1、2020年中國重大科學(xué)進展
1、2020年中國重大科學(xué)進展
精準繪制地球3億年生物多樣性變化歷史
南京大學(xué)沈樹忠、樊雋軒團隊聯(lián)合國內(nèi)外專家建設(shè)大型數(shù)據(jù)庫，繪制出全球第一條高精度的古生代海洋生物多樣性變化曲線。
精準刻畫了地質(zhì)歷史中多次重大生物滅絕和輻射事件，揭示了當時生物多樣性變化與大氣CO2含量的協(xié)同關(guān)系。
古生代海洋生物多樣性演變曲線 來源：Science
新型冠狀病毒的發(fā)現(xiàn)與科學(xué)應(yīng)對
2020年，科學(xué)界對新型冠狀病毒（新冠病毒）及其引發(fā)的疾病進行了廣泛而深入的研究。
中國學(xué)者的研究包括：對新冠病毒進行詳細的基因組測序、揭示受體ACE2特異性介導(dǎo)新冠病毒細胞侵染的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、闡明抗新冠病毒藥物最關(guān)鍵靶點蛋白的結(jié)構(gòu)信息、公布首個新冠疫苗動物實驗研究結(jié)果、揭示新冠病毒的完整病毒結(jié)構(gòu)等。
新冠病毒結(jié)構(gòu)（a）新冠病毒刺突蛋白RBD與人源ACE2的復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu) 來源：Nature；（b）新冠病毒主蛋白酶同源二聚體的晶體結(jié)構(gòu)，及其與小分子抑制劑的結(jié)合模式 來源：Nature；（c）結(jié)合單顆粒三維重構(gòu)和斷層掃描三維重構(gòu)得到的新冠病毒整體結(jié)構(gòu) 來源：Cell
在疫苗研發(fā)方面，中國同時開展了滅活疫苗、病毒載體疫苗、蛋白亞單位疫苗、核酸疫苗等的研發(fā)，腺病毒載體疫苗在全球率先開展1期臨床試驗，滅活疫苗在全球率先開展3期臨床試驗，并獲批附條件上市。
揭示腦-脾神經(jīng)環(huán)路控制抗體免疫應(yīng)答新機制
清華大學(xué)免疫學(xué)研究所祁海、上海科技大學(xué)胡霽及清華大學(xué)麥戈文腦科學(xué)研究所鐘毅課題組合作，發(fā)現(xiàn)第一條神經(jīng)信號調(diào)控適應(yīng)性免疫應(yīng)答的解剖學(xué)通路。
該通路是迄今發(fā)現(xiàn)的第一條解剖學(xué)明確、由神經(jīng)信號傳遞而非內(nèi)分泌激素介導(dǎo)的、中樞神經(jīng)對適應(yīng)性免疫應(yīng)答進行調(diào)控的通路，揭示了大腦對適應(yīng)性免疫的控制，并提出了通過行為干預(yù)增強免疫能力的可能性。
去脾神經(jīng)手術(shù)降低疫苗接種后的漿細胞數(shù)量 來源：Nature
發(fā)現(xiàn)H+HD→H2+D反應(yīng)中直接抽取機制和漫游插入機制的量子干涉
中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所楊學(xué)明、張東輝、孫志剛和肖春雷研究團隊等在對氫原子與氫分子的同位素反應(yīng)的研究中發(fā)現(xiàn)一種新的量子干涉現(xiàn)象，并揭示了該反應(yīng)中的量子幾何相位效應(yīng)，對于從根本上理解這一重要體系的高能反應(yīng)動力學(xué)具有重要意義。
H+HD→H2+D拓撲反應(yīng)途徑示意（a）與后向散射產(chǎn)物H2微分截面的理論與實驗對比（b） 來源：Science
首次合成近質(zhì)子滴線百納秒壽命超鈾新核素222Np
中國科學(xué)院近代物理研究所研究團隊與合作者利用蘭州重離子加速器的充氣反沖核譜儀SHANS裝置，首次合成了镎（Np）的一種新同位素核222Np。
