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2010年度中国科学十大进展
    时间:2011-3-11     点击率:28360

  由科技部基础研究管理中心组织实施的“2010年度中国科学十大进展”评选活动,于2010年12月18日在北京揭晓。
  这十项由我国科学家完成或为主完成的重要研究成果分别是:
  1. 拓扑绝缘体研究取得重要进展;
  2. 相对论重离子对撞机上发现首个反超核粒子--反超氚核;
  3. 揭示三氧化二砷和全反式维甲酸联合治疗急性早幼粒白血病的分子机制;
  4. 中国发现10万年前早期现代人化石;
  5. 全基因组关联研究发现银屑病、白癜风和麻风易感基因;
  6. 揭示水稻理想柱型形成的分子调控机制;
  7. 大地电磁测量揭示青藏高原东部有两条地壳物质流;
  8. 揭示蛋白质赖氨酸乙酰化在细胞代谢中的调控作用;
  9. 基于超材料实现微波段三维隐身和电磁黑洞;
  10. 实验实现最远距离自由空间量子隐形传态。
  近年来,我国基础研究投入年均增长超过20%,国际合作日益广泛,一批高质量的论文产生,一批具有原创性的研究成果涌现。我国在铁基超导、太赫兹、碳循环、诱导多功能干细胞、量子通讯、水稻基因等部分学科和领域已跨入国际前列.这里简要介绍十大科学进展的内容。
 

1、拓扑绝缘体研究取得重要进展
  中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室和清华大学物理系的多个研究组在拓扑绝缘体领域实验和理论两个方面取得了系列研究成果并在国际学术界引起广泛影响。拓扑绝缘体是一种新的量子物质态,这种物质态的体电子态是有能隙的绝缘体,而其表面则是无能隙的金属态,它将有可能在未来的电子技术发展中获得重要的应用。物理所是在拓扑绝缘体研究方向上取得重要突破,提出了室温下只存在一个狄拉克点的新的拓扑绝缘体系列材料的理论预测,所完成的相关实验工作也证实了理论预言的正确性。该项工作发表在英国的《自然物理》(Nature Physics 5, 438 - 442 (2009))杂志上。

2、相对论重离子对撞机上发现首个反超核粒子--反超氚核
  中国科学院上海应用物理所核物理研究室在相对论重离子碰撞的研究上取得了突破性进展。该课题组与美国布鲁克海文实验室(BNL)及其他STAR合作组的科学家合作,在BNL的相对论重离子对撞机(RHIC)上通过反氦3和π介子衰变道,探测到反超氚核。它是一个由反Λ超子和一个反质子、反中子聚合形成的束缚态,质量为 2.991±0.001±0.002 GeV,寿命在200 皮秒左右,和自由反Λ超子的寿命相当。这是迄今为止发现的最重的反物质原子核,也是第一个含有反奇异夸克的反物质原子核,研究结果已在多个国际会议上作邀请报告,发表在Science杂志上,并被选为亮点(Highlight)文章于3月4日在Science Express上在线快速发表。

3、揭示三氧化二砷和全反式维甲酸联合治疗急性早幼粒白血病的分子机制
  对于白血病的治疗,一直处于“杀敌一万、自损八千”的无奈状态,“揭示三氧化二砷和全反式维甲酸联合治疗急性早幼粒白血病的分子机制”项目则为患者带来福音。上海交通大学医学院附属瑞金医院医学基因组学国家重点实验室陈竺、陈赛娟研究小组与合作者,利用传统中药砷剂和全反式维甲酸,通过不同途径使靶向癌蛋白发挥治疗作用. 种种新技术,在人类对抗各种疾病的征途中,指引方向、保驾护航。

4、中国发现10万年前早期现代人化石
  中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员刘武领导的研究小组与国内外相关研究机构合作,对智人洞人类化石进行了深入研究。他们的研究表明,智人洞人类属于正在形成中的早期现代人,处于古老型智人向现代智人演化的过渡阶段。这一系列重要研究发现,使早期现代人在东亚出现的时间或现代人在东亚地区的起源过程至少可以追溯到10万年前。这个年代比以往在这个地区发现的年代最早的早期现代人,提早了至少6万年。

