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祝融號(hào)火星車(chē)、中國(guó)天眼等成果入選2022年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展
中新網(wǎng)北京3月17日電 (記者 孫自法)中國(guó)科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心(科技部基礎(chǔ)研究管理中心)3月17日下午在北京發(fā)布2022年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展，祝融號(hào)火星車(chē)巡視雷達(dá)揭秘火星烏托邦平原淺表分層結(jié)構(gòu)、被譽(yù)為“中國(guó)天眼”的FAST(500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡)精細(xì)刻畫(huà)活躍重復(fù)快速射電暴等10項(xiàng)研究成果，從推薦的600余項(xiàng)科學(xué)研究進(jìn)展中脫穎而出入選年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展。
最新發(fā)布的這十大科學(xué)進(jìn)展具體如下：
進(jìn)展1：祝融號(hào)火星車(chē)在烏托邦平原進(jìn)行原位雷達(dá)探測(cè)(設(shè)計(jì)：中科院地質(zhì)與地球所團(tuán)隊(duì)；繪制：武漢大學(xué)鄧俊) 進(jìn)展完成團(tuán)隊(duì) 供圖
——祝融號(hào)巡視雷達(dá)揭秘火星烏托邦平原淺表分層結(jié)構(gòu)。中科院地質(zhì)與地球物理研究所陳凌、張金海團(tuán)隊(duì)等對(duì)祝融號(hào)火星車(chē)行進(jìn)約4個(gè)月、探測(cè)長(zhǎng)達(dá)1171米的低頻雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行了深入分析和精細(xì)成像，獲得烏托邦平原南部淺表80米之上的高精度結(jié)構(gòu)分層圖像和地層物性信息，研究發(fā)現(xiàn)該區(qū)域數(shù)米厚的火壤層之下存在兩套向上變細(xì)的沉積層序：第一套層序位于地下約10-30米，其形成可能與距今約16億年以來(lái)短時(shí)洪水、長(zhǎng)期風(fēng)化或重復(fù)隕石撞擊作用有關(guān)；第二套層序位于地下約30-80米，可能是距今35億-32億年前大型洪水事件沉積�，F(xiàn)今該區(qū)域80米之上未發(fā)現(xiàn)液態(tài)水存在的證據(jù)，但不排除存在鹽冰的可能性。該研究揭示現(xiàn)今火星淺表精細(xì)結(jié)構(gòu)和物性特征，提供火星長(zhǎng)期存在水活動(dòng)的觀(guān)測(cè)證據(jù)，為深入認(rèn)識(shí)火星地質(zhì)演化與環(huán)境、氣候變遷提供重要依據(jù)。
進(jìn)展2：“中國(guó)天眼”發(fā)現(xiàn)重復(fù)快速射電暴�！∵M(jìn)展完成團(tuán)隊(duì) 供圖
——FAST精細(xì)刻畫(huà)活躍重復(fù)快速射電暴。快速射電暴(FRB)是宇宙無(wú)線(xiàn)電波段最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象，起源未知，是天文領(lǐng)域重大熱點(diǎn)前沿之一。中科院國(guó)家天文臺(tái)李菂團(tuán)隊(duì)聯(lián)合北京大學(xué)、之江實(shí)驗(yàn)室和中科院上海天文臺(tái)團(tuán)隊(duì)利用FAST發(fā)現(xiàn)世界首例持續(xù)活躍的快速射電暴FRB20190520B，擁有已知最大的環(huán)境電子密度，有效推進(jìn)FRB多波段研究。通過(guò)監(jiān)測(cè)活躍重復(fù)暴FRB20201124A，獲得迄今為止最大的FRB偏振樣本，探測(cè)到FRB局域環(huán)境的磁場(chǎng)變化及其頻率依賴(lài)的偏振振蕩現(xiàn)象。針對(duì)FRB20190520B、FRB20201124A為代表的活躍重復(fù)暴，組織國(guó)際合作揭示并描述FRB周邊環(huán)境的單一參數(shù)即“RM彌散”，提出重復(fù)快速射電暴偏振頻率演化的統(tǒng)一機(jī)制。FAST精細(xì)刻畫(huà)活躍重復(fù)快速射電暴，構(gòu)建統(tǒng)一圖景，為最終揭示快速射電暴起源奠定了觀(guān)測(cè)基礎(chǔ)。
