人的系统集成与驱动控制，实现了机器人前进、转弯、翻滚、扭转等多种运动模态，并通过仿生控制策略实现了各种运动模态之间的柔顺切换。此外，生物启发的软体机器人系统还展示了柔性刚度可调以及高控制精度的特性，在细胞微操作、微创手术以及环境探索与检测等领域展示了巨大的应用场景。该研究为应对复杂环境中软体机器人的设计与应用提供了新的解决方案，推动了生物医学与机器人控制科学的融合与创新。

主要学科交叉成果列表

[1] Qin Fang, Jingyu Zhang, Yinhui He, Nenggan Zheng, Yue Wang, Rong Xiong, Zhefeng Gong* and Haojian Lu*. Drosophila Larvae-Inspired Soft Crawling Robot with Multi-Modal Locomotion and Versatile Applications, Research, 2024. 05. （JCR一区，中科院一区，IF: 10.2）

[2] Qin Fang, Jingyu Zhang, Pingyu Xiang, Nenggan Zheng, Yue Wang, Rong Xiong, Zhefeng Gong* and Haojian Lu*. Reconfigurable Transparent Variable-Stiffness Soft Robot for Underwater Operations, Advanced Intelligent Systems, 2024. 03. （JCR一区，中科院三区，IF: 7.3）（Wiley威立中国开放科学高贡献作）

学科交叉成果名称：面向低剂量高灵敏X射线成像诊断的纳米颗粒结构设计与光谱调控

学院：光电学院   学科：光学工程+临床医学   导师组：邱建荣（主）、周民、邓人仁

学科交叉成果简介

CT诊断时，通常需要高X射线辐射剂量来获取高质量的图像，这可能降低机体免疫功能，特别不适用于孕妇与婴幼儿疾病检测；不能作为医学领域的常规检测手段。因此该成果设计合成了稀土掺杂氟化物核壳纳米颗粒和高质量柔性化闪烁屏；对其发光光谱调控实现高级防伪技术的同时实现高X射线激发/持续发光调控；在低剂量X射线下实现生物组织内部的平面/非平面高分辨率成像，其空间分辨率超过10 lp mm^-1。研究结果展示了光学，医学和材料学邻域交叉的高价值应用。相关成果发表在光学领域权威期刊Laser Photonics Rev.上，获得第二届全国光与物质相互作用大会优秀海报奖，投稿高水平期刊Chemical Engineering Journal并申请发明专利。解决了目前临床医学上CT诊断时低质量成像及高X射线辐射剂量等关键问题。

主要学科交叉成果列表

[1]W. X. Xu, Y. Zheng, X. F. Liu, M, Zhou, R. R. Deng, Y. M. Yang and J. R. Qiu; “Manipulation of Coupled X-Ray-Excited Persistent Luminescence and Upconversion in Er³⁺ Doped Fluoride Nanoparticles for Multifaceted Applications”; Laser Photonics Rev.；2024, 2400147.（2024.04.09）(中科院一区，影响因子9.8)

[2] 第二届全国光与物质相互作用大会优秀海报奖；作者：徐玮鑫，周民，邓人仁，邱建荣

学科交叉成果名称：硅基二维碳化钛异质集成X射线探测器及其单像素成像应用

学院：集成电路学院   学科：电子科学与技术+化学   导师组：徐杨（主）、高超

学科交叉成果简介

该工作通过稀盐酸刻蚀及氟化锂插层的方式处理Ti₃AlC₂前驱体，获得高质量的单晶Ti₃C₂T_x纳米片，随后通过宏观组装的方法得到表面光滑平整的Ti₃C₂T_xMXene纳米膜，且像差校正透射电子显微镜图像证明了Ti₃C₂T_xMXene纳米膜与硅基衬底形成原子级贴合界面, 而该界面保证器件具备高效的电子-空穴传输通道。二维材料Ti₃C₂T_x MXene较低的电子-纵向光学声子耦合常数，使得其在X射线辐照下能形成大量极化子，从而有效地将极化电荷与晶格振动耦合。这些极化子有助于热电子在MXene中长时间地保留能量，并在热电子传输中发挥重要作用。该工作制备得到的高灵敏度X射线探测器最终利用单像素成像技术（SPI）获得了低X射线辐照剂量下的清晰图像，有望被应用于医学成像等领域。

主要学科交叉成果列表

[1] Yance Chen, Yue Dai, Srikrishna Chanakya Bodepudi, Xinyu Liu, Yuan Ma, Shiyu Xing, Dawei Di, Feng Tian, Xin Ming, Yingjun Liu, Kai Pang, Fei Xue, Yunyan Zhang, Zexin Yu, Yaping Dan, Oleksiy V. Penkov, Yishu Zhang, Dianyu Qi, Wenzhang Fang*, Yang Xu* & Chao Gao*, High-sensitive and fast MXene/silicon photodetector for single-pixel X-ray imaging, InfoMat, 中科院一区(独立一作), 2024-06-26, e12596,最新影响因子：22.7

