上海市科學(xué)技術(shù)協(xié)會供稿

由科技日報社主辦、部分兩院院士和媒體人士共同評選出的2022年國內(nèi)十大科技新聞日前公布。

從無垠的太空到泥濘的稻田，廣大科技工作者在一個個領(lǐng)域踏出深深足印，在自立自強(qiáng)的道路上勇毅前行。這一年，我們共同見證新時代中國科技事業(yè)的澎湃力量。芳華綻放，夢想生長，創(chuàng)新的力量托舉起一個強(qiáng)盛的時代，創(chuàng)新的火炬照亮建設(shè)世界科技強(qiáng)國的征途。

首次制成柵極長度最小的晶體管

清華大學(xué)集成電路學(xué)院團(tuán)隊首次制備出具有良好電學(xué)性能的亞1納米柵極長度的晶體管。相關(guān)成果在線發(fā)表在2022年3月15日的《自然》雜志上。

過去幾十年，晶體管的柵極尺寸不斷微縮。隨著尺寸進(jìn)入納米尺度，電子遷移率降低、靜態(tài)功耗增大等效應(yīng)越發(fā)嚴(yán)重。新結(jié)構(gòu)和新材料的開發(fā)迫在眉睫。目前主流工業(yè)界晶體管的柵極尺寸在12納米以上。為進(jìn)一步突破1納米以下柵長晶體管的瓶頸，清華大學(xué)團(tuán)隊巧妙利用石墨烯薄膜作為柵極，通過石墨烯側(cè)向電場來控制垂直的二硫化鉬（MoS2）溝道的開關(guān)，從而實現(xiàn)等效的物理柵長為0.34納米。石墨烯單原子層厚度和優(yōu)異的導(dǎo)電性能，終于被實驗性地體現(xiàn)在芯片上。

二氧化碳“變”葡萄糖和脂肪酸

2022年4月28日，《自然·催化》雜志以封面文章的形式發(fā)表了一項最新研究成果。我國科研人員通過電催化結(jié)合生物合成的方式，將二氧化碳和水高效合成高純度乙酸，并進(jìn)一步利用微生物合成葡萄糖和脂肪酸（油脂）。

科研人員首先將二氧化碳電解高效還原合成高純度乙酸，然后用釀酒酵母對乙酸進(jìn)行發(fā)酵。這個過程可以理解為，先將二氧化碳轉(zhuǎn)化為釀酒酵母的“食物”——醋，然后釀酒酵母不斷“吃醋”來合成葡萄糖和脂肪酸。對此，中國科學(xué)院院士、中國化學(xué)會催化委員會主任李燦評價，該工作為人工和半人工合成“糧食”提供了新技術(shù)。

“中國天眼”發(fā)現(xiàn)首例持續(xù)活躍重復(fù)快速射電暴

2022年6月9日，《自然》雜志發(fā)表了一項快速射電暴方面的研究成果。在“中國天眼”（FAST）的加持下，中國科學(xué)院國家天文臺等單位的研究人員發(fā)現(xiàn)了全球首例持續(xù)活躍的重復(fù)快速射電暴FRB 20190520B。這一發(fā)現(xiàn)對于更好理解快速射電暴這一宇宙神秘現(xiàn)象具有重要意義。

快速射電暴（FRB）是宇宙中最明亮的射電爆發(fā)現(xiàn)象，在一毫秒的時間內(nèi)能釋放出太陽大約一整年才能輻射出的能量。2019年，研究人員在系統(tǒng)處理FAST“多科學(xué)目標(biāo)同時巡天”（CRAFTS）數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)，2019年5月20日的數(shù)據(jù)存在重復(fù)的高色散脈沖。他們很快確定該脈沖來自一個新的快速射電暴FRB 20190520B。

為找到這一快速射電暴的家，也就是宿主星系，研究人員組織了多臺國際設(shè)備天地協(xié)同觀測，綜合射電干涉陣列、光學(xué)、紅外望遠(yuǎn)鏡以及空間高能天文臺的數(shù)據(jù)，成功將FRB 20190520B定位于一個距離地球30億光年的貧金屬的矮星系，確認(rèn)近源區(qū)域擁有目前已知的最大電子密度，并發(fā)現(xiàn)了一顆與之對應(yīng)的致密的持續(xù)射電源。