此次在該同位素鏈中發(fā)現(xiàn)的新核素222Np，幾乎達到了用充氣反沖核譜儀研究新核素合成的半衰期極限。
實驗建立的222Np衰變鏈 來源：Physical Review Letter
首次證明4-乙烯基苯甲醚是蝗蟲的聚集信息素
中國科學(xué)院動物研究所康樂與河北大學(xué)科研人員合作，首次證明4-乙烯基苯甲醚（4VA）是蝗蟲聚集信息素。
該研究首次從多個層面對飛蝗群居信息素進行了全面而充分的鑒定和驗證，是昆蟲學(xué)研究的一個重要突破，為蝗災(zāi)防治指明了新方向。
飛蝗群聚信息素4VA在自然棲息地吸引蝗蟲 來源：Nature
中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心徐敏與北京大學(xué)李毓龍研究組合作，發(fā)現(xiàn)基底前腦區(qū)的谷氨酸能神經(jīng)元對于腺苷的快速釋放和睡眠壓力的積累起著重要的調(diào)控作用，揭示了睡眠穩(wěn)態(tài)調(diào)控的神經(jīng)環(huán)路機制，該研究為進一步探索睡眠穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機制奠定了堅實的基礎(chǔ)。
腺苷在睡眠穩(wěn)態(tài)調(diào)控的神經(jīng)環(huán)路機制 來源：Science
中國科學(xué)院精密測量院詹明生、何曉東研究團隊首創(chuàng)了一種單分子相干合成的新方法，即原子自旋與相對運動波函數(shù)耦合（spin-motion coupling，SMC），在國際上首次實現(xiàn)單個超冷分子的相干合成。
這項工作標志著對原子之間核間距自由度的相干控制，為基元化學(xué)反應(yīng)過程相干控制、量子少體束縛態(tài)的相干合成及其量子調(diào)控提供了可能性。
SMC機制和分子締合原理示意 來源：Science
中國科學(xué)院國家天文臺李柯伽團隊，在國際上首次發(fā)現(xiàn)快速射電暴爆發(fā)源FRB 180301的輻射具有豐富的偏振特征，結(jié)果表明宇宙中FRB的爆發(fā)源可能來自致密天體磁層中的物理過程。
該團隊后又報道了一次有針對性的無線電觀測活動，結(jié)果表明FRB-SGR爆發(fā)關(guān)聯(lián)很少，F(xiàn)RB可能在幾何上是成束的，或者與SGR爆發(fā)關(guān)聯(lián)的類FRB事件可能具有較窄的頻譜和所觀察頻帶之外的特征頻率。
磁星釋放的快速射電暴 來源：Nature
中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心李秀艷、周鑫和盧柯與上海交通大學(xué)金朝暉課題組發(fā)現(xiàn)，當晶粒尺寸降低到幾納米時，純金屬銅多晶體會形成一種新型亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)——受限晶體（schwarz crystal）結(jié)構(gòu)。
這一發(fā)現(xiàn)表明多晶體金屬在晶粒極細時還存在另外一種亞穩(wěn)固體狀態(tài)，其穩(wěn)定性甚至遠高于非晶固體，為研發(fā)高穩(wěn)定性金屬材料及制造工藝提供了新的機遇。
Schwarz晶體的原子模型和分子動力學(xué)模擬 來源：Science
2、2020年中國重大技術(shù)進展
為了在生長石墨烯的同時與生長基體解耦進而根除褶皺，南京大學(xué)物理學(xué)院高力波團隊及合作者開發(fā)了一種質(zhì)子輔助化學(xué)氣相沉積方法用來生長無褶皺的超平整石墨烯。
這項工作不僅提出了一種生長大尺寸均勻的超平整石墨烯的方法，同時發(fā)現(xiàn)質(zhì)子輔助方法還可以用于消除已經(jīng)存在的石墨烯褶皺，對其他低維材料的去褶皺、無損應(yīng)力調(diào)控、應(yīng)變摻雜以及儲氫等也具有參考意義。
