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 中科院力学所

2013中国十大科技进展新闻揭晓

力学园地
2015年12月26日

2013中国十大科技进展新闻揭晓

编者按:由中国科学院、中国工程院主办,中国科学院学部工作局、中国工程院办公厅、中国科学报社承办,中国科学院院士和中国工程院院士评选的瀚霖杯2013年中国十大科技进展新闻、世界十大科技进展新闻,2014年1月24日揭晓。此项年度评选活动至今已举办了20次。评选结果经新闻媒体广泛报道后,在社会上产生了强烈反响,使公众进一步了解国内外科技发展的动态,对宣传、普及科学技术起到了积极作用。

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1. 嫦娥三号月面软着陆开展科学探测 12月2日1时30分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功将嫦娥三号探测器发射升空。14日21时11分,嫦娥三号在月球正面的虹湾以东地区实现软着陆。15日4时35分,嫦娥三号着陆器与巡视器分离,“玉兔号”巡视器顺利驶抵月球表面。15日23时45分,“两器”完成互拍成像。按照计划,嫦娥三号开展月表形貌与地质构造调查、月表物质成分和可利用资源调查、地球等离子体层探测和月基光学天文观测等科学探测任务。嫦娥三号任务的圆满成功,标志着我国探月工程“绕、落、回”第二步战略目标取得全面胜利。这是中国首次实现地外天体软着陆,成为世界上第三个自主实施月球软着陆和月面巡视探测的国家。

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2. 神舟十号飞船发射成功 6月11日17时38分,神舟十号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空,顺利将聂海胜、张晓光、王亚平3名航天员送入太空。6月13日,神舟十号与天宫一号实现自动对接,6月23日实现手控交会对接。6月25日,神舟十号飞船从天宫一号目标飞行器上方绕飞至其后方,并完成近距离交会,我国首次航天器绕飞交会试验取得成功。组合体飞行期间,航天员进驻天宫一号,并开展航天医学实验、技术试验及太空授课活动,开创中国载人航天应用性飞行的先河。6月26日,神舟十号载人飞船返回舱返回地面。

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3.首次在实验中发现量子反常霍尔效应 由中科院物理所和清华大学等机构的科研人员组成的团队,在量子反常霍尔效应研究中取得重大突破。他们从实验中首次观测到量子反常霍尔效应,这是我国科学家从实验中独立观测到的一个重要物理现象,也是物理学领域基础研究的一项重要科学发现。量子反常霍尔效应的美妙之处是不需要任何外加磁场,因此,人们未来有可能利用量子反常霍尔效应无耗散的边缘态发展新一代的低能耗晶体管和电子学器件,从而解决电脑发热问题和摩尔定律的瓶颈问题。相关成果于3月14日在线发表于《科学》杂志。

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4. 禽流感病毒研究获突破 中国科学院微生物所、中国疾病预防控制中心及相关高校的科研人员对H7N9禽流感病毒溯源、H5N1禽流感跨种间传播机制的研究获得重要突破。两项成果分别在线发表于5月1日和3日《柳叶刀》和《科学》杂志。中国农科院哈尔滨兽医所陈化兰团队一项研究表明,H7N9病毒侵入人体发生突变后,存在较大人际间流行的风险。相关成果7月19日在线发表于《科学》杂志。中国科学家10月26日在杭州宣布,自主研发出首例人感染H7N9禽流感病毒疫苗株。该成果由浙江大学医学院附属第一医院联合香港大学、中国疾病预防控制中心、中国食品药品检定研究院和中国医学科学院协同攻关完成。

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5. 天河二号蝉联世界超算冠军 6月17日,国防科大研制的天河二号以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算优越性能,在第41届世界超级计算机500强排名中位居世界第一,标志着我国在超级计算机领域已走在世界前列。11月20日,在美国丹佛市举行的国际超级计算大会上,国际TOP500组织正式发布了第42届世界超级计算机500强排行榜。安装在国家超级计算广州中心的天河二号超级计算机系统,再次位居榜首,蝉联世界超算冠军。

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6.世界上“最轻材料”研制成功 浙江大学研制出一种被称为“全碳气凝胶”的固态材料,密度仅每立方厘米0.16毫克,是空气密度的六分之一,也是迄今为止世界上最轻的材料。“全碳气凝胶”在结构韧性方面也十分出色,可在数千次被压缩至原体积的20%之后迅速复原。此外,“全碳气凝胶”还是吸油能力最强的材料之一。现有的吸油产品一般只能吸收自身质量10倍左右的有机溶剂,而“全碳气凝胶”的吸收量可高达自身质量的900倍。 这一研究成果于2月18日在线发表于《先进材料》杂志,并被《自然》杂志在“研究要闻”栏目中重点配图评论。

