祝融號巡視雷達揭秘火星烏托邦平原淺表分層結構，F(xiàn)AST精細刻畫活躍重復快速射電暴……2022年，這10項重大科學進展從600余項推薦的科學研究進展中一路“過關斬將”，經(jīng)兩院院士、原國家重點實驗室主任、原973計劃顧問組和咨詢組專家及項目首席科學家、國家重點研發(fā)計劃有關重點專項總體專家組成員和項目負責人等3000余位專家網(wǎng)上投票并審議，最終脫穎而出，入選2022年度中國科學十大進展。

科學的世界里，成果突破燦若星辰，它們緣何最閃亮？讓我們一探究竟。

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進展一：祝融號巡視雷達揭秘火星烏托邦平原淺表分層結構

中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所陳凌、張金海團隊等對祝融號火星車行進約4個月、探測長達1171米的低頻雷達數(shù)據(jù)進行了深入分析和精細成像，獲得了火星烏托邦平原南部淺表80米之上的高精度結構分層圖像和地層物性信息，研究發(fā)現(xiàn)該區(qū)域數(shù)米厚的火壤層之下存在兩套向上變細的沉積層序。

●入選理由：詳細的火星地下結構和物性信息是研究火星地質(zhì)及其宜居性演化的關鍵，是火星探測的重要內(nèi)容之一。該研究揭示了現(xiàn)今火星淺表精細結構和物性特征，提供了火星長期存在水活動的觀測證據(jù)，為深入認識火星地質(zhì)演化與環(huán)境、氣候變遷提供了重要依據(jù)。

進展二：FAST精細刻畫活躍重復快速射電暴

中國科學院國家天文臺李菂團隊聯(lián)合北京大學、之江實驗室和中國科學院上海天文臺團隊，利用FAST發(fā)現(xiàn)了世界首例持續(xù)活躍的快速射電暴FRB20190520B，擁有已知最大的環(huán)境電子密度，有效推進了FRB多波段研究。

●入選理由：快速射電暴(FRB)是宇宙無線電波段最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象，起源未知，是天文領域重大熱點前沿之一。本次研究中，“中國天眼”FAST精細刻畫活躍重復快速射電暴，構建統(tǒng)一圖景，為最終揭示快速射電暴起源奠定了觀測基礎。

進展三：全新原理實現(xiàn)海水直接電解制氫

深圳大學/四川大學謝和平團隊開創(chuàng)了海水原位直接電解制氫的全新原理與技術，建立了氣液界面相變自遷移自驅(qū)動的海水直接電解制氫理論方法，實現(xiàn)了無額外能耗的電化學反應協(xié)同海水遷移的動態(tài)自調(diào)節(jié)穩(wěn)定海水直接電解制氫。

●入選理由：通過電解水可以制備氫氣，獲得氫能，水資源也是地球上最大的“氫礦”，但高能耗以及消耗淡水資源的問題卻客觀存在。同時，海水復雜組分引起的副反應和腐蝕性等問題一直是海水直接電解制氫難以破解的重大難題。本次研究實現(xiàn)了高效海水原位直接電解制氫技術突破，為解決該領域長期困擾科技界和產(chǎn)業(yè)界的技術難題奠定了基礎。

進展四：揭示新冠病毒突變特征與免疫逃逸機制

北京大學、北京昌平實驗室曹云龍、謝曉亮團隊聯(lián)合中國科學院生物物理研究所王祥喜團隊，率先揭示了新冠奧密克戎突變株及其新型亞類的體液免疫逃逸機制與突變進化特征，揭示奧密克戎BA.1中和抗體逃逸機制及其與病毒刺突蛋白結構特征的聯(lián)系。

●入選理由：新冠病毒奧密克戎突變株及其變體在持續(xù)涌現(xiàn)，及時地解析新冠突變株如何逃逸疫苗接種所建立的免疫屏障和病毒感染所產(chǎn)生的人體免疫力，對于未來疫苗設計與疫情防控至關重要。本研究為廣譜新冠疫苗和抗體藥物研發(fā)提供了理論依據(jù)和設計指導，為全球新冠肺炎疫情防控提供了重要參考。

進展五：實現(xiàn)高效率的全鈣鈦礦疊層太陽能電池和組件

南京大學譚海仁團隊通過技術創(chuàng)新，大幅提升全鈣鈦礦疊層電池的效率。經(jīng)國際權威檢測機構日本電器安全環(huán)境研究所獨立測試，疊層電池效率達26.4%，創(chuàng)造了鈣鈦礦電池新的紀錄，并首次超越了單結鈣鈦礦電池，與市場主流的晶硅電池最高效率相當。