超平整石墨烯薄膜的形貌（a）與大線寬下量子霍爾效應(yīng)（b） 來源：Nature
自主研發(fā)成功商用毫米波相控陣芯片
中國自主可控、成本超低的毫米波相控陣芯片問世，它速度快、覆蓋廣，打破了毫米波通信技術(shù)商用的制約，實現(xiàn)了中國在該項技術(shù)上的突破。
在世界上首次較為徹底地解決了阻礙CMOS毫米波通信問題，關(guān)鍵性能指標與國際水準相當，發(fā)射機效率和接收機功耗等指標遠超國際，每個通道成本僅為傳統(tǒng)常用技術(shù)路線的幾十分之一，研制水平首次進入世界前列，實現(xiàn)了從芯片到天線陣的全面自主可控，為中國5G優(yōu)勢延續(xù)5~10年打下重要基礎(chǔ)。
商用毫米波相控陣芯片 來源：網(wǎng)絡(luò)通信與安全紫金山實驗室
揭示克制小麥赤霉病的主效基因Fhb7
山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院教授、山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系小麥創(chuàng)新團隊首席專家孔令讓及其團隊從小麥近緣植物長穗偃麥草中首次克隆出抗赤霉病主效基因Fhb7，且成功將其轉(zhuǎn)移至小麥品種中。
首次明確并驗證了其在小麥抗病育種中不僅具有穩(wěn)定的赤霉病抗性，而且具有廣譜的解毒功能。
Fhb7的跨物種轉(zhuǎn)移和抗赤霉病分子機理 來源：Science
開發(fā)RNA-RNA空間相互作用的原位全景分析技術(shù)
中國科學(xué)院生物物理研究所薛愿超研究組與合作者開發(fā)了RNA原位構(gòu)象測序新技術(shù)RIC-seq（RNA in situ conformation sequencing），通過高特異性、高效率、低噪音的原位近端連接和測序，首次全景式解析了細胞內(nèi)RNA分子的原位高級結(jié)構(gòu)和作用靶標。
此技術(shù)為破譯RNA結(jié)構(gòu)密碼和調(diào)控機制提供了強大的工具，在RNA病毒的結(jié)構(gòu)、靶標和致病機制研究中有著廣泛的應(yīng)用前景。
RIC-seq技術(shù)全景式解析RNA高級結(jié)構(gòu)和作用靶標 來源：薛愿超研究組 （a）技術(shù)流程圖（RBP-RNA結(jié)合蛋白）；（b）RIC-seq捕獲RNA原位高級結(jié)構(gòu)（RNA分子以不同顏色的螺旋線條表示，背景為蛋白質(zhì)分子）；（c）RIC-seq解析增強子-啟動子RNA鏈接（不同顏色代表不同的染色體）
實現(xiàn)尺寸最大、晶面指數(shù)最全單晶銅箔庫的可控制備
北京大學(xué)/松山湖材料實驗室劉開輝、王恩哥與南方科技大學(xué)俞大鵬聯(lián)合團隊在國際上首次實現(xiàn)了種類最全、尺寸最大的高指數(shù)晶面單晶銅箔庫制造。
該銅箔庫將為高功率電力、高頻電子、選擇性催化、量子材料外延等提供關(guān)鍵功能材料。
單晶形核長大過程以及8種代表性單晶銅箔 來源：Nature
提出基于憶阻器陣列的新型腦機接口
清華大學(xué)錢鶴、吳華強團隊聯(lián)合洪波團隊提出了基于憶阻器陣列的新型腦機接口，實驗制備了具有模擬阻變特性的憶阻器陣列，并構(gòu)建了基于憶阻器的神經(jīng)信號分析系統(tǒng)，相較于傳統(tǒng)CMOS硬件，具有400倍以上的功耗優(yōu)勢。
基于憶阻器陣列神經(jīng)信號分析系統(tǒng)的新型腦機接口 來源：清華大學(xué)新聞網(wǎng)
成功研制全球神經(jīng)元規(guī)模最大的類腦計算機