進(jìn)展3：全新原理實(shí)現(xiàn)海水直接電解制氫的原理與技術(shù)樣機(jī)圖。 進(jìn)展完成團(tuán)隊(duì) 供圖
——全新原理實(shí)現(xiàn)海水直接電解制氫。海水復(fù)雜組分引起的副反應(yīng)和腐蝕性等問(wèn)題一直是海水直接電解制氫難以破解的重大難題。深圳大學(xué)/四川大學(xué)謝和平團(tuán)隊(duì)通過(guò)將分子擴(kuò)散、界面相平衡等物理力學(xué)過(guò)程與電化學(xué)反應(yīng)結(jié)合，開(kāi)創(chuàng)海水原位直接電解制氫全新原理與技術(shù)，建立氣液界面相變自遷移自驅(qū)動(dòng)的海水直接電解制氫理論方法，形成界面壓力差海水自發(fā)相變傳質(zhì)的力學(xué)驅(qū)動(dòng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)無(wú)額外能耗的電化學(xué)反應(yīng)協(xié)同海水遷移的動(dòng)態(tài)自調(diào)節(jié)穩(wěn)定海水直接電解制氫。自主研制的原理樣機(jī)在真實(shí)海水中穩(wěn)定制氫超過(guò)3200小時(shí)，法拉第效率近乎100%，隔絕海水離子的同時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)淡化過(guò)程、無(wú)副反應(yīng)、無(wú)額外能耗的高效海水原位直接電解制氫技術(shù)突破，為解決該領(lǐng)域長(zhǎng)期困擾科技界和產(chǎn)業(yè)界的技術(shù)難題奠定了基礎(chǔ)。
進(jìn)展4：介導(dǎo)免疫逃逸的新冠病毒受體結(jié)合域突變位點(diǎn)的預(yù)測(cè)。 進(jìn)展完成團(tuán)隊(duì) 供圖
——揭示新冠病毒突變特征與免疫逃逸機(jī)制。北京大學(xué)、北京昌平實(shí)驗(yàn)室曹云龍、謝曉亮團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中科院生物物理研究所王祥喜團(tuán)隊(duì)率先揭示新冠奧密克戎突變株及其新型亞類(lèi)的體液免疫逃逸機(jī)制與突變進(jìn)化特征，揭示奧密克戎BA.1中和抗體逃逸機(jī)制，及其與病毒刺突蛋白結(jié)構(gòu)特征的聯(lián)系；發(fā)現(xiàn)奧密克戎BA.4/BA.5變異可逃逸人體感染BA.1后所產(chǎn)生的中和抗體，證明了難以通過(guò)奧密克戎感染實(shí)現(xiàn)群體免疫以阻斷新冠傳播；基于自主研發(fā)的高通量突變掃描技術(shù)，成功預(yù)測(cè)新冠病毒受體結(jié)合域免疫逃逸突變位點(diǎn)，并前瞻性篩選出廣譜新冠中和抗體。相關(guān)研究為廣譜新冠疫苗和抗體藥物研發(fā)提供了理論依據(jù)和設(shè)計(jì)指導(dǎo)，為全球新冠疫情防控提供了重要參考。
進(jìn)展5：創(chuàng)世界紀(jì)錄效率的全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池和組件�！∵M(jìn)展完成團(tuán)隊(duì) 供圖
——實(shí)現(xiàn)高效率的全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池和組件。鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池具有低成本溶液處理的優(yōu)勢(shì)，在薄膜太陽(yáng)能電池的大規(guī)模應(yīng)用中顯示出重要前景，但全鈣鈦礦疊層電池光電轉(zhuǎn)換效率仍低于單結(jié)鈣鈦礦電池，其中窄帶隙鈣鈦礦晶粒表面缺陷密度高，是制約提升疊層電池效率的關(guān)鍵瓶頸。南京大學(xué)譚海仁團(tuán)隊(duì)通過(guò)設(shè)計(jì)鈍化分子的極性，提升其在窄帶隙鈣鈦礦晶粒表面缺陷位點(diǎn)上的吸附強(qiáng)度，顯著增強(qiáng)缺陷鈍化，大幅提升全鈣鈦礦疊層電池的效率，創(chuàng)造了鈣鈦礦電池新的紀(jì)錄并首次超越了單結(jié)鈣鈦礦電池，與市場(chǎng)主流的晶硅電池最高效率相當(dāng)。該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出大面積疊層光伏組件的可量產(chǎn)化制備技術(shù)，使用致密半導(dǎo)體保形層來(lái)阻隔組件互連區(qū)域鈣鈦礦與金屬背電極的接觸，顯著地提升了組件的光伏性能和穩(wěn)定性。