●入選理由：全鈣鈦礦疊層是下一代光伏發(fā)電技術。鈣鈦礦疊層太陽能電池具有獨特優(yōu)勢，在薄膜太陽能電池的大規(guī)模應用中顯示出重要前景，但在光電轉(zhuǎn)換效率上仍存在技術瓶頸。本成果提高了疊層電池的效率，開發(fā)出了大面積疊層光伏組件的可量產(chǎn)化制備技術，顯著地提升了組件的光伏性能和穩(wěn)定性。

進展六：新原理開關器件為高性能海量存儲提供新方案

中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所宋志棠、朱敏團隊發(fā)明了一種基于單質(zhì)碲和氮化鈦電極界面效應的新型開關器件，該新型開關器件組分簡單，易實現(xiàn)海量三維集成，開關綜合性能優(yōu)異，其壽命可大幅提升。

●入選理由：高密度與海量存儲是大數(shù)據(jù)時代信息技術與數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的關鍵瓶頸。本次研究所發(fā)明的新型開關器件為發(fā)展海量存儲和近存計算提供了新的技術方案。

進展七：實現(xiàn)超冷三原子分子的量子相干合成

中國科學技術大學潘建偉、趙博團隊與中國科學院化學研究所白春禮團隊合作，在鈉鉀基態(tài)分子和鉀原子混合氣中，利用射頻合成技術首次相干地合成了超冷三原子分子。

●入選理由：利用高度可控的超冷分子來模擬復雜的難于計算的化學反應，可以對復雜系統(tǒng)進行精確的全方位研究。三原子分子的能級結構理論上難以計算，實驗操控也極其困難，因此制備超冷三原子分子一直是實驗上的巨大挑戰(zhàn)。本成果為超冷化學和量子模擬的研究開辟了新的方向。

進展八：溫和壓力條件下實現(xiàn)乙二醇合成

廈門大學謝素原團隊與袁友珠團隊，聯(lián)合中國科學院福建物質(zhì)結構研究所和廈門福納新材料科技有限公司的研究人員，研發(fā)了以富勒烯C60電子緩沖來穩(wěn)定亞銅的新型催化劑，實現(xiàn)了富勒烯緩沖的銅催化草酸二甲酯在溫和壓力條件下數(shù)千克規(guī)模的乙二醇合成。

●入選理由：目前乙二醇的全球年需求量達數(shù)千萬噸級，主要來源于石油化工?；凇案幻荷儆汀钡幕緡椋瑸榻档鸵叶嫉膶ν庖来娑?，我國在2009年發(fā)展了從煤或合成氣轉(zhuǎn)化為乙二醇的萬噸級非石油路線全套技術。本次研究針對該技術路線中存在的安全隱患和產(chǎn)品純度質(zhì)量不夠穩(wěn)定等問題，研發(fā)了新型催化劑，有望降低對石油技術路線的依賴。

進展九：發(fā)現(xiàn)飛秒激光誘導復雜體系微納結構新機制

浙江大學邱建榮團隊及其合作者們發(fā)現(xiàn)了飛秒激光誘導復雜體系微納結構形成的新機制。

●入選理由：當將飛秒激光聚焦到材料內(nèi)部時，會產(chǎn)生各種高度非線性效應，這種極端條件下光與物質(zhì)的相互作用充滿未知和挑戰(zhàn)。本次研究成果揭示了飛秒激光誘導空間選擇性介觀尺度分相和離子交換的規(guī)律，開拓了飛秒激光三維極端制造新技術原理，為新一代micro-LED器件、顯示及存儲技術開辟了新的方向。

進展十：實驗證實超導態(tài)“分段費米面”

上海交通大學賈金鋒、鄭浩團隊與麻省理工學院傅亮團隊合作，設計制備了拓撲絕緣體/超導體(Bi2Te3/NbSe2)異質(zhì)結體系，最終實現(xiàn)并觀察到了一種特殊的“分段費米面”，成功驗證了超導研究界58年前的理論預言。

●入選理由：“費米面”是一個物理名詞，它決定了固體材料的電學、光學等多種物理性質(zhì)。對費米面的人工調(diào)控，是材料物性調(diào)控的最重要途徑。1965年，科學家Peter Fulde理論預言，在超導體的能隙中可以產(chǎn)生一種特殊的“分段費米面”。本次研究證實了這一預言，開辟了調(diào)控物態(tài)、構筑新型拓撲超導的新方法，開啟了有限動量超導研究的新方向。

本報記者 楊舒 本報通訊員 段盛林 蔡雨琪

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