(报道)据中国科学报:两院院士评选出十大科技进展新闻的其他提名条目(按报道时间先后为序)
国内:
物联网核心技术取得重大突破
复旦大学信息科学与工程学院研究物联网和智能物品的核心技术——柔性有机薄膜晶体管(OTFT)获得重大进展,首次揭示了影响其性能稳定性的作用机制,突破了该技术大规模生产应用中的关键瓶颈 。论文发表在《自然—通讯》上 。OTFT拥有可弯、伸展和折叠,生产成本低廉且无污染等优点 , 有广泛应用前景 。然而,其运行的稳定性问题仍亟待破解 。科研团队发现,OTFT在不同材料和载体中运行时 , 影响其稳定性的来源却有共性,就是空气中大量存在的水分子和氧气分子 。大气环境下,这两种分子会与OTFT发生直接接触,产生水氧电化学反应 , 阻碍器件正常工作 。复旦科研团队的阐释获得了广泛共识 。
摩擦纳米发电机取得重要进展
中科院北京纳米能源与系统所王中林领导的研究小组在摩擦纳米发电机方面取得重要进展 。其一,首次实现利用摩擦效应的高效能声音发电,成果发表于《ACS纳米》 。他们将镀有金属电极的聚四氟乙烯膜和具有孔洞结构的金属电极膜贴合在一起,构成摩擦电纳米发电机,然后将其用于声转换敏感单元 。实验结果表明,声音驱动的摩擦电纳米发电机可以同时点亮20个LED灯 。其二,成功利用呼吸能量驱动心脏起搏器,成果发表于《先进材料》 。他们研制了可植入式的自驱动能源系统 , 该系统包括可植入摩擦纳米发电机和能量转换存储装置两部分 。自驱动能源系统植入大鼠体内后 , 成功收集并转化大鼠多个呼吸运动部位所产生的能量 , 以电能的形式储存起来 , 并能够驱动一个外接的心脏起搏器原型机工作 。根据理论计算,如果用到人体,仅通过呼吸就能够驱动心脏起搏器正常工作 。
首台液态金属个人电子电路打印机问世
中国科学院理化技术研究所研究员刘静带领的科研团队在印刷电子学领域取得技术突破,研发出世界首台全自动液态金属个人电子电路打印机 。相关研究成果发表于《自然—科学报告》 。该团队首次建立了一种全新原理的室温液态金属打印方法,解决了金属墨水表面张力高、难以平稳驱动的难题 。其中的印刷失稳机理也得以初步揭示,所获得的打印精度和质量已能满足大多数印刷电路板的要求 。液态金属打印机的发明和问世,在技术理念上改变了传统模式,打破了个人电子制造的技术瓶颈,让极低成本下快速、随意地制作电子电路成为现实 。目前,该团队研发的面向个人终端用户的打印设备即将进入市场 。
高精度定位服务系统“羲和”投入应用
科技部国家遥感中心4月25日宣布,我国自主研发的高精度定位服务系统“羲和”当日正式播发信号,这将进一步提升我国卫星导航系统的服务能力,加速北斗导航的产业化 。“羲和”系统是基于已有的卫星导航系统和移动通信技术,为用户提供范围更广、精度更高的定位服务系统,能够有效识别、对接不同的卫星导航系统,尤其将强化我国北斗卫星导航系统的服务能力,拓宽其应用范围 。该系统向社会各界提供自主知识产权的高精度室内外定位信号,并支持相关芯片、模块、终端及关键设备的研制生产 。“羲和”系统在北京、天津、上海等地取得了良好的应用示范效果,在物联网、交通运输、节能环保等领域应用前景巨大 。
发现世界首例五重双稳态分子铁电体材料
东南大学化学化工学院熊仁根团队张毅博士等研究发现 , 咪唑高碘酸盐化合物随着温度变化在介电、压电、二阶非线性和电—机械耦合等物理特性方面都表现出了明显的双稳态特征 。这种具有五重双稳态特性的分子材料比此前报道的具有三重双稳态特性的非铁电分子材料多两个物理通道 , 属世界首例 。据介绍 , 双稳态是材料的物理性质在一定的外界条件下处于两种或多种稳定状态 , 且能在热、电、磁、光、压力等外界微扰条件下完成不同状态之间的转换 。它们在分子开关、传感器材料、信息存储和记忆材料等领域有广阔的应用前景 。研究成果发表在《先进材料》上 。
铁基超导线带材传输电流首次突破实用化门槛
