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质谱、冷冻电镜等仪器助力2016年度“中国高档黉

发布时间:2017/11/30 00:00

  1、世界首例真实不变可控的单份子电子开关器件

  操纵单份子构建电子器件对冲破今朝半导体器件细小化成长的瓶颈意义重大。实现可控的单份子电子开关功能是验证份子可否作为焦点组件利用到电子器件中的关头。自上个世纪70年月以来,设计修建不变可控的单份子器件,摸索其与微电子工艺的兼容性,并取得真正意义上的份子电子开关,在今世纳米电子学研究中具有重大的科学意义。

  郭雪峰团队环绕单份子光电子学范畴展开了长达9年的潜心研究和延续攻关。他们原创性地成长了以石墨烯为电极、经由过程共价键毗连的不变单份子器件的关头制备方式,解决了单份子器件制备难、不变性差的困难。在此根本上,经由过程功能导向的份子工程学成功地降服了二芳烯份子与石墨烯电极间强耦合感化的焦点挑战性题目,从而冲破性地构建了一类全可逆的光引诱和电场引诱的双模式单份子光电子器件。这项研究工作使得在中国降生了世界首例真实不变可控的单份子电子开关器件。这也是几十年来我国在份子电子学范畴的科学研究第一次颁发在《Science》杂志上。

  论文于2016年6月17日颁发在《Science》上,申请了发现专利。这项研究证实功能份子可以作为焦点组件来构建电子回路,为将功能份子利用到适用电子器件中迈出了关头的一步。《Science》同期配发了长篇正面评述,获得了国表里同业的普遍承认和各类媒体的亮点报导。

  2、发现原子核手征对称性和空间反射对称性的联立自觉破缺

  对称性及其破缺是根基的科学题目。手征对称性(又称手性)在天然界中普遍存在,如摆布手、海螺壳、某些化学和药物份子等都有手性。原子核条理的手征对称性由孟杰及其合作者于1997年预言,后来获得证实,引发普遍存眷。摸索原子核的手征对称性,可以取得原子核外形及其活动模式等信息,具有主要的科学意义。

  北京大学孟杰传授带领的研究团队持久致力于原子核手征对称性研究且延续获得进展:2006年预言原子核的多重手征对称性,激起国际相干研究,鞭策尝试验证并获得证实;2011年发现手性原子核Br-80,将原子核手征对称性研究扩大到新的核区。2016年,经由过程重离子熔合蒸发反映,操纵在束伽玛合适、带电粒子合适、线性极化等尝试丈量手段,在原子核Br-78中发现了宇称相反的两敌手征两重带,和表征它们之间八极联系关系的电偶极跃迁,给出了手征对称性和空间反射对称性联立自觉破缺的证据。

  研究成果于2016年3月颁发在《物理评论快报》,并被遴选为封面文章。这是核物理范畴,中国粹者在该刊颁发的首篇封面文章。该工作发现了今朝最轻的手性原子核Br-78,和手征对称性和空间反射对称性联立自觉破缺的证据,深化了对原子核复杂布局及其表示情势的熟悉。

  3、高效力高比冲磁聚焦霍尔推动手艺

  2016年11月3日我国空间电推动手艺获得重猛进展,由哈尔滨产业大学于达仁、贾德昌传授团队和中国航天科技团体公司第五研究院第五〇二研究所结合研制的磁聚焦霍尔推力器HEP-100MF成功搭载长征五号运载火箭在实践十七号卫星长进行了飞翔验证,这是世界初次磁聚焦霍尔推力器实现空间利用。

  今朝,该磁聚焦霍尔推力器已完成了包罗焚烧、机能标定、长稳态测试及卫星系统兼容性等所有在轨查核,各项参数均知足指标要求,此中磁聚焦与羽流发散角节制手艺到达国际领先程度。

