科技部公布2022年度中国科学十大进展 祝融号火星车、FAST天眼等入选

科技部公布2022年度中国科学十大进展祝融号火星车、FAST天眼等入选揭示新冠病毒突变特征与免疫逃逸机制;实现高效率的全钙钛矿叠层太阳能电池和组件;新原理开关器件为高性能海量存储提供新方案;实现超冷三原子分子的量子相干合成;温和压力条件下实现乙二醇合成;发现飞秒激光诱导复杂体系微纳结构新机制;实验证实超导态“分段费米面”。中国科学十大进展遴选程序分为推荐、初选、终选、审议、发布五个环节。2022年度共收到推荐600余项科学研究进展,均是在2021年12月1日至2022年11月30日期间正式发表或完成的研究成果。邀请专家从推荐的科学进展中遴选出30项进展进入终选,终选采取网上投票方式,邀请包括两院院士在内等3000余位专家对30项候选科学进展进行网上投票,并邀请高水平专家对得票数排名前十的科学进展进行审议,最终确定入选2022年度中国科学十大进展。祝融号巡视雷达揭秘火星乌托邦平原浅表分层结构祝融号火星车在乌托邦平原进行原位雷达探测,图源科技部高技术研究发展中心详细的火星地下结构和物性信息是研究火星地质及其宜居性演化的关键。中科院地质与地球物理研究所陈凌、张金海团队等对祝融号火星车的低频雷达数据进行了深入分析和精细成像,获得了乌托邦平原南部浅表80米之上的高精度结构分层图像和地层物性信息。该研究揭示了现今火星浅表精细结构和物性特征,提供了火星长期存在水活动的观测证据,为深入认识火星地质演化与环境、气候变迁提供了重要依据。FAST精细刻画活跃重复快速射电暴快速射电暴(FRB)是宇宙无线电波段最剧烈的爆发现象,是天文领域重大热点前沿之一。中科院国家天文台李菂团队联合北京大学、之江实验室和中科院上海天文台团队利用FAST发现了世界首例持续活跃的快速射电暴FRB20190520B,通过监测活跃重复快速射电暴FRB20201124A获得了迄今为止最大的FRB偏振样本。FAST精细刻画活跃重复快速射电暴,构建统一图景,为最终揭示快速射电暴起源奠定了观测基础。全新原理实现海水直接电解制氢海水复杂组分引起的副反应和腐蚀性等问题一直是海水直接电解制氢难以破解的重大难题。深圳大学/四川大学谢和平团队通过将分子扩散、界面相平衡等物理力学过程与电化学反应结合,开创了海水原位直接电解制氢全新原理与技术,破解了该领域长期困扰科技界和产业界的技术难题。揭示新冠病毒突变特征与免疫逃逸机制北京大学、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喜团队率先揭示了新冠病毒奥密克戎变异株及其新型亚类的体液免疫逃逸机制与突变进化特征,相关研究为广谱新冠疫苗和抗体药物研发提供了理论依据和设计指导,为全球新冠疫情防控提供了重要参考。实现高效率的全钙钛矿叠层太阳能电池和组件钙钛矿叠层太阳能电池具有低成本溶液处理的优势,在薄膜太阳能电池的大规模应用中显示出重要前景。南京大学谭海仁团队通过设计钝化分子的极性,提升其在窄带隙钙钛矿晶粒表面缺陷位点上的吸附强度,大幅提升全钙钛矿叠层电池的效率;开发出的大面积叠层光伏组件的可量产化制备技术,显著提升了组件的光伏性能和稳定性。新原理开关器件为高性能海量存储提供新方案高密度与海量存储是大数据时代信息技术与数字经济发展的关键瓶颈。中科院上海微系统与信息技术研究所宋志棠、朱敏团队发明了一种基于单质碲和氮化钛电极界面效应的新型开关器件,综合性能优异,为发展海量存储和近存计算提供了新的技术方案。实现超冷三原子分子的量子相干合成利用超冷分子来模拟化学反应,可以对复杂系统进行精确、全面研究,而制备超冷三原子分子一直是实验上的巨大挑战。中国科学技术大学潘建伟、赵博团队与中科院化学研究所白春礼团队合作,在钠钾基态分子和钾原子混合气中利用射频合成技术首次相干地合成了超冷三原子分子。该研究为超冷化学和量子模拟的研究开辟了新的方向。温和压力条件下实现乙二醇合成目前乙二醇的全球年需求量达数千万吨级,主要来源于石油化工。厦门大学谢素原团队与袁友珠团队联合中科院福建物质结构研究所和厦门福纳新材料科技有限公司,研发出富勒烯改性铜催化剂,实现了富勒烯缓冲的铜催化草酸二甲酯在温和压力条件下的乙二醇合成,有望降低对石油技术路线的依赖。发现飞秒激光诱导复杂体系微纳结构新机制当将飞秒激光聚焦到材料内部时,会产生各种高度非线性效应,这种极端条件下光与物质相互作用充满着未知。浙江大学邱建荣团队及其合作者们发现了飞秒激光诱导复杂体系微纳结构形成的新机制。该成果揭示了飞秒激光诱导空间选择性介观尺度分相和离子交换的规律,开拓了飞秒激光三维极端制造新技术原理。实验证实超导态“分段费米面”费米面决定了固体材料的电学、光学等多种物理性质,对费米面的人工调控是材料物性调控的重要途径。超导体因为存在能隙而没有费米面。上海交通大学贾金锋、郑浩团队与麻省理工学院傅亮团队合作,设计制备了拓扑绝缘体/超导体异质结体系,实现并观察到了由库珀对动量导致的“分段费米面”。该研究开辟了调控物态、构筑新型拓扑超导的新方法。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350055.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1350055.htm

