2022年國內(nèi)十大科技新聞解讀
2022年，載入史冊(cè)的科技成就，令人目不暇接。從無垠的太空到泥濘的稻田，廣大科技工作者在一個(gè)個(gè)領(lǐng)域踏下深深足印，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(shí)代中國科技事業(yè)的澎湃力量。芳華綻放，夢(mèng)想生長，創(chuàng)新的力量托舉起一個(gè)強(qiáng)盛的時(shí)代，創(chuàng)新的火炬照亮建設(shè)世界科技強(qiáng)國的征途。
1 首次制成柵極長度最小的晶體管
人類又向摩爾定律的極限發(fā)起挑戰(zhàn)。這一次，中國人扮演了探索者的角色。
清華大學(xué)集成電路學(xué)院團(tuán)隊(duì)首次制備出亞1納米柵極長度的晶體管，該晶體管具有良好的電學(xué)性能。相關(guān)成果在線發(fā)表在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(duì)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（MoS_2）溝道的開關(guān)，從而實(shí)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(shí)驗(yàn)性地體現(xiàn)在芯片上。
紐約州立大學(xué)布法羅分校納米電子學(xué)家李華民評(píng)價(jià)：這項(xiàng)新工作將柵極的尺寸極限進(jìn)一步縮小到僅一層碳原子的厚度，在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，要打破這一紀(jì)錄是非常困難的。
單層石墨烯厚度僅0.34納米，本身是平面結(jié)構(gòu)，這就要求溝道是垂直結(jié)構(gòu)，這是一大難題。另外石墨烯除了側(cè)壁能夠柵控，其表面也能柵控，因此屏蔽石墨烯表面電場也是難點(diǎn)，中國團(tuán)隊(duì)使用自氧化鋁層來完成這一點(diǎn)。
大家期待的二維薄膜的未來集成電路將會(huì)帶來柔軟、透明、高密度的芯片。如果使用新材料，就有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)全柔性的手機(jī)——其CPU、存儲(chǔ)器都是軟的，而且更加節(jié)能。
2 二氧化碳“變”葡萄糖和脂肪酸
除了“淀粉”，人工合成“糧食”又有新招。
4月28日，《自然·催化》以封面文章的形式發(fā)表了一項(xiàng)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）。
葡萄糖和油脂是重要的糧食成分，通過催化過程將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為葡萄糖或者油脂，長期以來只有靠農(nóng)作物種植這一條路徑。
此項(xiàng)研究中，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(duì)乙酸進(jìn)行發(fā)酵。這個(gè)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(duì)此，中國科學(xué)院院士、中國化學(xué)會(huì)催化委員會(huì)主任李燦評(píng)價(jià)，該工作為人工和半人工合成“糧食”提供了新技術(shù)。
中國科學(xué)院院士、上海交通大學(xué)微生物代謝國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任鄧子新認(rèn)為，這項(xiàng)研究工作開辟了電化學(xué)結(jié)合活細(xì)胞催化制備葡萄糖等糧食產(chǎn)物的新策略，為進(jìn)一步發(fā)展基于電力驅(qū)動(dòng)的新型農(nóng)業(yè)與生物制造業(yè)提供了新范例。
接下來，研究團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步研究電催化與生物發(fā)酵這兩個(gè)平臺(tái)的適配性和兼容性。同時(shí)，未來如果要合成淀粉、制造色素、生產(chǎn)藥物等，只需保持電催化設(shè)施不改變，更換發(fā)酵使用的微生物就能實(shí)現(xiàn)。
3 “中國天眼”發(fā)現(xiàn)首例持續(xù)活躍重復(fù)快速射電暴
位于貴州的那口“大鍋”，今年又“燉”出了不少“好菜”。
6月9日，《自然》雜志發(fā)表了一項(xiàng)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(tái)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(duì)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(shí)間內(nèi)能釋放出太陽大約一整年才能輻射出的能量。自2007年被發(fā)現(xiàn)以來，快速射電暴一直是天文學(xué)最前沿的研究方向之一，但其物理起源、輻射機(jī)制和周圍環(huán)境等，至今尚不明晰。
2019年，研究人員在系統(tǒng)處理FAST“多科學(xué)目標(biāo)同時(shí)巡天”（CRAFTS）數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，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(gè)新的快速射電暴FRB 20190520B。
在后續(xù)觀測中，研究人員發(fā)現(xiàn)FRB 20190520B并不像其他快速射電暴閃爍一次便神龍見首不見尾，而是持續(xù)活躍，一直在閃耀。
為找到這一快速射電暴的家，也就是其宿主星系，研究人員組織了多臺(tái)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(tái)的數(shù)據(jù)，成功將FRB 20190520B定位于一個(gè)距離我們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(duì)應(yīng)的致密的持續(xù)射電源。
對(duì)此，快速射電暴領(lǐng)域創(chuàng)始人鄧肯·洛里默評(píng)價(jià)說：“我認(rèn)為快速射電暴可能有不同的分類。隨著快速射電暴樣本的持續(xù)增長，預(yù)計(jì)未來幾年內(nèi)，我們能夠撥開快速射電暴神秘的面紗。”
4 第三艘航空母艦福建艦下水
6月17日上午，一個(gè)新聞不脛而走，傳遍了中國軍迷圈——我國第三艘航空母艦當(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、山東艦之后的福建艦，舷號(hào)“18”。