  该团队历经14年,充实阐扬学科交叉的立异上风,前后冲破了宽规模磁聚焦、热/电/磁耦合设计、放电低频振荡节制、低功耗高靠得住空心阴极不变放电、耐离子溅射氮化硼基特种陶瓷材料等关头手艺,研制的磁聚焦霍尔推力器比冲比国际闻名同类产物SPT-100进步20%,羽流发散角减小了60%,大幅下降了推力器燃料耗损,并明显下降了羽流对航天器的影响,为我国新一代长命命航天平台供给了具有自立常识产权的新型电推动手艺。该功效将为我国新一代通信卫星、远感卫星、空间站及深空探测供给手艺支持,是国际电推动手艺成长史上的一个主要里程碑。

  4、高效钙钛矿发光器件研究

  照明对人类文明的主要性不问可知。从远古期间的火炬、中世纪的烛炬,到近代的油灯、现代的电灯和今世的LED,人类寻觅新型光源的脚步从未停歇。当前,照明耗损了全球发电量的30%以上,摸索情况友爱、高效节能的照明系统愈发主要。有机无机杂化钙钛矿材料因其优良的发光机能和可大面积低本钱加工的潜力,在照明与显示范畴具有广漠远景。

  南京产业大学黄维院士和王建浦传授带领的立异团队是国际上最早熟悉到此类材料的发光潜力,并出力制备钙钛矿发光二极管器件的团队之一。2016年,他们缔造性地操纵溶液自组装方式制备了多量子阱布局的钙钛矿发光材料。该材料不但连结了二维钙钛矿成膜质量高、不变性好的长处,并且在分歧带隙量子阱之间可产生快速的门路能量转移,有用降服了常温下二维钙钛矿激子易猝灭的错误谬误。活着界上初次实现了外量子效力达117%的高效钙钛矿电致发光器件,同时器件寿命较三维钙钛矿器件进步了两个数目级。

  系列立异性研究功效接踵颁发在国际顶级学术期刊上,并已申请两项发现专利。此中,代表性功效于2016年9月26日在Nature Photonics上颁发,是全球首篇钙钛矿发光器件外量子效力冲破10%的报导,也是今朝此类器件的世界最高效力,为钙钛矿材料及其在发光范畴的研究开辟了新标的目的。

  5、复杂电网自律-协同无功电压主动节制系统关头手艺及利用

  电压是智能电网运行的焦点指标。电压题目已成为全球历次重大停电变乱的关头诱因,同时也是大范围可再生能源并网的一个首要障碍。复杂电网电压节制(AVC)是世界性困难,在该范畴国际权势巨子、美国一流大学课题组研究搁浅后,美国电网转而追求与该项目组合作。

  该项目历经20余年,缔造性提出了“自律+协同”的手艺线路,冲破了AVC从单节制中间到多节制中间、从常规电网到可再生能源电网、从中国电网到北美电网利用中的系列关头困难,研制出自立常识产权AVC系统,已在我国6大区电网、22个省级电网和6个万万千瓦级风光基地利用,节制了全国56%的常规机组与37%的风/光机组,在智能电网平安经济运行和大范围可再生能源采取等方面获得了庞大经济社会效益。同时,该项目冲破了美国三轮严格的信息平安查抄,用时3年零4个月,解答了3千余个信息平安题目,节制了包罗美国首都和东部十三个州的PJM电网,实现了美国首例AVC,是我国进步前辈电网节制系统初次出口美国。

  由教育部组织、六位院士领衔的判定委员会以为:项目是“重大的原创性科研功效,引领了电力系统电压节制范畴的成长与手艺前进”、“具有里程碑意义”。美国能源部参谋、工程院院士Prof BOSE以为该功效“使中国在电压节制范畴远远领先于世界”。

  6、植物分枝激素独脚金内酯的感知机制

  植物分枝是农业出产中的主要农艺性状,对植物株型和作物产量有主要影响;植物激素独脚金内酯不但调控植物分枝,还调理植物与共生真菌及寄生杂草的彼此感化。说明激素感知机制,是生物学范畴的重大科学题目,对揭露生命现象的素质、进步生物的保存和成长能力具有主要意义。迄今发现的动植物经典激素,都遵守1880s年月以来揭露的“配体-受体”可逆辨认纪律:激素活性份子经由过程非共价键可逆地连系受体,轮回地触发旌旗灯号传导链,调控各类生命勾当。

