2019 年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展揭曉

2 月27 日，科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心（基礎(chǔ)研究管理中心）發(fā)布2019 年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展。分別為：

1.探測(cè)到月幔物質(zhì)出露的初步證據(jù)

中國(guó)的嫦娥四號(hào)探測(cè)器最近成功著陸在月球背面SPA 區(qū)域的馮·卡門撞擊坑內(nèi)，并利用搭載的月球車——玉兔2 號(hào)開展了巡視探測(cè)。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)李春來研究組與合作者，報(bào)告了玉兔2 號(hào)上配置的可見光和近紅外光譜儀（VNIS）的初步光譜探測(cè)結(jié)果，分析發(fā)現(xiàn)了低鈣（斜方）輝石和橄欖石的存在，這種礦物組合很可能代表了源于月幔的深部物質(zhì)。進(jìn)一步的地質(zhì)背景分析表明，這些物質(zhì)是由附近直徑72 公里的芬森撞擊坑挖掘出來、并拋射到了嫦娥四號(hào)著陸地點(diǎn)的月幔物質(zhì)。

2.構(gòu)架出面向人工通用智能的異構(gòu)芯片

清華大學(xué)施路平研究組與合作者提出了一種天機(jī)芯片架構(gòu)，它高效集成了上面的兩種方法，提供了一個(gè)異構(gòu)集成的協(xié)同計(jì)算平臺(tái)。該芯片采用多核結(jié)構(gòu)、可重構(gòu)構(gòu)件和流線型數(shù)據(jù)流的混合編碼方案，既能同時(shí)獨(dú)立支持基于計(jì)算機(jī)科學(xué)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法和神經(jīng)科學(xué)主導(dǎo)的算法以及神經(jīng)科學(xué)中的多種編碼方案，還支持兩者的異構(gòu)混合建模，提供新的解決方案。

3.提出基于DNA 檢測(cè)酶調(diào)控的自身免疫疾病治療方案

隨著cGAS 被揭示，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在檢測(cè)病毒入侵以外，cGAS 的異常激活也直接導(dǎo)致一類自身免疫疾病。軍事醫(yī)學(xué)研究院（國(guó)家生物醫(yī)學(xué)分析中心）張學(xué)敏和李濤研究組與合作者發(fā)現(xiàn)，乙酰化修飾是控制cGAS 活性的關(guān)鍵分子事件，并揭示了其背后的調(diào)控規(guī)律。研究人員鑒定了cGAS 的3 個(gè)關(guān)鍵乙酰化位點(diǎn)（K384、K394 和K414），發(fā)現(xiàn)其中任何一個(gè)位點(diǎn)發(fā)生乙酰化修飾，都可以致使cGAS失去活性。進(jìn)而，研究者發(fā)現(xiàn)乙酰水楊酸（阿司匹林）可以強(qiáng)制cGAS 在上述關(guān)鍵位點(diǎn)上發(fā)生乙酰化從而抑制其活性。此外，對(duì)cGAS 調(diào)控機(jī)制的進(jìn)一步探究發(fā)現(xiàn)，cGAS 在胞內(nèi)是以復(fù)合物形式存在并發(fā)揮功能的。上述研究不但揭示了機(jī)體抗病毒感染的關(guān)鍵調(diào)控機(jī)制，還發(fā)現(xiàn)了有效的cGAS 抑制劑，為AGS（艾卡迪綜合征）等自身免疫疾病提供了潛在治療策略。

4.破解藻類水下光合作用的蛋白結(jié)構(gòu)和功能

中國(guó)科學(xué)院植物研究所沈建仁、匡廷云研究組報(bào)道了海洋硅藻——三角褐指藻FCP 的高分辨率晶體結(jié)構(gòu)，揭示了蛋白支架內(nèi)的7 個(gè)葉綠素a、2 個(gè)葉綠素c、7 個(gè)巖藻黃素以及可能的1 個(gè)硅甲藻黃素的詳細(xì)結(jié)合位點(diǎn)，從而揭示了葉綠素a 和c之間的高效能量傳遞途徑。該研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步與清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院隋森芳研究組合作，解析了硅藻的光系統(tǒng)II（PSII）與FCPII 超級(jí)復(fù)合體的分辨率為3.0 埃的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)。整個(gè)PSIIFCPII 二聚體包含230 個(gè)葉綠素a 分子、58 個(gè)葉綠素c 分子、146 個(gè)類胡蘿卜素分子以及錳簇復(fù)合物、電子傳遞體和大量脂分子等。為了更進(jìn)一步理解水下光合作用，研究人員還基于冷凍電鏡技術(shù)解析了廣泛存在的與高等植物具有相似光合作用的水生生物——綠藻（假根羽藻）光系統(tǒng)I（PSI）-捕光復(fù)合體I（LHCI）超級(jí)復(fù)合體的結(jié)構(gòu)，分辨率達(dá)到3.49 埃。并與浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院張興研究組合作，解析了綠藻——萊茵衣藻完整的C2S2M2N2 型PSII-LHCII 超級(jí)復(fù)合體的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，分辨率為3.37 埃。

