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好奇号模拟图

  由中国科学院、中国工程院主办,中国科学院院士工作局、中国工程院学部工作局、中国科学报社承办,中国科学院院士和中国工程院院士评选的瀚霖杯2011年中国十大科技进展新闻、世界十大科技进展新闻,2012年1月17日揭晓。

  2011年世界十大科技进展新闻:

  1.英国发明超薄“纳米片”制备方法

  英国牛津大学等机构的研究人员发明出通用快捷的纳米片制备方法,能够将多种材料制成只有一层原子的超薄纳米片。研究人员在《科学》杂志上报告说,只要将具有层状结构的原材料置于某些溶剂中,然后利用超声波对之进行振荡,就可以使这些材料分解成只有一层原子的纳米片。实验显示,氮化硼、二硫化钼、二硫化钨等物质都可以通过这种方法制成纳米片。本次研究所发明的方法简单快捷、成本低廉且产量高,有望在工业中大规模制备纳米片材料。纳米片可以制成各种薄膜,根据原材料性质的不同而用于诸多领域,如用于生产半导体和下一代电子器件等。本次研究将可能为这些工业领域带来革命性进步。

  2.最大太阳能飞机首次跨国飞行成功

  瑞士制造的世界最大的太阳能飞机——“太阳驱动”号5月13日在飞行12小时59分后,在比利时首都布鲁塞尔降落,飞行距离630公里,成功完成首次跨国飞行。 “太阳驱动”号翼展长度为63.4米,机翼上覆盖着太阳能电池板,为飞机上总重达400公斤的4个蓄电池充电。“太阳驱动”号自身重量约1600公斤,仅相当于一辆小货车。这次飞行平均时速50公里,最高时速达70公里,平均飞行高度1828米,最高达到3600米。太阳能飞机可充当空中观测和通信平台,其独特之处在于当气象条件允许时,这种飞机可源源不断地获取太阳能,长时间在某一空域盘旋工作。

  3.科学家成功“抓住”反物质原子长达一千秒

  欧洲核子研究中心的科研人员6月5日在英国《自然 物理》杂志上报告说,他们成功地将反氢原子“抓住”长达一千秒的时间,也就是超过16分钟,这有利于对反物质性质进行精确研究。科学家在论文中说,他们在这一轮研究中,先后用磁场陷阱抓住了112个反氢原子,时间从1/5秒到一千秒不等。分析还显示,这次抓住的反氢原子大多数处于基态,也就是能量最低、最稳定的状态。这有可能是人类迄今首次制造出的基态反物质原子。如果能让反物质原子在基态存在10分钟到30分钟,就可以满足大多数实验的需要。

  4.美国研制出世界上第一束生物激光

  美国波士顿市哈佛医学院的物理学家Malte Gather和Seok-Hyun Yun研制出世界上第一束生物激光。这种生物激光的关键是绿色荧光蛋白(GFP)。研究人员将一些产生了GFP的细胞置于两面镜子之间——它们的距离仅仅相当于一个细胞的宽度,即只有约20微米。为了发出激光,细胞中的GFP需要被另一束激光——约1毫微焦耳的低能蓝光脉冲所激发。虽然这种激光很微弱,但能被清晰地探测到,而用于生成激光的这个细胞仍然存活。科学家推测,这种生物激光能够在新型传感器或光基治疗中找到应用,例如,这种激光的使用通过使已有药物产生反应从而杀死癌细胞。

  5.美国研制成功反激光器

  美国耶鲁大学的科研人员2月17日在《科学》杂志上报告说,他们研制成功一种反激光器,进入这一装置的激光光束将彼此干涉进而互相抵消。该装置在未来的量子计算机等领域具有潜在用途。研究者介绍说,传统激光器吸收电能,并在非常窄的频率范围内释放光。反激光器则吸收激光光束,最终释放热能,这些热能很容易转化为电能。此外,传统激光器利用“增益介质”,比如半导体物质来产生聚焦光束,而反激光器则利用硅作为“损耗介质”来捕获激光光束。这一装置最明显的应用是高能计算机领域,还可以用作随意开关的光学开关,相关技术也会在放射学领域派上用场。

  6.美国“好奇”号火星探测器发射升空

  11月26日从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空的探测器主要用于探索火星过去或现在是否存在适宜生命生存的环境。“好奇”号个头与小汽车相当,重约900公斤,是2004年登陆火星的“机遇”号和“勇气”号火星车的5倍多,长度约为它们的两倍。以核燃料钚提供动力的“好奇”号携带的探测设备更多、更先进,在火星表面的连续行驶能力也更强。经过约5.6亿英里(约合9亿公里)的旅程后,它预计于2012年8月6日在火星着陆,展开为期一个火星年(约687个地球日)的探测。

  7.晶体中量子纠缠态信息存储成功

  加拿大卡尔加里大学科学家和德国科学家合作首次成功在一种特殊晶体中存入光量子纠缠态的编码信息,该项研究成果是量子网络发展的一个里程碑,有望在不久的将来让量子网络成为现实。目前的网络通信,信息是通过光脉冲在光纤中传输实现的。传输的信息可存储在计算机硬盘里以备使用。而量子网络与光纤网络的传输原理相似,但传输载体却非使用光脉冲。在量子通信中,也需要存储和提取数据信息。量子网络的一大优势是可以保护信息在传输过程中不被第三方截取。

  8.中外科学家完成马铃薯基因组测序

  14个国家的29个机构联合成立“国际马铃薯基因组测序协作组”,其中包括中国农业科学院蔬菜花卉研究所、深圳华大基因研究院等。经过6年艰苦努力,该协作组发现,马铃薯基因组包含约3.9万个基因,几乎是人类基因数量的两倍。这项研究成果刊登在英国《自然》杂志上,并成为最重要的封面论文。论文通信作者之一、中国农业科学院蔬菜花卉所黄三文博士说,有了全基因组序列图,将加速马铃薯新品种的培育,原本需要10年至12年的育种过程将有望缩短至5年左右。此外,它还将有助于培育抗病、高营养、高产等优良特性的马铃薯新品种。中国在这项国际合作项目中发挥了主导作用。

  9.日本研制出世界最快计算机

  日本IT业巨头富士通公司和日本理化研究所共同宣布已经在神户合作开发出一款运算速度可以达到每秒1.051万万亿次的超级计算机。这款新型超级计算机名为“京”,这是全球首款运算速度越过1万万亿次大关的“超级运算机器”。“京”采用864座机柜,连接超过8.8万块CPU,这些处理器经过设计能够进行联合运算。富士通此次并未给出“京”的耗电量水平数据,但是根据它在今年6月份达到每秒1000万亿次运算水平的时候,其实测功率约为9.89兆瓦,也就是大约每年989万美元的用电费用。

  10.荷兰制造出世界最小的分子“电动车”

  这是一个结构特殊的分子,它也有四个“轮子”,当接收到电流时就向前“行驶”,不过,它“行驶”的距离要以纳米来计算。《自然》杂志封面报道了荷兰格罗宁根大学等机构的这项成果。他们合成的这个分子在中间有一根“主轴”,前后两端各有两个类似轮子的结构。如果用特别小的探针碰一下这个分子,为之提供电流,四个“轮子”就会开始旋转,驱动整个分子前行。在铜板表面对这辆“电动车”进行的测试显示,如果施加10次电流,它可以前进6纳米。这种分子“电动车”将来可用于许多微观领域,比如把微量药物送达人体所需要的地点。

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