祝融號巡視雷達(dá)揭秘火星烏托邦平原淺表分層結(jié)構(gòu)，F(xiàn)AST精細(xì)刻畫活躍重復(fù)快速射電暴……2022年，這10項(xiàng)重大科學(xué)進(jìn)展從600余項(xiàng)推薦的科學(xué)研究進(jìn)展中一路“過關(guān)斬將”，經(jīng)兩院院士、原國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、原973計(jì)劃顧問組和咨詢組專家及項(xiàng)目首席科學(xué)家、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃有關(guān)重點(diǎn)專項(xiàng)總體專家組成員和項(xiàng)目負(fù)責(zé)人等3000余位專家網(wǎng)上投票并審議，最終脫穎而出，入選2022年度中國科學(xué)十大進(jìn)展。

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科學(xué)的世界里，成果突破燦若星辰，它們緣何最閃亮?讓我們一探究竟。

進(jìn)展一：祝融號巡視雷達(dá)揭秘火星烏托邦平原淺表分層結(jié)構(gòu)

中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所陳凌、張金海團(tuán)隊(duì)等對祝融號火星車行進(jìn)約4個(gè)月、探測長達(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，獲得了火星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。

●入選理由：詳細(xì)的火星地下結(jié)構(gòu)和物性信息是研究火星地質(zhì)及其宜居性演化的關(guān)鍵，是火星探測的重要內(nèi)容之一。該研究揭示了現(xiàn)今火星淺表精細(xì)結(jié)構(gòu)和物性特征，提供了火星長期存在水活動的觀測證據(jù)，為深入認(rèn)識火星地質(zhì)演化與環(huán)境、氣候變遷提供了重要依據(jù)。

進(jìn)展二：FAST精細(xì)刻畫活躍重復(fù)快速射電暴

中國科學(xué)院國家天文臺李菂團(tuán)隊(duì)聯(lián)合北京大學(xué)、之江實(shí)驗(yàn)室和中國科學(xué)院上海天文臺團(tuán)隊(duì)，利用FAST發(fā)現(xiàn)了世界首例持續(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)了FRB多波段研究。

●入選理由：快速射電暴(FRB)是宇宙無線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。本次研究中，“中國天眼”FAST精細(xì)刻畫活躍重復(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測基礎(chǔ)。

進(jìn)展三：全新原理實(shí)現(xiàn)海水直接電解制氫

深圳大學(xué)/四川大學(xué)謝和平團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)了海水原位直接電解制氫的全新原理與技術(shù)，建立了氣液界面相變自遷移自驅(qū)動的海水直接電解制氫理論方法，實(shí)現(xiàn)了無額外能耗的電化學(xué)反應(yīng)協(xié)同海水遷移的動態(tài)自調(diào)節(jié)穩(wěn)定海水直接電解制氫。

●入選理由：通過電解水可以制備氫氣，獲得氫能，水資源也是地球上最大的“氫礦”，但高能耗以及消耗淡水資源的問題卻客觀存在。同時(shí)，海水復(fù)雜組分引起的副反應(yīng)和腐蝕性等問題一直是海水直接電解制氫難以破解的重大難題。本次研究實(shí)現(xiàn)了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)展四：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)合中國科學(xué)院生物物理研究所王祥喜團(tuán)隊(duì)，率先揭示了新冠奧密克戎突變株及其新型亞類的體液免疫逃逸機(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。

●入選理由：新冠病毒奧密克戎突變株及其變體在持續(xù)涌現(xiàn)，及時(shí)地解析新冠突變株如何逃逸疫苗接種所建立的免疫屏障和病毒感染所產(chǎn)生的人體免疫力，對于未來疫苗設(shè)計(jì)與疫情防控至關(guān)重要。本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)，為全球新冠肺炎疫情防控提供了重要參考。

進(jìn)展五：實(shí)現(xiàn)高效率的全鈣鈦礦疊層太陽能電池和組件

南京大學(xué)譚海仁團(tuán)隊(duì)通過技術(shù)創(chuàng)新，大幅提升全鈣鈦礦疊層電池的效率。經(jīng)國際權(quán)威檢測機(jī)構(gòu)日本電器安全環(huán)境研究所獨(dú)立測試，疊層電池效率達(dá)26.4%，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，與市場主流的晶硅電池最高效率相當(dāng)。