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中科院团队:祝融号发现火星近期水活动迹象在中国首次火星探测任务“天问一号”成功着陆火星、“祝融号”火星车行驶火星即将满一周年,中国科学院(简称中科院)今天(12日)发布消息说,“祝融号”发现火星近期水活动迹象。据中新社报道,中科院今天发布的最新消息说,中科院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室刘洋研究员团队利用“祝融号”在火星着陆区探测到含水矿物,发现火星近期水活动迹象,这一行星科学研究的重要成果论文,已在最新一期国际学术期刊《科学·进展》(ScienceAdvances)上发表。刘洋团队利用“天问一号”火星探测器上“祝融号”火星车获取的短波红外光谱和导航与地形相机数据,在火星着陆区发现了岩化的板状硬壳层,通过分析光谱数据发现,这些类似沉积岩的板状硬壳层富含含水硫酸盐等矿物。研究团队推断,这些富含硫酸盐的硬壳层可能是由地下水涌溢或者毛细作用蒸发结晶出的盐类矿物胶结了火星土壤后经岩化作用形成。这也标志着“祝融号”实现了国际上首次利用巡视器上的短波红外光谱仪在火星原位探测到含水矿物。去年5月15日,中国首次火星探测任务“天问一号”搭载的“祝融号”火星车成功着陆于火星乌托邦平原南部(北纬25.066°、东经109.925°)区域。截至目前,“祝融号”火星车已在火星北部低地的乌托邦平原区域行驶近一年,累计行驶近2000米,获得大量宝贵的科学探测数据。据刘洋团队介绍,已有的撞击坑定年工作显示,“祝融号”着陆区位于经过了后期重塑事件的年轻亚马逊纪地层,是火星地质年代几个主要阶段(前诺亚纪、诺亚纪、西方纪和亚马逊纪)的末期,气候已经从以前的暖湿变为以寒冷干旱为主。已有的研究认为火星在亚马逊纪时期气候寒冷干燥,液态水活动的范围和程度极其有限。“祝融号”在地质年代较为年轻的着陆区发现水活动的迹象表明,亚马逊纪时期的火星水圈可能比以往认为的更加活跃,这一发现对理解火星的气候环境演化历史具有重要意义。...发布:2022年5月12日3:20PM

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祝融号火星车着陆区发现火星古风场改变的沉积层序证据在太阳系的八大行星中,火星与地球最为相似,移民火星也是人类的梦想,不过现在的火星可能也是地球的未来,因此火星的气候演化具有极高的研究价值。其中,风沙作用作为火星晚亚马逊纪以来最主要的地质营力,塑造了火星表面广泛分布的风沙地貌,只是由于缺乏近距离的、详细系统的科学观测,人类对火星风沙活动过程依然知之甚少。这一次,科学家团队针对火星乌托邦平原南部丰富的风沙地貌,利用天问一号环绕器高分辨率相机、祝融号火星车导航地形相机等色斑,开展了高分辨率遥感、近距离就位联合探测。通过提取沙丘形态、表面结构、物质成分等信息,分析指示风向和发育年龄,科学家发现,祝融号着陆区风场发生显著变化的层序证据,并与火星中高纬度分布的冰尘覆盖层记录有很好的一致性。这一发现表明,祝融号着陆区域可能经历了以风向变化为标志的两个主要气候阶段,风向从东北到西北发生了近70度的变化,风沙堆积从新月形亮沙丘转变为纵向暗沙垄。这一气候的转变发生在约40万年前的火星末次冰期结束时,可能是由于火星自转轴倾角变化所致。“此项研究有助于增进我们对火星古气候历史的理解,为火星古气候研究提供了新的视角,为火星全球气候模拟提供了重要约束。”李春来说。祝融号着陆区沙丘探测和沙丘形成模式...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1369655.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1369655.htm

