祝融巡视雷达揭示了火星乌托邦平原的表层层状结构,FAST精细描述了主动重复的快速射电暴……2022年,这10项重大科学进展从600多项推荐科研进展中“穿越”出来,及后两位中科院院士、原国家重点实验室主任、原973计划顾问组及顾问组专家及项目首席科学家、总体专家组成员及相关重点项目负责人等3000余名专家国家重点研发计划项目进行网上投票和评审。 脱颖而出,入选2022年中国十大科学进展。

在科学的世界里,突破就像星星一样璀璨。 为什么他们是最亮的? 让我们来看看吧。

进展一:祝融巡视雷达揭示火星乌托邦平原表层层状结构

中国科学院地质与地球物理研究所陈岭、张金海团队对祝融号火星车历时约4个月的低频雷达数据进行了深入分析和详细成像,探测到了长度1171米,获得了火星南部乌托邦平原的浅表面。 利用高精度构造层状影像和80米以上地层物性信息,研究发现该区数米厚的热溶胶层下存在两套向上减薄的沉积层序。

●入选理由:火星地下结构和物理性质的详细信息是研究火星地​​质及其宜居演化的关键,也是火星探测的重要内容之一。 这项研究揭示了当今火星的精细表面结构和物理性质,提供了火星长期水活动的观测证据,为深入了解火星的地质演化、环境和气候变化提供了重要基础。

进展2:FAST精细表征主动重复快速射电暴

中国科学院国家天文台李革团队联合北京大学、之江实验室、中科院上海天文台等团队,利用FAST发现了世界上第一个连续活跃的快速射电暴FRB20190520B,拥有已知最大的环境电子密度,有效推进了FRB多波段研究。

●选择理由:快速射电暴(FRB)是宇宙无线电波段中最猛烈的爆炸。 它们的起源未知,是天文学领域的主要热点话题之一。 本研究中,“中国天眼”FAST准确表征了活跃和重复的快射电暴,构建了统一的图像,为最终揭示快射电暴的起源奠定了观测基础。

进展三:新原理实现海水直接电解制氢

深圳大学/四川大学谢和平团队首创了海水原位直接电解制氢新原理和新技术,建立了自迁移、自驱动气液界面相变的理论方法,实现了直接电解海水制氢。从海水中生产氢气,无需额外的能源消耗。 电化学反应的动态自我调节与海水迁移相结合,稳定了海水直接电解制氢的能力。

●选择理由:电解水制取氢气,获得氢能。 水资源也是地球上最大的“氢矿”,但能源消耗高、消耗淡水资源的问题是客观存在的。 同时,由于海水成分复杂而引起的副反应、腐蚀等问题一直是海水直接电解制氢中难以解决的重大问题。 该研究在海水高效原位直接电解制氢方面取得了突破,为解决该领域长期困扰科学界和工业界的技术难题奠定了基础。

进展四:揭示新冠病毒突变特征及免疫逃避机制

北京大学、北京昌平实验室曹云龙、谢晓亮团队联合中科院生物物理研究所王祥熙团队,率先揭示新冠病毒Omicron突变体的体液免疫逃避机制及突变进化特征菌株及其新亚型,揭开了谜底。 Chron BA.1中和抗体的逃逸机制及其与病毒刺突蛋白结构特征的关系。

●入选理由:新型冠状病毒Omicron突变株及其变种不断出现。 及时分析新冠病毒突变株如何逃逸疫苗接种建立的免疫屏障以及病毒感染产生的人体免疫力,将为未来疫苗设计和疫情防控提供指导至关重要。 该研究为广谱COVID-19疫苗和抗体药物的研发提供理论依据和设计指导,为全球COVID-19疫情的防控提供重要参考。

进展5:实现高效全钙钛矿叠层太阳能电池和组件

南京大学谭海仁团队通过技术创新,大幅提升了全钙钛矿堆叠电池的效率。 经国际权威检测机构日本电器安全环境研究所独立测试,叠层电池效率达到26.4%,刷新钙钛矿电池新纪录,首次超越单结钙钛矿电池,与市场主流晶硅电池。 最大效率是等效的。