第三艘航空母艦福建艦下水

2022年6月17日上午，一則新聞傳遍了中國軍迷圈——我國“福建號”航空母艦當(dāng)天在中國船舶集團(tuán)有限公司江南造船廠舉行了下水命名儀式。這是繼遼寧艦、山東艦之后的第三艘航空母艦，舷號“18”。

福建艦是中國完全自主設(shè)計建造的首艘彈射型航空母艦，采用平直通長飛行甲板，配置電磁彈射和阻攔裝置，滿載排水量8萬余噸，比上一代航母山東艦多了2萬噸。福建艦外觀的一個明顯改進(jìn)是采用了平直通長飛行甲板。福建艦還配備2具升降機(jī)、3部電磁彈射器，采用創(chuàng)新的電磁彈射起飛/電磁攔阻降落裝置。據(jù)分析，福建艦在航母最大著艦?zāi)芰顟B(tài)下，在最大回收狀態(tài)可以回收20架以上的戰(zhàn)機(jī)。

有專家認(rèn)為，電磁彈射器可讓甲板的3個起飛點同時具備滿載起飛的能力，同時原來的長起飛點在安裝第三臺彈射器后，起飛方向轉(zhuǎn)向斜角甲板，使航母能同時多向“出機(jī)”。

穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場刷新世界紀(jì)錄

2022年8月12日，安徽合肥傳來好消息：國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實驗裝置”再攀科技高峰，創(chuàng)造出場強(qiáng)45.22萬高斯的穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場，刷新了同類型磁體保持了近23年的世界紀(jì)錄，成為目前全球范圍內(nèi)可支持科學(xué)研究的最高穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場。

穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場是物質(zhì)科學(xué)研究需要的一種極端實驗條件，是推動重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的利器。早在2016年，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場團(tuán)隊就自主研制成功中心場強(qiáng)40萬高斯的混合磁體，場強(qiáng)一舉躋身世界第二。

經(jīng)過5年多緊張的技術(shù)攻關(guān)，強(qiáng)磁場團(tuán)隊創(chuàng)新了磁體結(jié)構(gòu)、研發(fā)了新材料、優(yōu)化了制造工藝，終于取得重大技術(shù)突破。此次產(chǎn)生的45.22萬高斯的穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場成為我國科學(xué)實驗極端條件建設(shè)，乃至世界強(qiáng)磁場技術(shù)發(fā)展的重要里程碑。

首次發(fā)現(xiàn)月球新礦物“嫦娥石”

2022年9月9日，國家航天局、國家原子能機(jī)構(gòu)聯(lián)合宣布，中國科學(xué)家首次在月球上發(fā)現(xiàn)新礦物，并將其命名為“嫦娥石”。這是嫦娥五號月球樣品研究取得的又一重大科學(xué)成果。

“嫦娥石”是我國發(fā)現(xiàn)的首個月球新礦物，也是人類發(fā)現(xiàn)的第六個月球新礦物。它的發(fā)現(xiàn)改變了我國月球礦物發(fā)現(xiàn)歷史，使我國成為世界第三個發(fā)現(xiàn)月球新礦物的國家。

專家介紹，“嫦娥石”發(fā)現(xiàn)于嫦娥五號月球樣品的玄武巖碎屑中，是一種新的磷酸鹽礦物，屬于隕磷鈉鎂鈣石族，呈微小柱狀，顆粒大小為2-30微米。

“夸父一號”開啟太陽探測之旅

2022年10月9日，我國綜合性太陽探測衛(wèi)星“夸父一號”——先進(jìn)天基太陽天文臺在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，正式開啟對太陽的探測之旅。

該衛(wèi)星設(shè)計壽命4年，運(yùn)行在約720千米的太陽同步晨昏軌道。它的科學(xué)目標(biāo)瞄準(zhǔn)“一磁兩暴”，即同時觀測太陽磁場和太陽上兩類最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象——耀斑和日冕物質(zhì)拋射，研究它們的形成、演化、相互作用和彼此關(guān)聯(lián)，同時為空間天氣預(yù)報提供支持。

為實現(xiàn)科學(xué)目標(biāo)，“夸父一號”搭載了3臺有效載荷。其中，全日面矢量磁像儀用來觀測太陽全日面矢量磁場；萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡主要用來觀測日冕物質(zhì)拋射的形成和近日冕傳播；太陽硬X射線成像儀主要用來觀測太陽耀斑的非熱輻射形態(tài)及能譜特征。