5.基于材料基因工程研制出高溫塊體金屬玻璃

中國(guó)科學(xué)院物理研究所柳延輝研究組與合作者基于材料基因工程理念開發(fā)了具有高效性、無損性、易推廣等特點(diǎn)的高通量實(shí)驗(yàn)方法，設(shè)計(jì)了一種Ir-Ni-Ta-（B）合金體系，獲得了高溫塊體金屬玻璃，其玻璃轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)1162 K。新研制的金屬玻璃在高溫下具有極高強(qiáng)度，1000 K 時(shí)的強(qiáng)度高達(dá)3.7 千兆帕，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出此前報(bào)道的塊體金屬玻璃和傳統(tǒng)的高溫合金。該金屬玻璃的過冷液相區(qū)達(dá)136K，寬于此前報(bào)道的大多數(shù)金屬玻璃，其形成能力可達(dá)到3 毫米，并使其可通過熱塑成形獲得在高溫或惡劣環(huán)境中應(yīng)用的小尺度部件。

6.闡明銪離子對(duì)提升鈣鈦礦太陽(yáng)能電池壽命的機(jī)理

為提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池本征穩(wěn)定性，北京大學(xué)工學(xué)院周歡萍研究組、化學(xué)與分子工程學(xué)院嚴(yán)純?nèi)A/孫聆東研究組及其合作者提出，通過在鈣鈦礦活性層中引入銪離子對(duì)（Eu3+/Eu2+）作為“氧化還原梭”，可同時(shí)消除Pb0 和I0 缺陷，進(jìn)而大幅提升器件使用壽命。有趣的是，該離子對(duì)在器件使用過程中沒有明顯消耗，對(duì)應(yīng)的器件的效率最高達(dá)到了21.52%（認(rèn)證值為20.52%），并且沒有明顯的遲滯現(xiàn)象。同時(shí)，引入銪離子對(duì)的薄膜器件表現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性，在連續(xù)太陽(yáng)光照或85℃加熱1000 小時(shí)后，器件仍可分別保持原有效率的91%和89%；在最大功率點(diǎn)連續(xù)工作500 小時(shí)后保持原有效率的91%。該方法解決了鉛鹵鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中限制其穩(wěn)定性的一個(gè)重要的本質(zhì)性因素，可以推廣至其他鈣鈦礦光電器件，對(duì)于其他面臨類似問題的無機(jī)半導(dǎo)體器件也具有參考意義。

7.青藏高原發(fā)現(xiàn)丹尼索瓦人

中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所陳發(fā)虎研究組、蘭州大學(xué)張東菊研究組聯(lián)合德國(guó)馬普學(xué)會(huì)進(jìn)化人類學(xué)研究所Jean-Jacques Hublin 研究組等合作者，報(bào)道了一個(gè)利用古蛋白質(zhì)分析方法鑒定為丹尼索瓦人的下頜骨，該下頜骨來自于中國(guó)甘肅省夏河縣的白石崖溶洞。研究人員通過對(duì)化石上附著的碳酸鹽結(jié)核進(jìn)行鈾系法測(cè)年，確定下頜骨至少有16 萬年的歷史。該項(xiàng)研究表明，早在現(xiàn)代智人到來之前，丹尼索瓦人在中更新世晚期就已經(jīng)生活在青藏高原高海拔地區(qū)，并成功地適應(yīng)了高寒缺氧環(huán)境。

8.實(shí)現(xiàn)對(duì)引力誘導(dǎo)量子退相干模型衛(wèi)星檢驗(yàn)

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉及其同事彭承志、范靖云等與合作者，利用“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，在國(guó)際上率先在太空中開展了引力誘導(dǎo)量子糾纏退相干的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，對(duì)穿越地球引力場(chǎng)的量子糾纏光子退相干情況進(jìn)行測(cè)試。這是國(guó)際上首次利用量子衛(wèi)星在地球引力場(chǎng)中對(duì)嘗試融合量子力學(xué)與廣義相對(duì)論的理論進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，將極大地推動(dòng)相關(guān)物理學(xué)基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)研究。

9.揭示非洲豬瘟病毒結(jié)構(gòu)及其組裝機(jī)制

中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所饒子和王祥喜團(tuán)隊(duì)和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所步志高團(tuán)隊(duì)聯(lián)合上海科技大學(xué)等單位，在上海科技大學(xué)冷凍電鏡中心連續(xù)收集了高質(zhì)量數(shù)據(jù)，采用一種優(yōu)化的圖像重構(gòu)策略，解析了非洲豬瘟病毒衣殼的三維結(jié)構(gòu)，其分辨率達(dá)到4.1 埃。該衣殼顆粒體型巨大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，它們組裝成五重對(duì)稱體和三重對(duì)稱體的復(fù)合結(jié)構(gòu)。主要衣殼蛋白p72 原子分辨率結(jié)構(gòu)展示出非洲豬瘟病毒潛在的構(gòu)象型抗原表位，與其他的核胞質(zhì)大DNA 病毒（NCLDV）顯著不同。這些結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)揭示了衣殼穩(wěn)定性和組裝的分子基礎(chǔ)，對(duì)非洲豬瘟疫苗的研發(fā)具有十分重要的理論指導(dǎo)意義。

10.首次觀測(cè)到三維量子霍爾效應(yīng)

南方科技大學(xué)物理學(xué)系張立源研究組、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)系喬振華研究組及新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)楊聲遠(yuǎn)等合作，在塊體碲化鋯（ZrTe5）晶體中首次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了“三維量子霍爾效應(yīng)”。該研究進(jìn)展提供了三維量子霍爾效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，并提供了一個(gè)進(jìn)一步探索三維電子體系中奇異量子相及其相變的很有前景的平臺(tái)。