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7. 世界唯一实用化深紫外全固态激光器研制成功 9月6日,由中科院承担的国家重大科研装备“深紫外固态激光源前沿装备研制项目”通过验收,使我国成为世界上唯一一个能够制造实用化、精密化深紫外全固态激光器的国家。中科院科研人员在国际上首先生长出大尺寸氟硼铍酸钾晶体,并发现该晶体是第一种可用直接倍频法产生深紫外波段激光的非线性光学晶体。科研人员在此基础上发明了棱镜耦合专利技术,率先发展出直接倍频产生深紫外激光的先进技术。目前,中科院在棱镜耦合器件上已获中、美、日专利。我国科学家已应用该系列装备获得了一系列重要成果,使我国深紫外领域的科研水平处于国际领先地位。

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8.实现最高分辨率单分子拉曼成像 由中科院院士侯建国领衔的中国科大微尺度物质科学国家实验室单分子科学团队董振超研究小组,在国际上首次实现亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像,将具有化学识别能力的空间成像分辨率提高到前所未有的0.5纳米。6月6日,《自然》杂志在线发表了该项成果。三位审稿人盛赞这项工作“打破了所有的纪录,是该领域创建以来的最大进展”;“是该领域迄今质量最高的工作,开辟了一片新天地”。世界著名纳米光子学专家还在同期杂志的《新闻与观点》栏目撰文评述了这项研究。

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9. 世界最大单机容量核能发电机研制成功 8月24日上午,目前世界最大单机容量核能发电机——台山核电站1号1750兆瓦核能发电机由中国东方电气集团东方电机有限公司完成制造,并从四川德阳市顺利发运。台山核电站是我国首座、世界第三座采用EPR三代核电技术建设的大型商用核电站。东方电机为台山核电站提供首期全部两台核能发电机,单机容量高达1750兆瓦,是东方电机迄今为止制造的技术难度最高、结构最复杂、体积最大、重量最重的核能发电机。东方电机开发设计了转子线圈装配新工艺、定子线棒制造新工艺、护环装配新工艺、油密封系统装配新工艺等一系列创新成果。

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10. 世界首台拟态计算机研制成功 中国工程院院士邬江兴带领科研团队,联合国内外十余家单位,提出拟态计算新理论,并成功研制出世界首台结构动态可变的拟态计算机。9月21日,这项名为“新概念高效能计算机体系结构及系统研究开发”的项目在上海通过国家“863”计划项目验收。针对用户不同的应用需求,拟态计算机可通过改变自身结构提高效能。测试表明,拟态计算机典型应用的能效,比一般计算机可提升十几倍到上百倍。其研制成功,使我国计算机领域实现从跟随创新到引领创新、从集成创新到原始创新的跨越;同时也可从体系技术层面有效破解我国核心电子器材、高端通用芯片、基础软件产品等软硬件长期受制于人的困局。

获得提名的其他候选条目(按报道时间先后为序)

中国部分:

高性能钼合金研制成功 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室孙军课题组开发了分子级掺杂的液相混合制备含纳米稀土氧化物钼合金的关键技术,解决了稀土氧化物的纳米化与非团聚化、在钼晶粒内部和晶界均匀弥散分布以及纳米超细晶结构的高温稳定性等制约该领域发展的三个关键问题。他们制备的钼合金强度与延、韧性均超过已被报道的国际一流公司同类材料最好水平,同时塑脆转变温度明显降低,合金高温再结晶温度及高温强度与拉伸延性显著提高,而且相关技术已实现产业规模化应用。研究成果在线发表于《自然—材料学》杂志。

破译小麦A基因组之谜 中科院遗传与发育生物学研究所植物细胞与染色体工程国家重点实验室小麦研究团队发起并领衔,与深圳华大基因研究院等合作,完成了小麦A基因组草图的绘制,从而开启了全面破译小麦基因组的序幕。此次研究中,科学家共鉴定出34879个编码蛋白基因,发现了3425个小麦A基因组特异基因和24个新的小分子RNA,鉴定出一批控制重要农艺性状的基因,并发现小麦A基因组中的抗病基因明显多于水稻、玉米和高粱。这将有力地促进小麦基因组学研究和小麦分子设计育种的开展。3月24日,《自然》杂志在线发表了该项研究成果。