中国科学院电工研究所在铁基超导材料的实用化研究中取得重大突破 , 在国际上首次研制出临界传输电流超过10万安培每平方厘米(4.2 K, 10 T)的Sr-122型铁基超导线带材 , 标志着我国在这一领域率先迈入了实用化门槛 。铁基超导体较之于其他超导体具有极高的上临界?。ù笥?00 T),在核磁共振成像、核磁共振谱仪及高场超导磁体等医疗、科技、能源领域的应用有独特的优势,而提高这类超导材料的临界电流是实现其应用的关键 。该所经过多年的科技攻关和技术积累,通过对超导线内部微观结构的调控和高质量超导相的优化,最终实现了传输电流从零到万的飞跃,这一成果将为超导产业的发展注入新的活力 。
首块八英寸IGBT芯片下线并成功应用
6月20日,中国南车宣布由其自主设计建造的国内首条、世界第二条8英寸IGBT专业芯片生产线全面建成并即将投产 。这标志着我国大功率电力电子技术的研制和产业化取得重大突破 。中国南车集合上百位专家,攻克了30多项重大难题,建立起完整的IGBT规模化、专业化生产工艺体系 。由中国南车株洲所研制的IGBT芯片,可在数千伏高压下、约1秒时间内实现数万次电流开关动作,将风能、太阳能等不稳定的能源输入转换为稳定的电流输出 。首批8英寸IGBT芯片模块,已在昆明地铁车辆段完成段内调试并稳定运行1万公里 。这标志着我国已彻底打破国外高端IGBT技术垄断 , 实现从研发、制造到应用的完全国产化 。
发现冠状动脉新起源
7月4日,《科学》杂志以亮点文章形式在线发表了中科院上海生科院营养科学研究所周斌研究组关于冠状动脉起源的最新成果 。研究发现,除已经认知的心外膜下血管干细胞外,冠状动脉还有一个重要“起源地”——心内膜 。周斌研究组利用转基因小鼠结合谱系示踪技术,对冠状动脉的起源和发育机制进行研究发现,冠状动脉的生成先后有序:心室壁外侧的冠状动脉来源于胚胎发育早期生成的血管;心室壁内侧的冠状动脉是在出生后新生成的 。由此,冠状动脉的又一个“起源地”——心内膜“浮出水面” 。专家认为 , 这一重大发现为心脏病研究奠定了理论基础 。
利用基因组编辑技术首创抗白粉病小麦新材料
中国科学院遗传与发育所和微生物所合作 , 首次在重要农作物中建立了基因组编辑技术体系,成功获得了对白粉病具有持久和广谱抗性的小麦材料 。该研究在国际上首次证明可以同时对多倍体小麦中的同源基因进行精准的定向编辑 。同时,实现了基于近缘物种基因信息的作物品种分子设计;创制了持久、广谱抗白粉病的小麦重要育种起始材料,为作物分子育种提供了一个全新的思路和技术路线 。《自然》杂志于7月23日对此工作进行了报道;同时,国际著名技术评论期刊MIT Technology Review对此工作发表两篇评论性文章 。该工作是小麦分子育种生物技术的重大突破,将会为主粮作物新品种培育带来革命性的影响 。
高温气冷堆核电站“心脏装备”完成热态工程验证
国家科技重大专项高温气冷堆核电站的“心脏装备”——主氦风机工程样机在上海电气鼓风机厂完成100小时热态满功率连续运行考验 , 这是世界高温气冷堆先进核电技术研发中的主要技术难关,标志着我国在先进核能核心装备技术上自主创新的重大突破 。8月4日 , 国家能源局组织专家对该成果进行鉴定认为,主氦风机运行功率4500千瓦,温度250摄氏度,满足山东荣成20万千瓦级高温气冷堆核电站示范工程的技术要求 。高温气冷堆核电站示范工程项目于2012年年底在山东荣成正式开工,预计2017年年底并网发电,将是世界首座具有固有安全性的模块化高温气冷堆核电站 。
首台超高功率高能量密度装置聚龙一号研制成功
这是我国自主创新研制成功的首台多路并联超高功率强流脉冲加速器 , 用于核武器物理、材料科学及天体物理等高能量密度物理前沿研究 。聚龙一号由中国工程物理研究院流体物理研究所研制,突破了数十路超高功率脉冲电流产生、同步汇流和传输等多项关键技术,能在数十纳秒内将约10MA、功率数十TW的电流汇聚到厘米尺寸负载上,产生高温高压的高能量密度状态 。鉴定委员会认为 , 聚龙一号达到世界同类装置先进水平,是我国高功率脉冲技术发展史上的里程碑,军事和科学意义重大,使我国成为除美国外第二个独立掌握数十TW级超高功率强流脉冲加速器研制技术的国家 。