[2] 基于碳化钛纳米膜的硅基X射线光电探测器及其制备方法, 国内专利, 已授权（2024年9月16日）,陈彦策；方文章；高超；明鑫；林琳

学科交叉成果名称：基于计算材料模拟的高性能压电薄膜与自供能柔性无线心血管疾病检测系统

学院：信电学院   学科：电子科学与技术+材料科学+心血管内科   导师组：骆季奎（主）、吴勇军、夏淑东

学科交叉成果简介

学科交叉成果基于材料科学、电子科学与技术、心血管内科等三个学科的交叉融合，通过材料科学中的第一性原理、分子动力学、相场模拟等理论指导实验设计，开发出高性能的压电/摩擦电复合压电材料。这类材料可通过机械应变或心血管脉搏等微小的生物信号进行能量收集，进一步应用于自供能系统中。电子科学与技术用于设计和开发自供能传感系统，将材料的能量转换并应用于电子设备。统通过将压电/摩擦电复合材料的能量收集能力转化为电信号，为柔性电子设备提供自供能的能力。心血管内科提供了真实的应用场景和临床测试环境。结合临床需求，系统能有效监测心血管疾病的症状，如血压、脉搏等，支持疾病的早期检测和管理。

主要学科交叉成果列表

[1] Lu, J., Xu, L., Hazarika, D., Zhang, C., Li J., Wu, J., Zhang, K., Wan, R., Xu, X., Chen, J., Jin, H., Dong, S,. Huang, Y., Zhang, Q., Wu, Y. and Luo, J. (2024)  Piezoelectric nanogenerator enabled fully self-powered instantaneous  wireless sensor system[J]. Nano Energy, 2024, 129: 110022. SCI中科院1区top，JCR1区，(IF = 16.8 (2024); IF = 16.3(5 years)).

[2] Lu, J., Zhang, K., Hazarika, D., Xu, L., Li, J., Wu, J., Naeem Shah, M., Jin, H., Dong, S., Huang, Y., Zhang, Q., Wu, Y. and Luo, J. (2024), Synthesis of High-Performance Polyvinylidene Fluoride Composites via Hydroxyl Anchoring Effect and Directional Freeze-Drying Method. Adv. Energy Sustainability Res., 5: 2300237. JCR2区，(IF = 6.2 (2024); IF = 6.1(5 years)).

学科交叉成果名称：足球比赛决策问题的可视分析

学院：计算机学院   学科：计算机科学与技术+体育学   导师组：巫英才（主）、张辉

学科交叉成果简介

该学科交叉成果主要聚焦于采用大数据可视分析技术解决足球比赛中的决策问题，包括阵容选择以及动作评估。阵容选择的可视分析方法针对足球比赛中的阵容选择问题，开发了一个考虑关键因素的阵容选择模型，包括球员动作的空间区域和与对方球员的防守交互。基于该模型，本工作设计并开发了一个的可视分析系统，通过多视图协同帮助教练掌控阵容生成、解释、比较的过程。比赛动作评估的可视分析方法针对足球比赛中球员动作评估的问题，设计了一种定制的足球运动员动作可视化，将动作选择和所属战术以及其他球员的位置放置在同一视图中。基于该设计，本工作开发了一个可视分析系统，通过球员导航、动作调查、动作解释来支持全面的球员动作评估。

主要学科交叉成果列表

[1] Anqi Cao;  Xiao Xie; Mingxu Zhou; Hui Zhang; Mingliang Xu; Yingcai Wu;  Action-Evaluator: A Visualization Approach for Player Action Evaluation  in Soccer, IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 2024, 30(1): 880-890. (SCI, CCF-A 类期刊，IF=4.7)

[2] Anqi Cao; Ji Lan; Xiao Xie; Hongyu Chen; Xiaolong Zhang; Hui Zhang; Yingcai Wu; Team-Builder: Toward More Effective Lineup Selection in Soccer, IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 2023, 29(12): 5178-5193. (SCI, CCF-A 类期刊，IF=4.7)

学科交叉成果名称：阿尔兹海默病中β-淀粉样蛋白和铁沉积分布模式及其生物学机制研究

学院：生仪学院   学科：生物医学工程+临床医学   导师组：何宏建（主）、包爱民

学科交叉成果简介

利用7T超高场磁共振成像平台，采用新型亚体素定量磁化率成像技术对来自阿尔茨海默病(AD)患者和健康志愿者的离体半脑标本成像，有效量化体素内铁沉积和β-淀粉样蛋白 (Aβ)聚集水平；医学院团队对关键脑区进行Aβ免疫组化染色和Perls/DAB染色和统计，得到微观病理的定量信息。通过宏观磁化率和病理病理的联合统计分析，发现两者在大脑不同区域的易感性差异，并进一步整合了Allen Human Brain Atlas的基因转录组数据，深入解析上述发现背后的潜在生物学机制。本研究体现了应用离体人脑组织进行宏观影像与微观病理相结合的跨尺度研究，以及在脑疾病诊疗研究中的重要价值，突显了交叉学科应用的临床价值。该项工作也为AD脑疾病的早期诊断与治疗研究提供了新的视角。

主要学科交叉成果列表

[1] 姚君叶，李政皓，周子涵，包爱民，王征，魏红江，何宏建, Distinct regional vulnerability to Aβ and iron accumulation in postmortem AD brains, Alzheimer’s & Dementia, 2024/08/23在线发表, https://alz-journals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/alz.14188, SCI,医学大类1区，CLINICAL NEUROLOGY临床神经病学1区，TOP期刊, IF:13.