●入選理由：全鈣鈦礦疊層是下一代光伏發(fā)電技術(shù)。鈣鈦礦疊層太陽能電池具有獨(dú)特優(yōu)勢，在薄膜太陽能電池的大規(guī)模應(yīng)用中顯示出重要前景，但在光電轉(zhuǎn)換效率上仍存在技術(shù)瓶頸。本成果提高了疊層電池的效率，開發(fā)出了大面積疊層光伏組件的可量產(chǎn)化制備技術(shù)，顯著地提升了組件的光伏性能和穩(wěn)定性。

進(jìn)展六：新原理開關(guān)器件為高性能海量存儲提供新方案

中國科學(xué)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)的新型開關(guān)器件，該新型開關(guān)器件組分簡單，易實(shí)現(xiàn)海量三維集成，開關(guān)綜合性能優(yōu)異，其壽命可大幅提升。

●入選理由：高密度與海量存儲是大數(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。本次研究所發(fā)明的新型開關(guān)器件為發(fā)展海量存儲和近存計(jì)算提供了新的技術(shù)方案。

進(jìn)展七：實(shí)現(xiàn)超冷三原子分子的量子相干合成

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、趙博團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)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，利用射頻合成技術(shù)首次相干地合成了超冷三原子分子。

●入選理由：利用高度可控的超冷分子來模擬復(fù)雜的難于計(jì)算的化學(xué)反應(yīng)，可以對復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行精確的全方位研究。三原子分子的能級結(jié)構(gòu)理論上難以計(jì)算，實(shí)驗(yàn)操控也極其困難，因此制備超冷三原子分子一直是實(shí)驗(yàn)上的巨大挑戰(zhàn)。本成果為超冷化學(xué)和量子模擬的研究開辟了新的方向。

進(jìn)展八：溫和壓力條件下實(shí)現(xiàn)乙二醇合成

廈門大學(xué)謝素原團(tuán)隊(duì)與袁友珠團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所和廈門福納新材料科技有限公司的研究人員，研發(fā)了以富勒烯C60電子緩沖來穩(wěn)定亞銅的新型催化劑，實(shí)現(xiàn)了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。

●入選理由：目前乙二醇的全球年需求量達(dá)數(shù)千萬噸級，主要來源于石油化工?；凇案幻荷儆汀钡幕緡椋瑸榻档鸵叶嫉膶ν庖来娑?，我國在2009年發(fā)展了從煤或合成氣轉(zhuǎn)化為乙二醇的萬噸級非石油路線全套技術(shù)。本次研究針對該技術(shù)路線中存在的安全隱患和產(chǎn)品純度質(zhì)量不夠穩(wěn)定等問題，研發(fā)了新型催化劑，有望降低對石油技術(shù)路線的依賴。

進(jìn)展九：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

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。

●入選理由：當(dāng)將飛秒激光聚焦到材料內(nèi)部時(shí)，會產(chǎn)生各種高度非線性效應(yīng)，這種極端條件下光與物質(zhì)的相互作用充滿未知和挑戰(zhàn)。本次研究成果揭示了飛秒激光誘導(dǎo)空間選擇性介觀尺度分相和離子交換的規(guī)律，開拓了飛秒激光三維極端制造新技術(shù)原理，為新一代micro-LED器件、顯示及存儲技術(shù)開辟了新的方向。

進(jìn)展十：實(shí)驗(yàn)證實(shí)超導(dǎo)態(tài)“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(Bi2Te3/NbSe2)異質(zhì)結(jié)體系，最終實(shí)現(xiàn)并觀察到了一種特殊的“分段費(fèi)米面”，成功驗(yàn)證了超導(dǎo)研究界58年前的理論預(yù)言。

●入選理由：“費(fèi)米面”是一個(gè)物理名詞，它決定了固體材料的電學(xué)、光學(xué)等多種物理性質(zhì)。對費(fèi)米面的人工調(diào)控，是材料物性調(diào)控的最重要途徑。1965年，科學(xué)家Peter Fulde理論預(yù)言，在超導(dǎo)體的能隙中可以產(chǎn)生一種特殊的“分段費(fèi)米面”。本次研究證實(shí)了這一預(yù)言，開辟了調(diào)控物態(tài)、構(gòu)筑新型拓?fù)涑瑢?dǎo)的新方法，開啟了有限動量超導(dǎo)研究的新方向。

(本報(bào)記者 楊舒 本報(bào)通訊員 段盛林 蔡雨琪)

來源：光明日報(bào)

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