重磅消息!2017bob综合体育在线年度中国科学进展

2022-05-12 07:24 胡八一
近日,《2017年中国科学进展》在北京发布。 经过专家评选和投票,10项具有较高水平的重大科学进展从30个候选项目中脱颖而出。 其中,中科院主导或参与的多项成果入选,“实现千公里量子纠缠、密钥分发和隐形传态”位列其中。 按票数排序,2017年中国的科学进展如下:实现千公里量子纠缠、密钥分发和隐形传态,直接将病毒转化为活疫苗和治疗药物,发现双重子,在实验中发现三重简并费米子,实现氢的低温制备和储存,研发基于相干纳米沉淀强化的新一代超高强度钢, 利用量子相变的确定性制备多粒子纠缠态,在中国发现新的古人类化石和酵母。 1.为实现星地之间的千公里量子纠缠和密钥分发与隐形传态,中国科学技术大学潘建伟、彭承志研究组和中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组创新性地突破了多项关键技术,包括星地之间的双向高精度光跟踪、/[k0/]之间的高亮度量子纠缠源、抗强度起伏的诱饵量子光源和/[k0/]之间的长寿命低噪声单光子探测等利用“墨子号”实现了星地之间数千公里的双向量子纠缠分布,并在此基础上实现了空尺度严格满足爱因斯坦定域条件的量子力学非定域性检验。实现了千公里级星地量子密钥分发和星地量子隐形传态,密钥分发速率比地面相同距离的光纤量子通信水平提高了20个数量级,为构建覆盖的星地一体化量子保密通信网络提供了可靠的技术支撑,为我国未来继续发展世界量子通信技术和空尺度量子物理基础问题的前沿研究奠定了坚实的科技基础。 相关研究进展发表在2017年6月16日的《科学》[Science,356(6343):1140 & mdash;144]和2017年9月7日Nature [Nature,549(7670):43 & mdash;47]和[自然,549(7670):70 & mdash;73] 墨子科学家潘建伟教授还入选《自然》杂志评选的“2017改变世界的科学家”,被称为“让量子通信驰骋于天地之间的物理学家” 2.将病毒直接转化为活疫苗和治疗药物。北京大学药学院周德民、张丽禾课题组以流感病毒为模型。在保留病毒完整结构和感染性的情况下,只将突变病毒基因的一个三重遗传密码作为终止密码,流感病毒从致病传染源变为预防疫苗,再突变多个三重密码作为终止密码,病毒成为治疗药物。 相关研究进展发表在2016年12月2日的《科学》杂志上【科学,354(6316):1170 & mdash;[173]这一研究进展是中国长期支持基础研究、鼓励基础研究临床转化的典型范例。 《科学》评论称,这一进展是病毒疫苗领域的革命性突破,《自然》称之为“驯服病毒的新方法” 3.探测到双重子欧洲核子研究中心2017年7月6日宣布,来自大型强子对撞机上下夸克探测器合作组的科学家发现了一种叫做双重子的新粒子。 与质子和中子类似,新发现的重子由三个夸克组成,但其夸克组成不同:质子由两个上夸克和一个下夸克组成,中子由两个下夸克和一个上夸克组成,而重子由两个更重的重子和一个上夸克组成。 底夸克探测器合作组由来自16个国家的1000多名科学家组成,清华大学、华中师范大学、中国科学院大学和武汉大学是合作组成员。 清华大学高原宁领导的中国研究团队,通过与国内理论家的密切合作,主导了双重子发现的物理分析,为该粒子的发现做出了关键贡献。 相关研究进展发表于2017年9月11日《物理评论快报》【物理评论快报,119,112001】 4.三重简并费米子的实验发现中国科学院物理研究所、钱天和史研究组及其合作者利用角分辨光电子能谱实验技术,在上海光源“梦线”和瑞士光源上,在磷化钼晶体中观察到一类三重简并费米子。 构成宇宙的基本粒子可以分为玻色子和费米子。 现有理论认为宇宙中只有三种类型的费米子,分别是狄拉克费米子、沃尔费米子和马约拉纳费米子,其中狄拉克费米子有四种简并度,沃尔费米子和马约拉纳费米子有两种简并度,而宇宙中不存在三种简并度的费米子。 寻找新的费米子是近年来凝聚态物理领域极具挑战性的前沿科学问题,也是该领域竞争的焦点之一。 这一研究进展开辟了一条探索凝聚态系统中非常规费米子的途径,对促进人们对量子态的理解、发现新奇的物理现象和开发新型电子器件具有重要意义。 相关研究进展发表于2017年6月29日《自然》杂志[Nature,546(7660):627 & mdash;61] 5.实现氢气的低温制备和储存。北京大学化学与分子工程学院马丁研究组、中国科学院山西煤化学研究所温晓东和大连理工大学石川的合作研究表明,将铂单原子层分散在具有面心立方结构的碳化钼上制备的催化剂可用于甲醇液相重整,在较低温度(150 & mdash90℃)可以表现出很高的制氢活性,每小时每摩尔铂可以达到18046摩尔氢气。 这种优异的制氢能力远高于此前报道的低温甲醇重整催化剂(高出近两个数量级)。 同时,研究团队还突破了水煤气变换制氢过程中低温下高反应转化率和高反应速率不可兼得的难题。 氢气可视为下一代二次清洁能源,但氢气的制备、安全储存和运输一直是阻碍氢能大规模应用的瓶颈。 这一研究进展是氢能储运系统的重大突破,点亮了氢能汽车的未来。 相关研究进展发表于2017年4月6日《自然》杂志[Nature,544(7648):80 & mdash;83]和科学2017年7月28日【科学,357(6349):389 & mdash;393] 6.基于共晶纳米析出的新一代超高强度钢的研发。