福建艦是中國完全自主設(shè)計(jì)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高了2萬噸。美國《外交家》雜志編輯羅伯特·法利認(rèn)為，福建艦將成為“有史以來在美國以外建造的最大、最先進(jìn)的航空母艦”。
福建艦外觀的一個(gè)明顯改進(jìn)是采用了平直通長飛行甲板。平直通長飛行甲板相比滑躍甲板有更多的空間用于停放艦載機(jī)，滑躍甲板因?yàn)樯下N構(gòu)型，只能在艦艏靠后位置停放數(shù)架殲-15戰(zhàn)機(jī)。而福建艦停放戰(zhàn)機(jī)的空間顯著增加，艦載機(jī)可以一直排到甲板前端。
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三個(gè)起飛點(diǎn)同時(shí)具備滿載起飛的能力，同時(shí)原來的長起飛點(diǎn)在安裝第三臺(tái)彈射器后，起飛方向轉(zhuǎn)向斜角甲板，使航母能同時(shí)多向“出機(jī)”。
5 穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場 刷新世界紀(jì)錄
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(shí)驗(yàn)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)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(shí)驗(yàn)條件，是推動(dòng)重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的利器。
世界科技強(qiáng)國一直高度重視強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)條件建設(shè)，目前國際上有五大穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)室，分別位于美國、法國、荷蘭、日本以及中國合肥科學(xué)島。
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(duì)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(duì)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(shí)驗(yàn)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。
據(jù)悉，2017年9月，國家穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置投入運(yùn)行以來，已經(jīng)運(yùn)行超過50萬個(gè)機(jī)時(shí)，為國內(nèi)外170多家單位提供了實(shí)驗(yàn)條件，開展了超過3000項(xiàng)課題的前沿研究，取得了一系列重大科技成果。
6 首次發(fā)現(xiàn)月球新礦物“嫦娥石”
星空浩瀚無垠，探月研究開啟新篇章。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(hào)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(gè)月球新礦物，也是人類發(fā)現(xiàn)的第六個(gè)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(gè)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(hào)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。
2021年，中核集團(tuán)核工業(yè)北京地質(zhì)研究院申請(qǐng)獲批成為首批次開展嫦娥五號(hào)月壤科研樣品研究的單位之一，先后獲得月壤科研樣品50毫克、一件月壤光片樣品。該院研究團(tuán)隊(duì)在對(duì)月壤粉末樣品進(jìn)行礦物學(xué)研究的過程中發(fā)現(xiàn)了新礦物的線索。
研究人員通過X射線衍射等一系列技術(shù)手段，在14萬個(gè)月球樣品顆粒中，分離出一顆粒徑約10微米大小的單晶顆粒，并成功解譯其晶體結(jié)構(gòu)。經(jīng)國際礦物學(xué)會(huì)（IMA）新礦物命名及分類委員會(huì)（CNMNC）投票通過，確證為一種新礦物。
7 “夸父一號(hào)”開啟太陽探測之旅
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。
12月13日，“夸父一號(hào)”三臺(tái)有效載荷在軌運(yùn)行兩個(gè)月，獲取的若干對(duì)太陽的科學(xué)觀測圖像對(duì)外公布。這些科學(xué)圖像實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)國內(nèi)外首次，驗(yàn)證了“夸父一號(hào)”三臺(tái)有效載荷的觀測能力和先進(jìn)性。
下一階段，“夸父一號(hào)”將繼續(xù)按照既定計(jì)劃開展并完成在軌測試，早日轉(zhuǎn)入在軌科學(xué)運(yùn)行階段。同時(shí)，“夸父一號(hào)”將充分發(fā)揮三臺(tái)有效載荷組合觀測的特色，加強(qiáng)國內(nèi)外合作和數(shù)據(jù)開放共享工作，早日實(shí)現(xiàn)“一磁兩暴”科學(xué)目標(biāo)，為太陽活動(dòng)第25周峰年觀測和研究作出有顯示度的中國貢獻(xiàn)。
10月9日，我國綜合性太陽探測衛(wèi)星“夸父一號(hào)”——先進(jìn)天基太陽天文臺(tái)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，正式開啟對(duì)太陽的探測之旅。
該衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命4年，運(yùn)行在約720公里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(shí)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(shí)為空間天氣預(yù)報(bào)提供支持。
為實(shí)現(xiàn)科學(xué)目標(biāo)，“夸父一號(hào)”搭載了三臺(tái)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
