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2016年度中国科学十大进展发布 北京大学两项研究成果入选

时间:2017-02-22来源:北京大学新闻网

科技部基础研究司与科技部高技术研究发展中心20日公布“2016年度中国科学十大进展”,包括研制出将二氧化碳高效清洁转化为液体燃料的新型钴基电催化剂、开创煤制烯烃新捷径等成果。其中,北大两项研究成果入选,北京大学北京分子科学国家实验室郭雪峰研究组研制出首个稳定可控的单分子电子开关器件,北京大学量子材料科学中心王恩哥院士和江颖教授领导的课题组首次揭示水的核量子效应。

郭雪峰研究组原创性地发展了以石墨烯为电极、通过共价键连接来稳定单分子器件的关键制备方法,突破性地构建了一类全可逆的光诱导和电场诱导的双模式单分子光电子开关器件,这是世界上首个真实稳定可控的单分子电子器件。这种单分子电子器件在未来高度集成的信息处理器、分子计算机和精准分子诊断技术等方面具有巨大的应用前景。

王恩哥和江颖研究组与合作者在相关实验技术和理论方法上分别取得突破:发展了一套“针尖增强的非弹性电子隧穿谱”技术,获得了单个水分子的高分辨振动谱,并由此测得了单个氢键的强度;开发了基于第一性原理的路径积分分子动力学方法,实现了对电子量子态和原子核量子态的精确描述。基于此,他们在国际上率先测定了氢键的量子成分,首次在原子尺度揭示了水的核量子效应。研究结果表明,氢键的量子成分可远大于室温的热能,氢核的“非简谐零点运动”会弱化弱氢键,强化强氢键,这个物理图像对于各种氢键体系具有相当的普适性。该工作是对“氢键的量子成分究竟有多大”这一物质科学基本问题的首次定量解答,澄清了学术界长期争论的氢键的量子本质,将有助于理解水和其他氢键体系的很多反常特性。相关研究结果发表在2016年4月15日《科学》(Science[352(6283):321—325])上。该研究被审稿人评价为“氢核量子效应研究的实验杰作”;核量子效应研究领域权威专家德国的Dominik Marx教授认为该工作“完成了难以置信的任务”。

其他入选成果包括:揭示水稻产量性状杂种优势的分子遗传机制;提出基于胆固醇代谢调控的肿瘤免疫治疗新方法;揭示RNA剪接的关键分子机制;发现精子RNA可作为记忆载体将获得性性状跨代遗传;构建出世界上首个非人灵长类自闭症模型;揭示胚胎发育过程中关键信号通路的表观遗传调控机理等。

据了解,“中国科学十大进展”遴选活动由科技部高技术研究发展中心举办,至今已成功举办12届,旨在宣传我国重大基础研究科学进展,激励广大科技工作者的科学热情和奉献精神,开展基础研究科普宣传,促进公众理解、关心和支持科学基础研究,在全社会营造良好的科学氛围。

中国科学十大进展遴选程序分为推荐、初选和终选3个环节。《中国基础科学》《科技导报》《中国科学院院刊》《中国科学基金》和《科学通报》5家编辑部推荐了278项科学研究进展。

相关链接:

科技部发布2016年度中国科学十大进展

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【特稿】水之舞——物理学院“水的核量子效应”系列课题研究纪实

编辑:山石

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