進(jìn)展6：新原理開(kāi)關(guān)器件示意圖。 進(jìn)展完成團(tuán)隊(duì) 供圖
——新原理開(kāi)關(guān)器件為高性能海量存儲(chǔ)提供新方案。高密度與海量存儲(chǔ)是大數(shù)據(jù)時(shí)代信息技術(shù)與數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所宋志棠、朱敏團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種基于單質(zhì)碲和氮化鈦電極界面效應(yīng)的新型開(kāi)關(guān)器件，充分發(fā)揮納米尺度二維限定性結(jié)構(gòu)中碲熔融—結(jié)晶速度快、功耗低的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，“開(kāi)態(tài)”碲處于熔融狀態(tài)是類(lèi)金屬，和氮化鈦電極形成歐姆接觸，提供強(qiáng)大的電流驅(qū)動(dòng)能力，“關(guān)態(tài)”半導(dǎo)體單質(zhì)碲和氮化鈦電極形成肖特基勢(shì)壘，徹底夾斷電流。該研究為發(fā)展海量存儲(chǔ)和近存計(jì)算提供了新的技術(shù)方案。
進(jìn)展7：從超冷雙原子分子和原子混合氣中利用射頻場(chǎng)合成三原子分子的示意圖�！∵M(jìn)展完成團(tuán)隊(duì) 供圖
——實(shí)現(xiàn)超冷三原子分子的量子相干合成。利用高度可控的超冷分子來(lái)模擬復(fù)雜的難于計(jì)算的化學(xué)反應(yīng)，可以對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行精確的全方位的研究。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、趙博團(tuán)隊(duì)與中科院化學(xué)研究所白春禮團(tuán)隊(duì)合作，在鈉鉀基態(tài)分子和鉀原子混合氣中，在分子-原子Feshbach共振附近利用射頻合成技術(shù)首次相干地合成了超冷三原子分子。該研究為超冷化學(xué)和量子模擬的研究開(kāi)辟了新的方向。
進(jìn)展8：富勒烯改性銅催化煤/合成氣常壓制乙二醇技術(shù)�！∵M(jìn)展完成團(tuán)隊(duì) 供圖
——溫和壓力條件下實(shí)現(xiàn)乙二醇合成。目前乙二醇的全球年需求量達(dá)數(shù)千萬(wàn)噸級(jí)，主要來(lái)源于石油化工。為降低乙二醇的對(duì)外依存度，以中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所為代表的科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)合作，在2009年發(fā)展了從煤或合成氣經(jīng)過(guò)酯加氫轉(zhuǎn)化為乙二醇的萬(wàn)噸級(jí)非石油路線(xiàn)全套技術(shù)，但該技術(shù)路線(xiàn)存在安全隱患和乙二醇產(chǎn)品的純度質(zhì)量不夠穩(wěn)定等問(wèn)題。廈門(mén)大學(xué)謝素原團(tuán)隊(duì)與袁友珠團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所和廈門(mén)福納新材料科技有限公司的研究人員將富勒烯C60作為“電子緩沖劑”用于改性銅—二氧化硅催化劑，研發(fā)了以C60電子緩沖來(lái)穩(wěn)定亞銅的富勒烯—銅—二氧化硅催化劑，實(shí)現(xiàn)富勒烯緩沖的銅催化草酸二甲酯在溫和壓力條件下數(shù)千克規(guī)模的乙二醇合成，有望降低對(duì)石油技術(shù)路線(xiàn)的依賴(lài)。
進(jìn)展9：飛秒激光誘導(dǎo)帶隙可控結(jié)構(gòu)示意圖以及三維圖案化的實(shí)現(xiàn)�！∵M(jìn)展完成團(tuán)隊(duì) 供圖
——發(fā)現(xiàn)飛秒激光誘導(dǎo)復(fù)雜體系微納結(jié)構(gòu)新機(jī)制。當(dāng)將飛秒激光聚焦到材料內(nèi)部時(shí)，會(huì)產(chǎn)生各種高度非線(xiàn)性效應(yīng)，這種極端條件下光與物質(zhì)相互作用充滿(mǎn)未知和挑戰(zhàn)。浙江大學(xué)邱建榮團(tuán)隊(duì)及其合作者們發(fā)現(xiàn)了飛秒激光誘導(dǎo)復(fù)雜體系微納結(jié)構(gòu)形成的新機(jī)制，該成果揭示了飛秒激光誘導(dǎo)空間選擇性介觀(guān)尺度分相和離子交換的規(guī)律，開(kāi)拓了飛秒激光三維極端制造新技術(shù)原理。