浙江大學(xué)聯(lián)合之江實驗室共同研制成功的中國首臺基于自主知識產(chǎn)權(quán)類腦芯片的類腦計算機（Darwin Mouse）發(fā)布，這也是目前國際上神經(jīng)元規(guī)模最大的類腦計算機。
同時，團隊還研制了專門面向類腦計算機的操作系統(tǒng)——達爾文類腦操作系統(tǒng)（DarwinOS），實現(xiàn)對類腦計算機硬件資源的有效管理與調(diào)度，支撐類腦計算機的運行與應(yīng)用。
類腦計算機 來源：浙江大學(xué)新聞網(wǎng)
成功設(shè)計納米“人造分子”簡易制備方法
復(fù)旦大學(xué)聶志鴻團隊創(chuàng)新性地提出利用反應(yīng)性嵌段聚合物誘導(dǎo)納米粒子間定向鍵合形成納米尺度膠體分子的自組裝策略。
該研究成功突破了現(xiàn)有納米粒子精準組裝調(diào)控困難、產(chǎn)率低下的技術(shù)瓶頸，為制備新型復(fù)合材料提供新思路。
類BF3分子構(gòu)型的AB3膠體分子示意 來源：復(fù)旦大學(xué)新聞網(wǎng)
發(fā)現(xiàn)空位誘導(dǎo)的二維材料薄膜超快離子傳輸
中國科學(xué)院金屬研究所任文才、成會明研究團隊，制備出一類由二維過渡金屬磷硫化物納米片組裝而成的膜，發(fā)現(xiàn)過渡金屬空位使該類薄膜具有超快的離子傳輸性能。空位誘導(dǎo)離子快速傳輸為設(shè)計與開發(fā)高性能離子傳導(dǎo)膜提供了一種新思路。
98%相對濕度下Cd0.85PS3Li0.15H0.15納米片組裝膜及其離子傳輸性能 來源：Science
中國量子計算原型機“九章”問世
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布潘建偉團隊與中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)研究所、國家并行計算機工程技術(shù)研究中心合作成功構(gòu)建76個光子的量子計算原型機“九章”，這一突破使中國成為全球第二個實現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國家。
光量子干涉實物 來源：新華網(wǎng)
3、2020年中國重大工程進展
中國500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）近1年觀測服務(wù)超過5200個觀測機時，取得一系列重大科學(xué)成果。
FAST已經(jīng)啟動了脈沖星測時陣列、漂移掃描多科學(xué)目標巡天等5個重大和優(yōu)先項目。
未來3~5年，F(xiàn)AST的高靈敏度將有可能在低頻引力波探測、快速射電暴起源、星際分子等前沿方向取得突破。
500米口徑球面射電望遠鏡（FAST） 來源：中國科學(xué)院
無人潛水器和載人潛水器取得新突破
“海斗一號”全海深自主遙控潛水器在馬里亞納海溝完成萬米海試，最大下潛深度達10907 m，刷新中國潛水器最大下潛深度紀錄，填補了中國萬米作業(yè)型無人潛水器的空白。
“海斗一號”布放 來源：中國科學(xué)院沈陽自動化研究所
“奮斗者”號載人潛水器在馬里亞納海溝成功坐底，坐底深度10909 m，中國在大深度載人深潛領(lǐng)域達到世界領(lǐng)先水平。
“奮斗者”號載人潛水器 來源：新華網(wǎng)
“北斗三號”最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射成功
中國成功發(fā)射北斗系統(tǒng)第55顆導(dǎo)航衛(wèi)星暨“北斗三號”最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星，“北斗三號”全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署全面完成，中國北斗朝著完整服務(wù)全球的目標邁出關(guān)鍵一步。