  清华大学谢道昕、饶子和及娄智勇等合作发现了独脚金内酯的活性份子、说明了独脚金内酯的受体、揭露了新型的“受体-配体”不成逆辨认机制:D14卵白作为新型激素受体,起首介入合成独脚金内酯活性份子CLIM,然后经由过程共价键不成逆地连系CLIM、触发旌旗灯号传导链、调控植物分枝,终究水解CLIM、开释没有活性的份子。

  该工作于2016年8月颁发在《Nature》上。《Nature》、《Science Signaling》和《Science China Life Sciences》颁发专文高度评价该工作,新发现的“受体-配体”不成逆辨认机制分歧于百年研究过程所成立的“配体-受体”可逆辨认机制,是生命科学范畴激素研究的重大冲破,具有重大科学意义。该研究可为作物株型改进和寄生杂草防治供给理论指点,具有潜伏利用远景。

  7、肌肉兴奋-缩短偶联的份子机理摸索

  肌肉兴奋缩短偶联(Excitation-contraction coupling, E-C coupling)指的是肌肉接管神经旌旗灯号产生缩短的进程,是动物最根基的心理进程之一。该进程触及到两类主要的钙离子通道,别离是位于细胞膜上的电压门控钙离子通道Cav和位于肌质网膜上的兰尼碱受体RyR。Cav被细胞膜的动作电位激活,进一步引诱下流RyR的激活开放,从而激发钙离子大量快速从肌质网开释至细胞质,进而引发肌肉的缩短。Cav的功能异常会致使心率杂乱、癫痫等疾病;RyR的异常则会致使肌中心轴空病等疾病。是以,它们是主要的药物靶点,其布局的解析工作具有主要的心理学和药理学意义。

  颜宁研究组操纵前沿的单颗粒冷冻电镜手艺,活着界上初次解析了骨骼肌中RyR1和Cav11和心肌中RyR2的近原子分辩率布局,这一系列冲破为理解肌肉兴奋缩短偶联进程供给了关头的布局根本。尤其值得一提的是,Cav11系首个真核电压门控钙离子通道的布局,此功效备受注视,不但为理解与多种疾病相干的电压门控钙离子通道和钠离子通道的功能和机理供给了份子根本,也为基于布局的药物研发供给了理论指点。

  相干功效共颁发5篇高程度论文。此中Cav11相干工作于2015年12月18日和2016年9月8日别离在Science和Nature颁发;RyR1相干工作于2015年1月1日和2016年7月29日颁发在Nature和Cell Research;RyR2工作于2016年10月21日在Science颁发。

  8、亚洲季风的转变纪律及其与全球天气转变的关系

  西安交通大学全球转变研究院程海团队在国际合作的根本上成长了国际进步前辈程度的铀系质谱丈量手艺(包罗进步 230Th和234U半衰期的精准度),在此根本上别离成立了世界最长标准的东亚季风(64万年)、印度季风(28万年)、南美季风(25万年)和中亚?中国西部西风带(135和50万年)的高精度高分辩率石笋同位素记实、及其与全球天气转变之间的相干关系,为全球天气转变研究供给了主要的时候标尺。出格是于2016年6月在《Nature》上以Article情势颁发“64万年以来的亚洲季风记实与冰期终止”的论文,经由过程成立具有切确的尽对年月生物质谱节制的石笋同位素记实、及其与海洋和冰芯记实的对照关系,进一步揭露了10万年的冰期?间冰期轮回是4?5个岁差周期的均匀;发现往除太阳辐射影响后的亚轨道标准石笋天气转变序列与往趋向后的南极温度记实呈精美的反相干关系,而且二者的亚轨道标准转变都具有比地球偏疼率周期更强的岁差和倾角周期;连系深切解析曩昔64万年以来分歧幅度千年天气事务(包罗冰期终止事务)之间的内涵类似性,进一步回覆了“100ka problem”这一经典科学题目。从必然意义上讲,上述工作为洞窟沉积成为古天气转变研究范畴的‘第四大支柱’、和我国石笋古天气研究在国际上获得领先地位做出了主要进献。