北京正负电子对撞机发现新的共振结构 3月26日,中科院高能所北京正负电子对撞机/北京谱仪实验合作组宣布,在最近采集的数据中发现了一个新的共振结构,暂时将其命名为Zc(3900)。粲能区的粒子一般都含有粲夸克和反粲夸克,称为粲偶素,都是中性的,不带电荷。新发现的Zc(3900)含有粲夸克和反粲夸克且带有和电子相同或相反的电荷。这提示其中至少含有4个夸克,可能是科学家们长期寻找的一种奇特强子。专家认为,该发现提供了奇特强子态存在的有力证据,对于定量的理解强子是如何由夸克组成的、检验强相互作用理论具有重要意义。

研究证实精子指导胚胎早期发育 中科院北京基因组所研究员刘江团队以与人类基因相似度高达85%的斑马鱼为模型开展研究发现,斑马鱼的胚胎发育中除了DNA可以从父母传递到子代外,精子的DNA甲基化图谱也可以被遗传到子代中,并用于指导胚胎早期发育。而DNA上的甲基化正是表观遗传信息中最重要的一类。该研究结果颠覆了传统上认为早期胚胎发育主要是由卵子决定的观念,证明子代继承父源的DNA甲基化图谱,抛弃了母源的图谱,精子中携带的信息指导胚胎的发育。5月份,《细胞》杂志以封面文章的形式特别报道了该发现。

多潜能干细胞研究获突破 北京大学生命科学学院邓宏魁教授等人,仅使用4个小分子化合物的组合对体细胞进行处理,就成功逆转其“发育时钟”,重新赋予体细胞“多潜能性”。7月18日,《科学》杂志发表了这一研究成果。这个新方法摆脱了以往技术手段对卵母细胞和外源基因的依赖,避免重编程技术进一步应用所遭受的一些质疑,例如破坏胚胎或基因突变风险等。利用这种方法,他们将成年小鼠的肺部成纤维细胞培育成一只叫“青青”的健康小鼠。论文发表时“青青”刚过完100天的生日,并已有“孩子”。这是一项革命性的研究成果,为未来细胞治疗甚至器官移植提供了理想的细胞来源,将极大推动治疗性克隆的发展。

首个半浮栅晶体管问世 复旦大学微电子学院张卫课题组成功研制出第一个介于普通MOSFET晶体管和浮栅晶体管之间的半浮栅晶体管(SFGT)。8月9日,《科学》杂志发表了该研究成果。这是我国科学家首次在该杂志上发表微电子器件领域的论文。作为一种基础电子器件,半浮栅晶体管在存储和图像传感等领域的潜在应用市场规模超过300亿美元。它的成功研制将有助于我国掌握集成电路的核心技术,从而在国际芯片设计与制造领域内逐渐获得更多话语权。SFGT原型器件在复旦大学的实验室中研制成功,而与标准CMOS工艺兼容的SFGT器件也已在国内生产线上被成功制造出来。

首次看清艾滋病毒共受体CCR5“真面目” 艾滋病毒攻击人类免疫系统有两个“帮凶”——被称为共受体的CXCR4和CCR5。艾滋病毒只有在它们的帮助下,才能与细胞膜融合并最终钻入细胞。继2010年成功解析CXCR4晶体结构后,中科院上海药物所研究员吴蓓丽的一项研究看清了第二个“帮凶”CCR5的“真面目”,成功解析其高分辨率的三维结构。这一最新研究成果对于人类研发出更为有效的抗艾滋病毒感染的新型药物具有重要意义。9月13日,《科学》杂志在线发表了相关研究论文,美国科学促进会还首次在上海召开了新闻发布会。

脉冲强磁场实验装置跻身世界前列 10月8日,华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心(筹)的脉冲强磁场实验装置通过美、德、日、法、荷、中6个国家30余位权威专家的评估。该中心2008年开始建设,到目前已基本完成项目建设任务,累计完成科学实验100余项。今年8月,中心成功实现了90.6特斯拉的峰值磁场,刷新我国脉冲磁场最高强度纪录,成为世界上继美、德之后第三个突破90特斯拉大关的国家。这表明我国脉冲强磁场实验装置已跻身世界上“最好”的脉冲场之列,在电源设计和磁体技术方面取得的成就位列世界顶级,将正式对外开放。

攻克棉花“癌症”黄萎病 一度令国际同行束手无策的棉花“癌症”黄萎病,终被我国科学家攻克。由中国农科院农产品加工研究所、植物保护研究所和南京农业大学等共同完成的“棉花抗黄萎病中植棉系列新品种选育及应用”课题,历经26年刻苦攻关,在棉花抗性机理研究、田间动态鉴定和抗性基因追踪、高抗品种培育等关键环节,均获