“北斗三號”全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點火升空 來源：新華社
中國首個火星探測器“天問一號”成功發(fā)射
中國成功發(fā)射首次火星探測任務(wù)“天問一號”探測器，火箭成功將探測器送入預(yù)定軌道，開啟火星探測之旅，邁出了中國行星探測第一步。
此次火星探測是中國行星探測階段的首次任務(wù)，也是中國深空探測領(lǐng)域全新的里程碑，有望一次實現(xiàn)“環(huán)繞、著陸、巡視”3個目標。
“天問一號”火星探測器發(fā)射升空 來源：人民網(wǎng)
中國最大直徑盾構(gòu)機下線
由中國鐵建重工集團、中鐵十四局集團聯(lián)合研制的16米級超大直徑盾構(gòu)機“京華號”在中國鐵建重工集團長沙第一產(chǎn)業(yè)園下線，這是中國迄今研制的最大直徑盾構(gòu)機。
未來中國根據(jù)不同需求還將繼續(xù)加強超級掘進機、超大直徑盾構(gòu)機等新產(chǎn)品的研發(fā)，使盾構(gòu)機真正從“中國制造”走向“中國創(chuàng)造”。
“京華號”盾構(gòu)機 來源：新華網(wǎng)
“國和一號”和“華龍一號”兩大三代核電技術(shù)取得新突破
中國自主設(shè)計的最大功率的核電機組“國和一號”完成研發(fā)，“華龍一號”全球首堆——中核集團福清核電5號機組首次達到臨界狀態(tài)。
兩者均為中國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)，這兩大核電技術(shù)的新突破，標志著中國在三代核電技術(shù)領(lǐng)域躋身世界前列。
“華龍一號” 來源：“中國核能”微信公眾號
中國最高參數(shù)“人造太陽”建成
中國新一代可控核聚變研究裝置“中國環(huán)流器二號M”（HL-2M）正式建成放電，標志中國正式跨入全球可控核聚變研究前列，HL-2M將進一步加快人類探索未來能源的步伐。
HL-2M是中國規(guī)模最大、參數(shù)最高的“人造太陽”，是中國自主知識產(chǎn)權(quán)的模擬核聚變研究裝置。
“中國環(huán)流器二號M”裝置 來源：中國新聞網(wǎng)
世界首座高速鐵路懸索橋開通
中國首座公鐵兩用懸索橋，同時是世界上運行速度最快、運行荷載最大、跨度最大的公鐵兩用懸索橋——連鎮(zhèn)鐵路五峰山長江大橋建成通車，標志著中國在高速鐵路上率先引入懸索橋橋型，中國大跨度橋梁建造技術(shù)達到了世界領(lǐng)先水平。
五峰長江大橋 來源：中鐵大橋局集團
“嫦娥五號”完成中國首次地外天體采樣
“嫦娥五號”返回器帶回月球風(fēng)暴洋區(qū)域的鉆取和表取樣品，成功完成中國首次地外天體采樣返回任務(wù)，使中國成為世界上第二個月球無人自主采樣返回的國家，為中國探月工程重大科技專項“繞、落、回”三步走發(fā)展戰(zhàn)略畫上圓滿句號。
“嫦娥五號”返回器在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域成功著陸 來源：新華網(wǎng)
世界最強流深地核天體物理加速器成功出束
由中核集團原子能院和中國科學(xué)院近代物理研究所自主研制的世界上束流強度最高深地實驗設(shè)施——錦屏深地核天體物理加速器成功出束，束流強度達到2 mA，綜合性能達到國際同類裝置先進水平。
標志著中國完全掌握強流高壓加速器制造技術(shù)，并將進一步推動中國錦屏地下實驗室成為面向世界開放的國家級基礎(chǔ)研究平臺。
強流高壓加速器 來源：中國原子能科學(xué)研究院
陜公網(wǎng)安備 61019102000282號 能源監(jiān)管熱線：12398