進(jìn)展10：超導(dǎo)“分段費(fèi)米面”�！∵M(jìn)展完成團(tuán)隊(duì) 供圖
——實(shí)驗(yàn)證實(shí)超導(dǎo)態(tài)“分段費(fèi)米面”。費(fèi)米面決定了固體材料的電學(xué)、光學(xué)等多種物理性質(zhì)，對(duì)費(fèi)米面的人工調(diào)控，是材料物性調(diào)控的最重要途徑。超導(dǎo)體因?yàn)樵谫M(fèi)米能級(jí)處有能隙，沒(méi)有費(fèi)米面。1965年P(guān)eter Fulde理論預(yù)言，讓超導(dǎo)體中庫(kù)珀對(duì)動(dòng)起來(lái)，增加其動(dòng)量，會(huì)導(dǎo)致庫(kù)珀對(duì)破裂，能在超導(dǎo)能隙中產(chǎn)生出一種特殊的“分段費(fèi)米面”。上海交通大學(xué)賈金鋒、鄭浩團(tuán)隊(duì)與麻省理工學(xué)院傅亮團(tuán)隊(duì)合作，設(shè)計(jì)制備了拓?fù)浣^緣體/超導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)體系，并通過(guò)努力科研攻關(guān)，最終實(shí)現(xiàn)并觀(guān)察到了這種特殊的“分段費(fèi)米面”，成功驗(yàn)證58年前的理論預(yù)言。該研究開(kāi)辟了調(diào)控物態(tài)、構(gòu)筑新型拓?fù)涑瑢?dǎo)的新方法。
據(jù)了解，“中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”遴選活動(dòng)由科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心(科技部基礎(chǔ)研究管理中心)牽頭組織，至今已成功舉辦18屆，旨在宣傳中國(guó)重大基礎(chǔ)研究科學(xué)進(jìn)展，在全社會(huì)營(yíng)造良好的科學(xué)氛圍。
中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展遴選程序分為推薦、初選、終選、審議、發(fā)布五個(gè)環(huán)節(jié)。2022年度，《中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)》《科技導(dǎo)報(bào)》《中國(guó)科學(xué)院院刊》《中國(guó)科學(xué)基金》和《科學(xué)通報(bào)》等5家編輯部共推薦600余項(xiàng)科學(xué)研究進(jìn)展，所推薦的科學(xué)進(jìn)展皆是在2021年12月1日至2022年11月30日期間正式發(fā)表或完成的研究成果。按照推薦科學(xué)進(jìn)展的學(xué)科分布，分成數(shù)理天文信息科學(xué)、化學(xué)材料能源科學(xué)、地球環(huán)境科學(xué)、生命醫(yī)學(xué)科學(xué)等4個(gè)學(xué)科組，邀請(qǐng)專(zhuān)家從推薦的科學(xué)進(jìn)展中遴選出30項(xiàng)進(jìn)展進(jìn)入終選。
終選采取網(wǎng)上投票方式，邀請(qǐng)中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)工程院院士、原國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、原973計(jì)劃顧問(wèn)組和咨詢(xún)組專(zhuān)家及項(xiàng)目首席科學(xué)家、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃有關(guān)重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)總體專(zhuān)家組成員和項(xiàng)目負(fù)責(zé)人等3000余位專(zhuān)家對(duì)30項(xiàng)候選科學(xué)進(jìn)展進(jìn)行網(wǎng)上投票，并邀請(qǐng)高水平專(zhuān)家對(duì)得票數(shù)排名前十的科學(xué)進(jìn)展進(jìn)行審議，最終確定入選2022年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展。(完)