●选择理由:全钙钛矿电堆是下一代光伏发电技术。 钙钛矿叠层太阳能电池具有独特的优势,在薄膜太阳能电池的大规模应用中展现出重要前景,但光电转换效率仍存在技术瓶颈。 该成果提高了叠层电池的效率,开发了大面积叠层光伏组件的量产制备技术,显着提高了组件的光伏性能和稳定性。

进展六:新原理交换器件为高性能海量存储提供新解决方案

中国科学院上海微系统与信息技术研究所宋志堂、朱敏团队发明了一种基于元素碲与氮化钛电极界面效应的新型开关器件。 这种新型开关器件元件简单,易于实现大规模三维集成,具有优异的开关性能。 太好了,它的寿命可以大大延长。

●入选理由:高密度、海量存储是大数据时代信息技术和数字经济发展的关键瓶颈。 该研究所发明的新型交换器件为海量存储和近存计算的发展提供了新的技术解决方案。

进展7:实现超冷三原子分子的量子相干合成

中国科学技术大学潘建伟、赵波团队与中科院化学研究所白春礼团队合作,首次利用射频合成技术相干合成超冷三原子分子钠钾基态分子和钾原子的混合物。

●选择理由:利用高度可控的超冷分子模拟难以计算的复杂化学反应,能够对复杂系统进行精确、全面的研究。 三原子分子的能级结构理论上很难计算,实验控制也极其困难。 因此,超冷三原子分子的制备一直是一个巨大的实验挑战。 这一成果为超冷化学和量子模拟的研究开辟了新的方向。

进展8:温和压力条件下乙二醇合成

厦门大学谢素元团队和袁友珠团队联合中科院福建材料结构研究所、厦门富纳新材料科技有限公司的研究人员,开发了一种利用富勒烯C60电子缓冲的新型催化剂稳定亚铜,实现富勒乙烯缓冲铜在温和压力条件下催化公斤级乙二醇合成草酸二甲酯。

●选择理由:目前全球乙二醇年需求量达数千万吨,主要来自石化行业。 基于“富煤少油”的基本国情,为降低乙二醇对外依存度,我国于2017年开发了煤或合成气制乙二醇的万吨级非石油路线成套技术。 2009年,本研究针对该技术路线存在的安全隐患以及产品纯度和质量不够稳定的问题,开发了一种新型催化剂,有望减少对石油技术路线的依赖。

进展9:发现复杂系统中飞秒激光诱导微纳结构的新机制

浙江大学邱建荣团队及其合作者发现了一种在飞秒激光诱导的复杂系统中形成微纳结构的新机制。

●选择理由:当飞秒激光聚焦到材料内部时,会产生各种高度非线性效应。 如此极端条件下光与物质的相互作用充满了未知和挑战。 该研究成果揭示了飞秒激光诱导空间选择性介观尺度相分离和离子交换的规律,发展了飞秒激光三维极限制造的新技术原理,为新一代Micro-LED器件、显示技术开辟了新的机遇。和存储技术。 新方向。

进展十:超导态“分段费米面”的实验证实

上海交通大学贾金峰、郑浩团队与麻省理工学院付亮团队合作,设计制备了拓扑绝缘体/超导体(Bi2Te3/NbSe2)异质结系统,最终实现并观测到了特殊的“分段费米面”,成功验证了超导研究界58年前的理论预测。

●选择理由:“费米面”是一个物理术语,它决定了固体材料的电学、光学等物理性质。 人工控制费米面是控制材料物理性质的最重要方式。 1965年,科学家彼得·富尔德从理论上预测,超导体的能隙中可能会产生特殊的“分段费米面”。 该研究证实了这一预测,开辟了调控物质状态的新方法,构建了新型拓扑超导,为有限动量超导研究开辟了新方向。

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