  9、脑机融会的夹杂智能理论与方式

  当生成“弱视”的大鼠经由过程脑机通信“嫁接”上机械视觉,它就如看懂了路标,在迷宫里里辨认路标沿路成功找到方针物;当一只山公想喝一口眼前的饮料,它可以经由过程“意念”节制远处的机械手作出抓、勾、握、捏四种手势,完成分歧的使命。这一些布满科幻色采的“不成能”,正在浙江大学的尝试室成为实际。

  在国度973打算、国度基金委重点项目等撑持下,浙江大学吴朝晖、郑筱祥传授带领的团队环绕脑机融会题目潜心研究十余年,在国际上率先提出“夹杂智能”的研究范式——生物智能与机械智能的融会,构成了一系列冲破理论与立异手艺。研究团队以为,将生物本身的感认知能力与机械的计较能力深度连系,有看发生超出现有系统的更强智能形态。这一摸索在残障康复、抢险救灾、国防安保等关系到国计平易近生和国防平安等范畴具有重大利用远景。

  今朝,团队在国际上初次实现将计较机的听视觉辨认能力“嫁接”到生物体上,构建了听视觉加强的大鼠机械人;在国内首例实现人意念节制机械手,完成“石头-铰剪-布”豁拳游戏;实现了用机械智能加强大鼠本身的进修能力,回覆了脑机融会是不是能使生物体取得进修加强的疑问。面临人类疾病,研究团队还实现了动物气相色谱-质谱联用仪平台的“癫痫展望-电刺激按捺”脑机互顺应融会机制。部门功效还实现了初步转化,成功开辟了若干神经康复装备,并用于临床实验。

  10、肝癌肝移植新型份子分层系统研究

  我国事病毒性肝炎和肝癌的多发国度,此中乙肝病毒携带者约9000万,每一年新发肝癌40余万,占全球新发肝癌病例的55%,严重风险国平易近健康。肝移植是医治肝癌等终末期肝病的最有用手段。

  今朝国际上最经常使用的肝癌肝移植受者选择尺度是意大利米兰尺度。若是依照国外的尺度,肿瘤直径小于5cm才合适做移植,那末我国有很多肝癌患者将掉往肝移植的机遇。为成立合适我国国情的选择尺度,2008年郑树森院士团队立异性地提出了肝癌肝移植杭州尺度, 以为肿瘤累计直径小于8cm,或肿瘤大于8cm,但只要甲胎卵白程度小于 400ng/ml,并且肿瘤组织学分级为中、高分化者,也合适肝移植。这是国际上首个引进肿瘤生物学特点及病理学特点无机质谱的受者选择尺度,被誉为是肝癌肝移植研究的“分水岭”。2016年,郑树森院士团队进一步展开了全国多中间6012例全球最大样本的研究,发现杭州尺度使肝癌病人增添了52%的移植机遇,同时5年存活率高达725%,居国际领先程度。同时,该研究也将杭州尺度进一步细化,实现了肝移植受者的精准挑选和个性化医治。

  该研究功效颁发于消化病学顶级期刊《Gut》,引发国际移植学界的高度存眷和必定,被欧美10余家国际移植中间援用和验证,成为肝移植学界高度承认的国际尺度。美国UCLA、克利夫兰医学中间、日本东京大学等国际闻名移植团队高度评价杭州尺度是一个很是出色的尺度,第一次将肿瘤生物学特点纳进肝癌肝移植尺度中,优于其它尺度,为肝癌肝移植病人选择作出主要进献。杭州尺度是我国提出的首个被国际移植学界接管的医学尺度,是我国器官移植范畴最具有国际竞争力和自立立异价值的科研功效,该项立异性研究作为焦点标记性功效取得2015年度国度科技前进立异团队奖。


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