科創中國·成果

科學家揭開天體高能電子產生之謎

近日，中國科學院國家天文臺聯合北京大學、中國科學院物理研究所、上海交通大學等，在上海神光二號（SG-Ⅱ）裝置上首次實現了大尺度動理學湍流等離子體中的電子隨機加速過程，揭開了復雜天體環境中高能電子的產生謎團。相關研究成果發表在《自然-通訊》上。

該團隊利用SG-Ⅱ裝置在實驗室產生超音速對流等離子體，束流速度各向異性誘導電磁Weibel不穩定性的產生和發展，進而誘發形成大尺度的等離子體紊亂結構?？蒲腥藛T采用傅里葉頻譜分析發現，這一紊亂結構的功率譜與動理學湍流譜高度一致。同時，實驗測量了來自于不同角度的高能電子冪律譜。理論模擬發現，該高能電子主要來自于湍流等離子體中熱電子與磁島發生多次“碰撞”獲得的能量增益，即湍流隨機加速。上述成果對于探討天體復雜環境中粒子加速和高能輻射具有重要意義。

我國高溫超導體研究獲新突破

復旦大學物理學系教授趙俊團隊利用高壓光學浮區技術成功生長了三層鎳氧化物，證實了鎳氧化物中具有壓力誘導的體超導電性，其超導體積分數達到86%，這意味著又一新型高溫超導體被發現。相關成果發表于國際學術期刊《自然》上。

鎳氧化物被認為是實現高溫超導電性的重要候選材料之一。趙俊團隊此次成功合成了高質量三層鎳氧化物單晶樣品，樣品在低于超導臨界溫度下表現出零電阻和完全抗磁的邁斯納效應，超導體積分數與銅氧化物高溫超導體接近，有力證明了鎳氧化物的體超導性質。此外，研究還發現三層鎳氧化物呈現出奇異金屬和獨特的層間耦合行為，為人們理解高溫超導機理提供了新的視角和平臺。

新型丙烯催化劑研發成功

丙烯是世界上產量最大的化工品之一，也是塑料、橡膠、纖維、醫藥等領域重要的基礎化工原料。天津大學新能源化工團隊在負責人鞏金龍教授帶領下，針對傳統丙烷脫氫催化劑往往使用貴金屬或高毒性元素的現狀，大膽提出使用價格低廉且對環境友好的氧化物與金屬產生電子作用從而促進催化過程的科學假設。歷時5年研發出一種成本低廉、對環境友好的新型丙烯催化劑—氧化鈦-鎳復合催化劑，為低碳烯烴生產技術的可持續發展奠定了催化科學基礎。

突破性研究成果以封面論文的形式在《科學》上發表。中國科學院物理研究所也參與了合作研究。

月壤中發現富含水分子的礦物

中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心研究員陳小龍、副研究員金士鋒、博士研究生郝木難等，聯合北京科技大學副教授郭中楠、天津大學工程師殷博昊、中國科學院青海鹽湖研究所研究員馬云麒、鄭州大學工程師鄧麗君等，在嫦娥五號帶回的月球樣本中，發現了月球上一種富含水分子和銨的未知礦物晶體—ULM-1。這標志著科學家首次在月壤中發現了分子水，揭示了水分子和銨在月球上的真實存在形式。相關研究成果在線發表在《自然-天文學》上。

研究基于單晶衍射和化學分析發現，這些月球水和銨以一種成分為（NH4，K，Cs，Rb） MgCl3·6H2O的水合礦物形式出現。該礦物分子式中含有多達6個結晶水，水分子在樣品中的質量比高達41%。紅外光譜和拉曼光譜上均可以清晰地觀察到源于水分子和銨的特征振動峰。晶體的電荷密度可以清晰地看到水分子中的氫。

這種水合礦物的發現揭示了月球上水分子可能存在的一種形式—水合鹽，這為未來月球資源的開發和利用提供了新的可能性。

科研破解重要生態學基礎問題

近日，國際學術期刊Science Advances在線發表了四川農業大學生命科學學院動物適應性表型與基因組演化團隊熊鷹副教授合作的最新研究成果，揭示了島嶼鳥類和哺乳動物向慢生活節奏的代謝策略具有趨同演化現象，解答了“生活史權衡的生理基礎是什么？”這一困擾生態學家幾十年的難題，為不同代謝模式的動物類群保護策略的制定奠定了重要理論基礎。對于理解與島嶼綜合征相關的生理適應以及針對不同代謝模式的動物類群制定保護策略具有重要意義。

研究表明，島嶼恒溫動物演化出了更慢的代謝率和更長的世代時間，而島嶼變溫動物中并未觀察到類似的代謝策略。研究還發現，這種慢生活節奏的趨同代謝特征加劇了島嶼特有物種在面對入侵物種和其他人為威脅時的滅絕風險，表明生理性狀在物種生存與滅絕中扮演重要角色。

機載干涉成像高度計觀測獲得波數譜

日前，中國科學院海洋研究所研究員徐永生團隊與航天科工集團23所合作，在國際上首次利用機載干涉成像高度計觀測獲得了覆蓋海洋亞中尺度范圍的海面高度異常波數譜，展示了機載干涉成像高度計對海洋亞中尺度海面高度異常探測的潛力，成果發表于《遙感》。

徐永生表示，盡管研究驗證了機載干涉高度計在探測海洋亞中尺度SSHA的潛力，但未來仍有很大的改進空間，包括對硬件系統進行革新設計，以提升性能和穩定性，以及正確設計海上分辨率觀測性能的檢驗方案，以確保對亞中尺度海面高度異常觀測的準確性和可靠性。機載干涉高度計的最終成功不僅本身具有重大的科學和應用價值，還能為我國星載干涉高度計的發展提供重要的借鑒和驗證方法。