2021“中国高等学校十大科技进展”揭晓

近日，由教育部科技委组织评选的2021年度“中国高等学校十大科技进展”结果揭晓。据不完全统计，截至目前，至少有7所高校官宣入选消息。

王成善院士（中）在松科二井现场

医学影像设备元器件与光刻机、芯片等被列为“卡住中国脖子的35项技术”之一。其中，X射线成像设备在医学、安检、国防等领域均有广泛且重要的应用。柔性X射线成像设备具有质薄、柔软、可弯曲和易携带等优势，具有更多的应用场景和灵活性。然而，制造大面积、柔性的薄膜晶体管阵列、非晶硅光电转换层以及闪烁体层仍存在巨大的技术挑战，柔性X射线成像设备的开发还未取得突破。针对柔性X射线成像技术存在的关键科学技术难题，该研究开发了长寿命X射线发光的新型稀土纳米晶闪烁体，实现了超过30天的X射线光子记忆。该研究还发现了高能量X射线光子与氟原子晶格的光电效应现象，提出了Frenkel缺陷态发光的X射线能量转换机制，发明了X射线发光扩展成像（Xr-LEI）的新原理，成功地开发了柔性高分辨X射线成像新技术和新仪器。该研究是继福州大学杨黄浩团队在低剂量、高分辨X射线平板成像技术（Nature 2018, 561, 88）之后取得的又一项标志性成果（Nature 2021, 590, 410），成功地突破了传统X射线成像技术的固有限制，在国际上率先研发出柔性高分辨X射线成像技术，抢占柔性X射线成像产业的制高点，将有力地推进高端X射线影像装备的国产化。我国高端X射线影像设备及关键零部件依赖进口的局面有望改观。

柔性高分辨X射线成像技术

课题组

共生固氮是自然界生物可用氮的最大天然来源，影响着农业和自然生态系统中的初级生产和碳汇，在绿色农业发展中占有重要地位。豆科植物进化出根瘤来容纳根瘤菌在其中进行共生固氮，这是一个高耗能的过程，光被认为是驱动自然生态系统中共生固氮的主要因素。但光合产物和光信号如何调控豆科植物根瘤固氮的机制，一直是豆科植物共生固氮领域的未解之谜。王学路教授研究团队发现光合产物和光信号在调控共生结瘤过程中的不同作用，揭示了CCaMK-STF-FT模块整合地上光信号和地下共生固氮信号，调控根瘤形成的机制。研究结果2021年10月1日以Article形式在《Science》正式发表,提出了植物地上-地下协同发育的新机制，为设计在弱光条件下也可以共生固氮的新型植物提供了关键技术手段，为优化农业中碳-氮平衡提供了新思路。

王学路教授团队长期从事植物遗传学、植物激素信号转导及其与逆境互作，调控植物生长发育的机制研究。在我校省部共建作物逆境适应与改良国家重点实验室组建了“生物固氮和豆科生物学”团队，以豆科作物为主要研究对象，研究菌植互作的遗传、发育、分子和进化机制，并开展豆科作物品种分子设计改良。近期，该团队在大豆共生固氮领域取得了一系列研究成果。2020年12月21日，在Molecular Plant上发表研究论文，揭示大豆GSK3蛋白激酶磷酸化共生关键转录因子NSP1，介导盐胁迫抑制豆科植物-根瘤菌共生的分子机制。该研究加深了我们对盐胁迫调控结瘤固氮的分子机制的了解，为改善大豆和其他豆类在环境胁迫条件下的共生固氮能力提供了可供改造和利用的目标基因。2021年1月15日，在Nature Plants上发表研究论文，揭示大豆与根瘤菌共进化过程中，根瘤菌由裂隙侵染向根毛侵染方式转化的遗传、分子和进化机制，这种侵染方式的转变对于增强大豆共生固氮能力和提高大豆产量起到了重要作用。该研究不仅揭示了在大豆与根瘤菌互作过程中宿主与寄主匹配性的遗传和分子机制，而且阐释了根瘤菌与大豆共进化过程中，根瘤菌由裂缝侵染演化成高效的根毛侵染过程的重大分子事件，也为大豆高效固氮的分子设计育种提供了重要理论依据和目标基因。2022年2月17日，在New Phytologist发表研究成果，揭示了根瘤菌侵染触发大豆共生根瘤细胞核内复制的机制。该研究不仅为深入研究根瘤菌和共生固氮领域的诸多问题提供了重要的启示，而且也为研究核内复制在植物发育过程中的作用提供了一个范式。

5、南京工业大学：高效稳定钙钛矿光伏器件研究

基于全球能源结构的转变，日益突出的气候变化问题加速了世界经济向低碳化方向发展。以“光伏”为代表的可再生资源能源发展逐渐开始成为“双碳”战略的主力军。钙钛矿光伏具有性能优异、成本低廉等突出特点。与传统的硅基和无机薄膜光伏相比，最大的优势在于溶液可加工性和巨大的商业价值。是光伏领域发展的重要方向之一。受到学术界和工业界的高度关注。

提出了作为一种用质子通过离子进行液体溶剂可以替代中国传统不同极性非质子溶剂制备钙钛矿薄膜的新方法，实现了在空气中制备提供高质量钙钛矿薄膜；探索研究离子液体前驱体溶液以及化学结构调控新策略，稳定一个二维层状钙钛矿骨架，制备相纯二维层状钙钛矿薄膜，实现对于二维层状钙钛矿稳定性的突破；开发了学生一种利用离子液体体系构建“离子主要通道”反应的新方法，降低了企业反应势垒消除，在室温和高湿度下形成了社会稳定的甲脒基钙钛矿薄膜，从而产生了更加高效发展稳定的钙钛矿光伏电池。

这一系列突破性成果将有助于推动钙钛矿光伏电池产业化进程，在清洁能源自主可控、高效利用和可持续发展方面具有重要意义。

6、中国科学技术大学：稀土离子实现多模式量子中继及1小时光存储

量子不可克隆定律基于物理学原理赋予量子通信安全性。这一规律也决定了传统放大器无法克服光子传输损耗，使得长距离量子通信成为当今量子信息科学的核心问题之一。在量子中继方面，现有的国际实验进行研究方法主要通过集中在发射存储器的架构上，不能同时可以满足确定性发光和多模复用这两个关键信息技术企业要求。

中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、周宗权研讨团队研发出基于稀土离子掺杂晶体的高性能固态量子存储器，并在上述两条技术路线上取得重要进展，实现了 基于多设备吸收的存储器。模式量子中继，并成功将光存储时间提高到1小时。

7、广州医科大学：新型冠状病毒感染的防控、临床诊治及机制研究

2020年1月20日，钟南山院士与央视连线表示新冠病毒存在“人传人”。

面对突发的新冠疫情，钟南山院士作为我国呼吸疾病领域领军人物，组建多学科协作攻关团队，在新冠肺炎机制研究、防控策略与临床诊治等多方面取得重大创新性突破，为疫情阻击战及常态化防控提供了关键性理论依据及技术支持。

经过广医一院医护团队的精心救治，全球使用体外膜肺氧合（ECMO）时间最长的新冠肺炎患者康复出院。图为钟南山院士等专家在ICU探望该患者。