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“祝融号”发现火星低纬度地区存在液态水“更重要的是,我们进一步研究认为,沙丘表面的含水特征,并不是地下水和二氧化碳导致的,而是因为降霜或降雪。”5月4日,论文通讯作者、中科院地质与地球物理研究所研究员秦小光告诉科技日报记者。火星上是否存在液态水,一直是大众关注的焦点,对星际移民、理解近代火星气候演化具有重要意义。如果存在液态水,就说明火星可能有适宜生存的环境,乃至存在生命。过去的研究已证明,早期火星曾存在大量液态水。后来,由于大气层消失,火星气候环境发生了重大转变,极低的气压和水汽含量导致今天火星上液态水难以稳定存在,只能以固态或气态的形式存在。然而,美国“凤凰”号火星探测器机械臂上观测到的液滴证明,当前火星高纬度地区夏季可以出现含盐液态水;同时,数值模拟也显示,适合液态水存在的气候条件可以短暂出现在当今火星的某些地方。“但是,气温最高的火星低纬度地区是否存在液态水,至今仍然缺少直接的观测证据。”秦小光说。2021年,我国天问一号火星任务搭载的“祝融号”火星车成功着陆于乌托邦平原南部边缘,该地区位于火星低纬度地区。截至2022年5月休眠,“祝融号”火星车工作了350多个火星日,行程约2000米,获得了大量宝贵的科学探测数据。“这为研究上述问题提供了极好的条件。”秦小光强调。利用“祝融号”搭载的导航地形相机、多光谱相机和火星表面成分探测仪,研究人员对该地区沙丘表面的微观形貌特征和物质成分特征开展了深入研究;同时,结合“祝融号”火星气象仪的实测数据和其他火星探测器的地表观测气象数据,研究人员确定,该地区含盐沙丘表面的含水特征,与降温时发生的降霜或降雪有关。“含盐沙粒能够促使霜雪在低温下融化形成含盐液态水,盐水干燥后,硫酸盐、蛋白石和铁氧化物等含水矿物会胶结沙粒,形成风沙团粒乃至结壳,结壳进一步干燥会形成龟裂。”秦小光解释,后期的再次降霜降雪,在结壳上又会进一步形成多边形脊和带状水痕等液态水活动痕迹。在晚亚马逊纪40万年至140万年以来的多次火星地轴大倾角时期,火星水汽从极地冰盖向赤道方向的扩散传输,导致火星低纬度地区多次出现湿润的环境。由此,研究人员提出,火星地轴大倾角时,低纬度地区的低温有助于降霜降雪,进而导致含盐沙丘表面结壳和团粒化,造成沙丘固化并留下液态水的活动痕迹。秦小光表示,这项研究填补了在火星低纬度地区存在液态水地面观测证据的空白,揭示了在表面温度相对温暖、适宜的低纬度地区,现代火星仍然可以出现潮湿的环境。这一发现对理解火星气候演化历史、寻找宜居环境具有非常重要的意义,也为未来寻找生命提供了关键线索。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1358263.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1358263.htm

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“中国天眼”总工程师:将利用FAST解决射电天文领域核心技术问题中新社贵州平塘8月27日电(周燕玲)8月26日至27日,秒聚青科·走近中国天眼创新论坛在贵州平塘举行。500米口径球面射电望远镜(简称“FAST”)总工程师姜鹏在论坛上表示,在稳定运行和提升性能时,未来FAST的巡天效率将实现数量级的提升,并利用FAST解决中国射电天文领域的核心技术问题。被誉为“中国天眼”的FAST于2016年9月25日在贵州平塘落成启用,是目前全球最大且最灵敏的单口径射电望远镜。数据显示,FAST验收以来年运行机时达6200个小时,其卓越性能和稳定运行催生了一系列具有国际影响力的科学成果。姜鹏介绍说,由于中国射电天文领域起步较晚,射电天文领域的核心关键问题主要是在接收机方面,未来会利用FAST这个平台,并结合技术研发团队的努力,争取5年内能解决核心技术问题,研制先进的接收机系统。截至目前,FAST已发现的脉冲星超660颗,基于FAST观测数据发表的高水平论文超过百篇。FAST的高灵敏度观测还发现了重复快速射电暴及偏振角变化,揭示快速射电暴来源于遥远宇宙的磁星。据了解,FAST已开展脉冲星计时系统研制和先进接收机系统研制,未来FAST还将深入脉冲星搜索、快速射电暴、中性氢巡视、星际的形成以及引力波探测的科学研究。(完)...PC版:https://www.cnbeta.com/articles/soft/1309543.htm手机版:https://m.cnbeta.com/view/1309543.htm

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