【第171期】「2017中國科學十大進展」名單公佈

近日,大陸科技部公布「2017年度中國科學十大進展」。本次入選項目完成時間為2016年12月1日至2017年11月30日,且絕大多數項目成果在《自然》、《科學》等國際頂尖刊物發表,得到國際學術界高度評價。

「中國科學十大進展」遴選活動由大陸科技部基礎研究管理中心牽頭,聯合《中國基礎科學》等5家刊物編輯部共同組織。經大陸兩院院士等2200餘名專家學者投票,得票數排名前10位的科學進展最終入選「2017年度中國科學十大進展」。

 NO.1:實現星地千公里級量子糾纏和密鑰分發及隱形傳態

             亮點解讀:為構建量子保密通信網絡打下基礎

「墨子號」衛星實現千公里級量子糾纏分發。

「墨子號」衛星實現千公里級量子糾纏分發。

由中國科學技術大學聯合中國科學院上海技術物理研究所團隊,利用「墨子號」在國際上率先實現了千公里級星地雙向量子糾纏分發,以及實現千公里級星地量子密鑰分發和地星量子隱形傳態。研究成果一經發表,即得到國際學術界高度評價,入選了《自然》雜誌點評的和美國著名科學媒體Science News評選的「2017年度重大科學事件」。

NO.2:將病毒直接轉化為活疫苗及治療性藥物

            亮點解讀:找到「馴服病毒」的革命性手段

02北京大學藥學院周德敏、張禮和研究組以流感病毒為模型,實現流感病毒由致病性傳染源向預防性疫苗和治療性藥物的重大轉變。《科學》雜誌評述該進展為病毒疫苗領域的革命性突破。《自然》雜誌稱其為「馴服病毒的新方法」。

NO.3:首次探測到雙粲重子

            亮點解讀:世界又「撞」出了新粒子

由兩個粲夸克和一個上夸克組成的雙粲重子。

由兩個粲夸克和一個上夸克組成的雙粲重子。

繼2012年發現「上帝粒子」後,歐洲核子研究中心又撞出了新粒子——雙粲重子。由北京清華大學高原寧領導的中國研究團隊與大陸理論家密切合作,主導了此次發現工作。《物理評論快報》審稿人評價:「該論文給出了期待已久的重要結果——首次觀測到雙粲重子。」美國《物理》雜誌同時以「倍加迷人的粒子」為題進行了專論報導,認為該發現「為科研人員提供了檢驗量子色動力學的獨特體系」。

NO.4:實驗發現三重簡並費米子

           亮點解讀:開發新型電子器件有了理論基礎

三重簡並費米子(右)與四重簡並狄拉克費米子(左)和兩重簡並外爾費米子(中)。

三重簡並費米子(右)與四重簡並狄拉克費米子(左)和兩重簡並外爾費米子(中)。

玻色子和費米子是組成宇宙的基本粒子,且現有理論認為宇宙中不存在三重簡並的費米子。然而,中國科學院物理研究所丁洪、錢天和石友國研究組與合作者,卻在磷化鉬晶體中首次觀測到一類具有三重簡並的費米子。

近年來,尋找新型費米子是凝聚態物理領域一個挑戰性的前沿科學問題。北京清華大學薛其坤院士認為,首次觀測到三重簡並費米子,為固體材料中電子拓撲態研究開辟了新方向。

NO.5:實現氫氣的低溫製備和存儲

            亮點解讀:推動氫燃料電池廣泛應用

基於Pt/α-MoC催化劑實現水和甲醇低溫液相重整反應產氫。

基於Pt/α-MoC催化劑實現水和甲醇低溫液相重整反應產氫。

氫能被譽為下一代二次清潔能源,但氫氣的高效製備以及安全存儲和運輸一直困擾人類。北京大學與中國科學院以及大連理工大學合作,實現了在低溫下高效產氫效率。

美國化學會C&E News雜誌和英國皇家化學會Chemistry World雜誌分別進行了亮點報導,認為這是氫能儲存和運輸體系的一個重大突破。

NO.6:研發出基於共格納米析出強化的新一代超高強鋼

           亮點解讀:不尋常的超高強韌「中國鋼」

析出相結構及其高共格特性。

析出相結構及其高共格特性。

從航空母艦到大飛機,都離不開超高強鋼。北京科技大學針對低成本高性能的目標,研發出共格納米析出強化的新一代超高強鋼。《自然材料》發表專門評述文章指出,該研究「為研發具有優異的強度、塑性和成本相結合的結構材料提供了新的途徑」。

NO.7:利用量子相變確定性製備出多粒子糾纏態

            亮點解讀:冷原子研究重大突破 

基於量子相變驅動的糾纏態生成。

基於量子相變驅動的糾纏態生成。

北京清華大學物理系的冷原子研究團隊,在國際上首次利用原子玻色-愛因斯坦凝聚體中的量子相變確定性地製備出對精密測量具有重要意義的量子糾纏態。創造了目前能確定性製備的量子糾纏粒子數目的世界紀錄。

NO.8:中國發現新型古人類化石

            亮點解讀:中國的古人類學研究不再邊緣化

許昌人一號(右)和許昌人二號(左)頭骨化石。

許昌人一號(右)和許昌人二號(左)頭骨化石。

長期以來,古人類學界對在中國境內發現的中更新世晚期至晚更新世早期過渡階段古人類成員的演化地位一直存在爭議。河南靈井遺址發現的兩件古人類頭骨化石——許昌人,為探討這一階段中國古人類的演化模式提供了重要信息。《科學》雜誌認為這項研究「是中國學者在古人類研究領域取得的一項重大突破。」

NO.9:酵母長染色體的精準定製合成

           亮點解讀:染色體疾病有了研究模型

釀酒酵母長染色體的精準定製合成。

釀酒酵母長染色體的精準定製合成。

天津大學、清華大學、深圳華大等團隊與合作者利用多級模塊化和標準化人工基因組合成方法,成功設計構建了4條釀酒酵母長染色體。在此基礎上,構建了人工環形染色體,為當前無法治療的染色體成環疾病發生機理和潛在治療手段建立了研究模型。多家國際學術期刊高度評價本工作,認為這是第一個全合成真核生物基因組的重要里程碑。

NO.10:研制出可實現自由狀態腦成像的微型顯微成像系統

              亮點解讀:解碼大腦有了「看得見」的利器

重量僅為2.2克的可佩戴式雙光子熒光顯微鏡。

重量僅為2.2克的可佩戴式雙光子熒光顯微鏡。

北京大學成功研制出2.2克微型化佩戴式雙光子熒光顯微鏡,並佩戴在小白鼠頭上,在國際上首次記錄了小鼠大腦神經元和神經突觸活動的高速高分辨圖像。清華大學祁海教授認為,它為腦科學的研究提供了重要的高端儀器。這樣不僅可以「看得見」大腦活動過程,還將為可視化研究自閉症、阿茲海默症、癲癇等腦疾病的神經機制發揮重要作用。該成像系統被2014年諾貝爾生理學或醫學獎得主Edvard I. Moser稱之為研究大腦的空間定位神經系統的革命性新工具。