5、全基因组关联研究发现银屑病、白癜风和麻风易感基因
  安徽医科大学张学军教授研究组完成的“利用全基因组关联研究发现银屑病、白癜风和麻风易感基因“的系列研究不仅发现了上述一系列疾病的易感基因,为阐明疾病发病机制提供了科学依据,为疾病的风险预测、新药研发及推动个体化医疗奠定了重要基础,而且极大地推动了国际皮肤病研究。 同时,为我国其它学科开展疾病易感基因研究提供了成功的典范。

6、揭示水稻理想柱型形成的分子调控机制
  中国水稻研究所钱前和中科院遗传与发育生物学研究所李家洋院士等人组成的科研团队通过“揭示水稻理想柱型形成的分子调控机制”项目的完成,在世界上首次成功克隆了一个可帮助水稻增产的关键基因IPA1,这种基因产生变异后可使水稻分蘖数减少,穗粒数和千粒重(以克表示的一千粒种子的重量)增加,同时茎秆变得粗壮,增加了抗倒伏能力。他们成功克隆的水稻IPA1基因,能使水稻产量提高10%以上。

7、大地电磁测量揭示青藏高原东部有两条地壳物质流
  中国科学院地质与地球物理研究所青藏高原研究室深部物理场与动力学学科组的研究人员,在东喜马拉雅构造结及周围地区实施了连续六年的大地电磁观测,获得了青藏高原东部岩石圈电性结构的初步认识。观测结果发现,在青藏高原存在两条巨大的中下地壳低阻异常带:一条从拉萨地块沿雅鲁藏布缝合带向东延伸,环绕东喜马拉雅构造结向南转折,最后通过腾冲火山;另一条从羌塘地体沿金沙江断裂带、鲜水河断裂带向东延伸,在四川盆地西缘转向南,最后通过小江断裂和红河断裂之间的川滇菱形块体。从而为今后理论模型的研究提供了一种空间构造形态和物性状态的依据。

8、揭示蛋白质赖氨酸乙酰化在细胞代谢中的调控作用
  据了解,人类疾病中与代谢相关的占80%,包括肝病、肿瘤等。人体好比一个“战场”,细胞就是士兵,维持着人体的基本功能;“赤手空拳”的蛋白质被乙酰“武装”起来后,才可以变成为人体“作战”的士兵。嫁接上一个乙酰基分子,修饰后的蛋白质就可以对细胞内的各类通路进行精确调节与控制。乙酰调控蛋白质活性变化,使其中活跃、不活跃的部分相互平衡。而当平衡出现问题,就会导致代谢疾病。如果研制出一种药物能使乙酰(“改邪归正”,)对细胞进行正确调控,将成为一种全新的治疗方案。细胞蛋白、代谢酶等大量非细胞核蛋白的乙酰化修饰,都是在这个研究中首次得到确认的。美国《科学》杂志的评论文章称:“了解赖氨酸乙酰化是如何调控,以及改变蛋白质乙酰化对特定细胞通路的影响,对人类疾病的意义不言而喻”。

9、基于超材料实现微波段三维隐身和电磁黑洞
  南京东南大学国家重点实验室的研究人员已经成功地利用一种人工电磁材料(Metamaterial,或称为超材料)创造了一个“电磁黑洞”,并模拟了微波频段的电磁黑洞实验。他们的结果表明,电磁黑洞能够全向捕捉电磁波,引导电磁波螺旋式地行进,直至被黑洞吸收。在微波频段,黑洞对电磁波的吸收率可达到99%以上。由于对电磁波的高效吸收性,电磁黑洞可望在电磁隐身等方面获得重要应用。在微波频段实验也验证了美国普渡大学科学家提出的“光学黑洞”理论方案。新型人工电磁材料学科的创始人之一、伦敦帝国学院的Pendry博士在《科学美国人》的评论中认为,“这一新研究构建了吸收电磁波的全新方法,同时又可以控制电磁波的吸收辐射”。

10、实验实现最远距离自由空间量子隐形传态
  中国科学技术大学与清华大学组成的联合研究小组成功实现世界上最远距离(16公里)的量子隐形传态,比此前的世界纪录提高了20多倍。该实验结果首次证实了在自由空间进行远距离量子隐形传态的可行性,向全球化量子通信网络的最终实现迈出了重要一步。6月1日出版的英国《自然》杂志子刊《自然•光子学》以封面论文形式发表了这一研究成果——自由空间量子隐形传态的实验研究[Nature Photonics 4, 376-381 (2010)]。
                             (本刊编辑部 摘编)