近年来，光电化学能量转换通过利用太阳能生产氢气等清洁燃料，并减少二氧化碳等温室气体的产生，为可持续能源生产带来了巨大前景。设计高性能、廉价、无毒和环保的光催化剂，以改善电子-空穴对分离并扩大太阳光的吸收光谱，在光电化学能量转换领域具有重要意义。本特刊将重点关注两个方面：(1) 新型光电催化剂的设计，包括合成方法、结构设计、表面改性、界面调控、电子结构、稳定性和耐久性；(2) 光电化学能量转换过程的机理研究，如电荷载流子动力学、界面过程、光谱分析、理论建模、光电流测量、反应途径以及材料稳定性。此外，光催化能量转换还可包括水分裂、二氧化碳还原、氮还原反应等。

植物病毒病是粮食安全的主要威胁，严重危害作物产量和品质，并损害农业生产力。作物病毒病害在农业生产中极难控制。因此，深入研究作物抗病毒机制和应用具有重要意义。

随着人工智能 (AI) 的快速发展，工程设计、分析与优化领域正迎来深刻变革。然而，现代工程系统存在复杂的相互依赖性、海量数据流以及对动态环境的适应需求，传统工程优化方法在实时最优决策、复杂系统固有不确定性及大规模数据处理等方面面临挑战。

mRNA疫苗已成为现代医学的变革性技术平台，在抗击COVID-19和呼吸道合胞病毒 (RSV) 等传染病方面取得了显著成功。

在材料和冶金过程中，流体流动和流体动力学在单元操作中非常重要。例如钢铁工业的炼铁高炉、炼钢炉、炉外精炼、连铸、铜工业的闪速熔炼、电解、铝工业的搅拌浸出反应器中的拜耳法、电解、铸造等。在碱性氧气转炉、气体搅拌钢包或机械搅拌反应器中流体流动的对称或不对称，对于传热传质以及产品性能的改善非常重要。

作为化妆品的“芯片”，化妆品原料创新是推动化妆品创新发展的源头，也是提高产品质量、提升产品功效的基础与关键。近年来，随着消费者对于化妆品活性功效成分的关注不断增长，研究者和工业界致力于开发新的化妆品功能分子，功能分子的生产技术手段涵盖绿色化学合成、天然植物提取、天然产物衍生及微生物发酵工程。此外，功能分子的包裹载体技术也成为提升化妆品功效的重要技术手段之一。

随着高通量测序、冷冻电镜与质谱技术爆发式发展，生物学家已积累海量序列、结构与功能数据，但信息碎片化、维度高、噪声大，传统实验手段难以系统解析。生物组学及精准医学迫切需求高效算法，将序列突变、三维构象、翻译后修饰与表型动态关联。近年来，深度学习在蛋白质结构预测、分子对接及基因表达调控建模中突破显著，却仍面临数据偏差、可解释性与实验验证不足等挑战。因此，构建公开、高质量、多模态基准集，开发融合物理约束与生物知识的机器学习框架，成为挖掘新酶、识别靶点、设计修饰探针乃至重构细胞网络的核心前沿，已成为该领域最受关注的研究方向。

近年来，光电子材料与薄膜技术的快速发展，为能源收集、传感、显示系统、柔性电子及新一代光电器件等领域带来了革命性突破。通过创新设计、精准合成与功能化策略，新型薄膜及纳米结构材料的光学、电子及界面特性得以定向调控，为高性能器件开发提供了新机遇。然而，在追求高效率、长寿命稳定性、规模化制备及成本可控的同时，仍需应对可持续性、微型化与多功能集成等新兴需求。为此，跨学科研究聚焦于材料制备、表征与应用技术的协同优化，推动光电子薄膜从基础研究向实际应用转化。当前，溶液加工、原子层沉积、卷对卷印刷等先进制备技术，以及量子点、钙钛矿、二维材料等纳米工程体系，正通过增强光-物质相互作用、电荷传输与环境稳定性，为光伏、发光二极管、光电探测器及智能光学涂层等应用注入新活力。

地下水资源对于维系生态系统平衡以及促进人类健康和繁荣具有不可替代的作用。然而，随着地下水污染问题的日益严重，其潜在的利用价值正受到前所未有的限制。地下水污染的成因复杂多样，既包括自然因素，如盐度和砷的污染，也包括人为因素，如过量使用化肥、农药、工业化学品以及污水的排放。为了有效应对地下水污染问题，我们必须识别污染源，并深入理解污染物在地下水中的迁移和转化机制。这一基础性研究工作具有关键意义，能为后续制定科学有效的污染防治措施提供理论依据。相较于污染后的治理修复，采取预防性措施和早期干预更具优势，既能显著降低治理成本，又可避免对生态环境和生物健康造成不可逆损害。值得注意的是，由于地下水污染具有隐蔽性强、显现周期长的特点，往往容易被忽视而导致治理时机延误。因此，在污染已经发生的情况下，及时采取系统化的治理策略就显得尤为重要。

金属-有机框架 (MOFs) 已成为一类快速发展的先进材料。其可定制的特性为气体吸附与分离、传感、废水处理、催化、电池等众多应用领域开辟了广阔前景。MOFs可呈现刚性、高度结晶和多孔固体结构，并能通过形成液体或玻璃态或展现结构柔性来突破传统范式。这种多样性意味着在许多目标应用中都能找到理想的MOF候选材料。然而，针对特定功能识别最合适的MOF仍然是一个重大挑战。

肿瘤转移是导致癌症治疗失败与患者死亡的核心因素。近年研究表明，肿瘤免疫微环境与代谢重塑在转移过程中发挥关键调控作用。两者不仅在分子与细胞层面存在广泛交互作用，更以协同或拮抗的方式共同影响肿瘤的存活、侵袭与定植。尽管“免疫逃逸”与“代谢重塑”已被确立为肿瘤的重要特征，其在转移级联反应中的整合机制仍未完全阐明。

混沌是自然界和工程界普遍存在的物理现象，也是非线性科学的核心研究课题。混沌系统的应用无处不在，尤其是在安全通信、多媒体信息加密和敏感信息隐私保护等领域。混沌系统与混沌理论在许多应用中具有独特的优势。它们可用于复杂系统建模和动力学系统的复杂性分析，以研究复杂非线性系统的混沌行为。此外，利用香农信息论，可以研究此类系统的熵复杂性，从而解释和预测其动态特性。因此，利用新型复杂混沌系统设计高性能图像加密算法和隐私保护方案已引起研究人员的广泛关注。混沌系统建模、系统复杂性分析及其安全应用的研究正在稳步发展；然而，该领域仍需进一步探索和创新。基于香农信息论的新型统计技术、降低已知技术复杂性的方法以及对复杂系统中熵含义的更深入理解，都是亟待解决的问题。有必要结合新的计算机技术和人工智能方法，探索在安全应用中实现混沌系统建模、复杂性分析与应用的新方法。

太阳喷流是太阳大气中普遍存在的准直束状物质抛射现象，常伴随太阳耀斑、日冕物质抛射、日冕波及射电暴等多种活动，对上层大气输送物质和能量具有重要作用。因此，研究太阳喷流对理解太阳爆发物理机制、日冕加热、太阳风加速及磁场突变等过程至关重要。新一代高分辨率观测设备及独特视角将为我们深入理解太阳喷流提供新的突破。