北京科技大学陆兆平研究组及其合作者创新性地提出了利用高密度共晶纳米析出物强韧化超高强度合金的设计思路,用轻质廉价的铝元素代替马氏体时效钢中昂贵的钴、钛等元素,大大降低了成本,并通过简单的热处理促进了超高密度和全共晶纳米析出物的析出,研制出了新一代共晶纳米析出物强化的超高强度钢。 通过调整晶格失配度,他们使析出相具有极低的共格畸变和高阶电阻,从而在不牺牲合金延展性的情况下,大大提高了合金的强度。 所涉及的颠覆性合金设计思路,也可以应用到其他结构材料的研发中。 超高强度钢在航空空航天、交通、先进核能、国防装备等国民经济重要领域对bob综合体育在线起到支撑作用,也是未来轻量化结构设计和安全防护的关键材料。 这项研究“基于超强马氏体钢、简化合金元素和强化析出物本质的设计理念,为研发具有优异强度、塑性和成本的结构材料提供了新的途径” 相关研究进展发表于2017年4月27日《自然》杂志[Nature,544(7651):460 & mdash;464] 7.利用量子相变的确定性制备多粒子纠缠态实现多粒子纠缠是量子物理实验研究的一大追求。 清华大学物理系于力、郑梦铷研究组通过调节铷-87原子玻色-爱因斯坦凝聚体中的自旋混合过程,使其连续经历两次量子相变,实现了含约11000个原子的偶数态的确定性制备。 通过直接观察纠缠态,他们表明不同内态之间的原子数差的涨落低于经典极限10.7 & plusmn0.6 db,集体自旋的归一化长度大约为0.99 & plusmn0.01 这两个指标反映了多体纠缠态可以提供超出标准量子极限约6 dB的相位测量灵敏度,以及至少910 & mdash的纠缠原子数;& mdash创造了目前可以确定制备的量子纠缠粒子数量的世界纪录。 利用量子相变的确定性制备多体纠缠态是一种全新的尝试。 由于有限系统在连续量子相变点处的能隙很小,所以当系统经过相变点时会被激发。 他们的研究表明,即使发生这种激发,量子相变点两侧不同的多能级结构仍然可以帮助制备高质量的多粒子纠缠态。 这种全新的认识和纠缠态制备方法为今后制备其他多粒子纠缠态提供了新的思路。 此外,二元态的确定性制备为超越标准量子极限的测量科学技术的实用化发展提供了可能,如原子钟和原子干涉仪达到海森堡极限精度。 相关研究进展发表在2017年2月10日的《科学》[Science,355(6318):620 & mdash;623] 8.中国发现新的古人类化石。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所吴和美国华盛顿大学Erik Trinkaus的研究团队研究表明,许昌人的头骨不仅具有脑穹隆低、颅中矢状面平坦、颅骨宽度大的古特征,还具有欧亚大陆西部尼安德特人的枕部形态(枕上凹/颈背形态)和内耳迷路(半规管形态)。 此外,许昌人超大的脑容量(1800 cc)和细长的头骨结构也反映了中更新世人类生物特征进化的大趋势。 目前还不能归入任何已知的古人类成员。许昌人可能代表了一种新型的古人类。 该研究填补了中国古人类向现代早期人类过渡时期的空的进化空白,表明晚更新世早期中国可能存在多种古人类成员共存,不同群体间存在杂交或基因交换。 许昌古人类化石为中国古人类进化的区域连续性和与欧洲古人类的交流提供了一定程度的支持。 相关研究进展发表在2017年3月3日的《科学》[Science,355(6328):969 & mdash;972] 9.酵母长染色体的定制合成。天津大学的袁、清华大学的、深圳华大基因的杨等团队和合作者。采用多级模块化和标准化的人工基因组合成方法,基于一步大片段组装技术和平行染色体合成策略,实现了从小核苷酸到活体真核长染色体的定制合成,建立了基于多靶片段共转化和DNA大片段重复修复技术的基因组修复技术,成功设计构建了4条酿酒酵母长染色体,实现了真核长染色体的合成序列和设计序列。首次建立了基因组缺陷靶标的快速定位方法,为表型和基因型关联分析提供了新的策略。通过定位和剔除缺陷靶标,解决了合成基因组导致的细胞失活问题。在此基础上,构建了人工环状染色体,为目前无法治愈的染色体环疾病的发病机制和潜在治疗建立了研究模型。 这项研究为加深对生命进化、基因组与功能的关系等基础科学问题的理解提供了新的思路。 相关研究进展发表于2017年3月10日《科学》杂志[Science,355 (6329): EAAF 4704,EAAF 4706,EAAF 4791,Eaaf3981] 10。开发了可以实现自由态脑成像的显微成像系统。北京大学生物膜与膜生物工程国家重点实验室程和平、陈课题组与北京大学电子工程与计算机科学学院、等合作。,并采用了微集成、微光学、超快光纤激光器和半导体光电子学等技术。在高时间空分辨率下,在体成像系统研制方面取得突破性技术创新,成功研制出2.2g小型化可穿戴式双光子荧光显微镜,记录了小鼠大脑神经元和突触在悬尾、跳台、社交等自然行为条件下活动的高速高分辨率图像。 这一突破性技术将开辟新的研究范式,实现对动物自然行为条件下突触、神经元、神经网络、多脑区等多尺度、多层次动态信息处理的长期观察。这不仅将“看到”大脑学习、记忆、决策和思维的过程,还将对可视化研究自闭症、阿尔茨海默病、癫痫等脑部疾病的神经机制起到重要作用。 相关研究进展发表在2017年7月的Nature & middot方法论[Nature Methods,14(7):713 & mdash;719](来源:科技部,中国科学技术大学,在线)