8 二十大報(bào)告專章部署教育科技人才
10月16日，黨的二十大在北京召開。黨的二十大報(bào)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(bào)告用一整個(gè)章節(jié)專門對(duì)“實(shí)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(bào)告指出，教育、科技、人才是全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐。必須堅(jiān)持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動(dòng)力，深入實(shí)施科教興國戰(zhàn)略、人才強(qiáng)國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)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(dòng)能新優(yōu)勢(shì)。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(huì)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(gè)百年奮斗目標(biāo)進(jìn)軍制定了行動(dòng)綱領(lǐng)。
回顧黨的十八大提出實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，黨的十九大提出創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力，黨的二十大則提出實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)，這體現(xiàn)了黨中央對(duì)科技創(chuàng)新工作一以貫之的高度重視。
當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在加速重構(gòu)全球創(chuàng)新版圖、重塑全球經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)�？萍紕�(chuàng)新成為百年變局中的關(guān)鍵變量。在世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織發(fā)布的《全球創(chuàng)新指數(shù)報(bào)告》中，我國的排名已由2012年的第34位上升到2022年的第11位�？萍紕�(chuàng)新實(shí)力決定中國發(fā)展前途，這已成為全黨全國的高度共識(shí)。
9 中國空間站歷史性完成“合體”
10月31日15時(shí)37分，中國天宮空間站的第二個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)K——夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙，搭載長征五號(hào)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(shí)27分，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙成功地與之前發(fā)射的天和核心艙完成精準(zhǔn)對(duì)接；夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙接下來實(shí)施水平轉(zhuǎn)位，三艙形成平衡對(duì)稱的“T”字構(gòu)型。中國空間站歷史性地完成“合體”。
夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙是中國空間站第三個(gè)艙段，也是第二個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙，它由工作艙、載荷艙、貨物氣閘艙和資源艙組成，起飛重量約23噸。夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的構(gòu)型有點(diǎn)像套娃，四個(gè)艙段首尾相連。工作艙位于整個(gè)實(shí)驗(yàn)艙的最前部，配備科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。其后的另兩個(gè)艙室中則配備貨物出倉通道。
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(shí)驗(yàn)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(xiàng)在軌科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。科學(xué)家計(jì)劃利用“夢(mèng)天”在10年內(nèi)完成1000多次科學(xué)實(shí)驗(yàn)。作為性能最強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)艙，“夢(mèng)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)晶等各個(gè)領(lǐng)域的現(xiàn)象。
10 云南培育出多年生水稻品種
年年育種插秧，本來是水稻種植的常態(tài)。而云南大學(xué)的一項(xiàng)創(chuàng)新，卻可能讓水稻成為多年生作物，栽種一次，多季收割；省種省錢，輕簡勞力。云南大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)今年10月測產(chǎn)成功，確定培育出可用于實(shí)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》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(duì)1997年開始進(jìn)行多年生稻試驗(yàn)。2016年開始大田試驗(yàn)，針對(duì)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(shí)驗(yàn)。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(gè)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(shí)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(xiàng)生態(tài)友好的技術(shù)。