2022年12月13日，“夸父一號”3臺有效載荷在軌運(yùn)行兩個月，獲取的若干對太陽的科學(xué)觀測圖像對外公布。這些科學(xué)圖像實現(xiàn)了多項國內(nèi)外首次，驗證了“夸父一號”3臺有效載荷的觀測能力和先進(jìn)性。

二十大報告專章部署教育科技人才

2022年10月16日，黨的二十大在北京召開。黨的二十大報告將教育、科技、人才放在第五部分進(jìn)行統(tǒng)籌部署，被認(rèn)為是一大創(chuàng)新，具有深刻意義。

黨的二十大報告用一整個章節(jié)專門對“實施科教興國戰(zhàn)略，強(qiáng)化現(xiàn)代化建設(shè)人才支撐”作出了重大部署。報告指出，教育、科技、人才是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐。必須堅持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動力，深入實施科教興國戰(zhàn)略、人才強(qiáng)國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，開辟發(fā)展新領(lǐng)域、新賽道，不斷塑造發(fā)展新動能、新優(yōu)勢。這種系統(tǒng)化一體化統(tǒng)籌部署，體現(xiàn)了三者相輔相成、協(xié)同發(fā)力、強(qiáng)勁支撐社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國建設(shè)的重要戰(zhàn)略地位，為我們向第二個百年奮斗目標(biāo)進(jìn)軍制定了行動綱領(lǐng)。

中國空間站歷史性完成“合體”

2022年10月31日15時37分，中國天宮空間站的第二個科學(xué)實驗?zāi)K——夢天實驗艙，搭載長征五號B遙四運(yùn)載火箭，在海南文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射。11月1日4時27分，夢天實驗艙成功地與之前發(fā)射的天和核心艙完成精準(zhǔn)對接；夢天實驗艙接下來實施水平轉(zhuǎn)位，三艙形成平衡對稱的“T”字構(gòu)型。中國空間站歷史性地完成“合體”。

建設(shè)中國天宮空間站的主要目的，就是建成水平先進(jìn)的國家太空實驗室，為科學(xué)服務(wù)，產(chǎn)出重大科技成果。目前，它已規(guī)劃安排了約40項在軌科學(xué)實驗項目?？茖W(xué)家計劃利用“夢天”在10年內(nèi)完成1 000多次科學(xué)實驗。作為性能最強(qiáng)的實驗艙，“夢天”可以研究微重力下的植物細(xì)胞、骨骼肌肉、材料熔融、蛋白質(zhì)結(jié)晶等各項領(lǐng)域的現(xiàn)象。

云南培育出多年生水稻品種

云南大學(xué)研究團(tuán)隊2022年10月測產(chǎn)成功，確定培育出可用于實際生產(chǎn)的多年生水稻品種，相關(guān)研究成果11月7日發(fā)表在《自然·可持續(xù)發(fā)展》雜志上。

利用長雄野生稻發(fā)達(dá)的地下莖培育的多年生稻品種，還有配套耕作栽培技術(shù)，只需栽種一次，從第二季起無需犁田耙地、買種播種、育秧插秧，只要田間管理得當(dāng)，即可“割完一茬又一茬”。

云南大學(xué)團(tuán)隊1997年開始進(jìn)行多年生稻試驗。2016年開始大田試驗，針對多年生稻的適應(yīng)性、穩(wěn)定性、豐產(chǎn)性以及病蟲害防控等各環(huán)節(jié)耐心實驗。他們利用多年生野生水稻，與一年生的栽培水稻雜交，經(jīng)過多次自交，篩選培育出多年生水稻品系，最終3個水稻品種通過國家審定。

新品系水稻，在最低月平均氣溫不低于13.5℃，持續(xù)低于4℃的時間不超過5天的稻作區(qū)均可種植。這些多年生水稻可連續(xù)種植4年，每年收獲2季，平均畝產(chǎn)量還略高于一年生水稻。多年生水稻可跳過育秧和栽種等耕作環(huán)節(jié)，總體上節(jié)約一半的生產(chǎn)投入。而且，種植多年生水稻，能改善耕層土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，是一項生態(tài)友好的技術(shù)。