“奇异”干细胞有望攻克乳腺癌
中科院上海生科院生化与细胞所曾艺研究团队发现了成体乳腺器官中存在着未分化的干细胞 , 这些干细胞特异性地表达蛋白C受体基因 。这项研究证明,这些干细胞具有多潜能性,能够在乳腺发育过程中分化形成所有的乳腺细胞类型,“刷新”现有乳腺干细胞的单一分化潜能性质的理论 。研究还为进一步探讨乳腺癌细胞的起源以及乳腺癌细胞与干细胞的关系奠定了坚实基础 。而且,新发现的乳腺干细胞标记是细胞膜表面受体,针对该受体设计的药物不需要进入细胞内就能起作用,将是理想的药物靶点,有望治疗由干细胞病变引起的以及现有的治疗方法无明显疗效的乳腺癌患者 。10月19日,相关成果在线发表于《自然》 。
解析甲肝病毒全颗粒晶体结构
中科院生物物理所饶子和院士研究组与中国食品药品检定研究院等单位合作,在国际上首次解析了甲型肝炎病毒(HAV)全颗粒晶体结构 。该研究不仅揭示了甲型肝炎病毒独有的结构特性、极强的稳定性、特殊的脱衣壳机制 , 而且从三维结构角度阐述了甲型肝炎病毒的进化关系 。相关论文在线发表于《自然》 。该研究在成功解析了成熟病毒和空心病毒两种状态的全颗粒高分辨率晶体结构后,第一次证明HAV成熟病毒具有衣壳蛋白vp4,而空心病毒颗粒含有的是未被剪切的衣壳蛋白vp0前体 。这项研究对于进一步解析HAV灭活病毒疫苗的免疫原性和保护机理具有重要意义 , 为抗肝炎病毒药物研发提供了理论指导和新方向 。
暗物质研究新成果使探测灵敏度提升10倍
清华大学联合四川大学、南开大学、中国原子能研究院、雅砻江流域开发公司等单位建立中国暗物质实验合作组,率先在中国锦屏地下实验室开展中国自主暗物质直接研究工作 。他们采用了超低本底碘化钠反符合系统,创新发展了新的本底甄别方法 , 开展暗物质实验运行和研究,获得了新的物理结果,把暗物质探测灵敏度提升了大约10倍 。11月11日《物理评论D》发表此项成果 。英国皇家科学院院士、欧洲核子中心理论部教授约翰·艾力斯认为,中国暗物质实验合作组新的实验结果是非常重要的一个进展 。这个结果非常确定地排除了美国、意大利等暗物质实验的大部分区域 。因此,这是一个具有国际前沿水平的实验结果 。
发现调控黄瓜苦味基因“开关”
中国农业科学院蔬菜花卉所和深圳农业基因组所联合多家机构协同创新,阐明了黄瓜苦味合成、调控及驯化的分子机制 。研究发现了苦味物质葫芦素生物合成的9个基因和调控的2个基因 , 解决了长期影响黄瓜生产的一个重大应用问题,是农业基因组研究直接用于品种改良的优秀范例;发现了植物次生代谢基因簇调控的新机理,为葫芦素在药学上的应用开辟了合成生物学的新途径 。相关结果11月28日在《科学》上以封面长篇论文的形式发表,并在In Science Journals栏目头条位置进行了介绍 。论文审稿人高度评价农科院黄三文团队主导的这项研究“综合运用了基因组大数据、生物化学和分子生物学等多学科技术手段 , 解决了一个重要的植物生物学问题” 。
国际:
成功制造出反氢原子束
欧洲核子研究中心(CERN)的ASACUSA(低速反质子原子光谱和碰撞)实验首次成功制造出反氢原子束,并在产生反氢原子地方向下2.7米的范围内,即远离强磁场的区域 , 检测到80个反氢原子 。这个结果意味着朝向精确的超精细反氢原子光谱研究迈出重要一步 。该研究结果刊登在1月21日的《自然—通讯》杂志上 。ASACUSA协作团队领导者、日本理化学研究所山崎说,由于反氢原子没有电荷,这给将其从陷阱中运送出来造成一大挑战 。这项研究结果对超精细反氢原子研究非常有前景,特别是光谱特性 。
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