“金钥匙”解“关键点”

——聚焦2025年度“中国科学十大进展”

2026-03-30 09:49:24 来源：襄阳日报

3月25日，国家自然科学基金委员会在2026中关村论坛年会上发布2025年度“中国科学十大进展”，再一次吸引了国际社会的目光，也折射出科技工作者们勇攀科学高峰的昂扬风貌。

国家自然科学基金委员会有关负责人介绍，这10项进展涉及地球科学、材料、物理、生命、医学、信息、能源等领域，充分体现了我国科研人员坚持“四个面向”的战略导向，将世界科技前沿同国家重大战略需求紧密结合，用原创性成果从源头解决关键技术问题，为建设科技强国夯实根基。

嫦娥六号样品刷新认知首次揭示月背演化与巨型撞击奥秘

2024年，嫦娥六号任务攻克月背着陆、采样、上升、返回一系列世界级难题，成功从南极-艾特肯盆地带回首份月背样品，让人类第一次拿到了打开月背“时空胶囊”的钥匙。

历经数月精细分析，中国科学家取得了多项颠覆传统认知的原创突破。研究团队首次精准标定了月球巨型撞击盆地的形成时间，为研究内太阳系早期高强度撞击事件提供了权威“时间标尺”，让人类对太阳系行星演化的认知更加清晰。

更令人振奋的是，这一研究首次揭开了月球背面月幔的“神秘面纱”。科研团队测得月背月幔的水含量与化学组成，发现其比正面月幔更“干”，锶-钕同位素组成呈现显著亏损特征，铀-铅同位素比值偏离了正面月幔演化曲线。这一重大发现确凿证明：远古时期的巨型撞击事件，深刻改造了月背下方的月幔结构与物质成分，将月球正反两面的差异性，从表层地壳首次延伸至深部月幔，改写了科学界对月球不对称演化的传统认知。

此外，研究团队还首次获取了月背古磁场信息，明确月球磁场在28亿年前出现强度反弹，颠覆了“月球磁场持续单调衰减”的经典理论，揭示月球古磁场可能存在波动式演化规律，为研究类地行星磁场起源与消亡机制提供了全新样本。

加速迈向产业化新方法实现柔性超平金刚石薄膜规模化制备

金刚石被誉为“终极半导体材料”，其导热率是铜的5倍，耐电压强度是硅的30倍，电子迁移率比现有半导体快10倍，这些极致性能使其成为5G基站、电动汽车功率芯片、量子计算等尖端领域的理想材料。然而，天然金刚石资源稀缺、成本高昂，传统人工合成的金刚石难以突破尺寸与加工瓶颈，严重制约了金刚石在半导体领域的广泛应用。

面对这一挑战，来自香港大学、南方科技大学、北京大学东莞光电研究院的研究团队独辟蹊径，创造性地开发出“边缘暴露剥离法”，实现英寸级柔性超薄、超平整金刚石薄膜的规模化制备。

这项技术主要实现了三个突破：一是将制备2英寸晶圆的时间从数小时缩短至10秒，实现了从手工雕刻到机械化生产的跨越；二是薄膜厚度达到亚微米级，不足头发丝的百分之一，表面平整度进入原子级别；三是金刚石膜展现出前所未有的柔性，可360度弯曲。

这项技术为全球半导体产业开辟了全新赛道。目前，研究团队已建成小试生产线，预计3年内实现英寸级晶圆量产，这是金刚石半导体技术从实验室走向产业化的重要一步。

“人造太阳”亿度运行我国可控核聚变实现新突破

可控核聚变被认为是人类最终解决能源问题的重要途径之一，具有资源丰富、环境友好、固有安全、清洁高效等突出优势，被称为“人造太阳”。实现聚变能源实用化，核心是突破上亿摄氏度高温、长脉冲稳态运行、高约束模式三大门槛，让聚变反应持续、稳定、可控“燃烧”。

在国家重大科技基础设施支持下，我国两大“人造太阳”装置同步实现历史性突破：全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）、新一代聚变装置“中国环流三号”（HL-3）均成功实现上亿摄氏度高参数运行，攻克了一系列物理难题与核心技术瓶颈。

EAST全超导托卡马克团队持续挑战极限，解决了等离子体芯部与边界集成、壁相互作用、精密控制等关键问题，成功实现1亿摄氏度、1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行。

“中国环流三号”团队攻克高功率微波加热、高功率中性束注入、高时空分辨诊断等核心技术，研制出一批自主可控关键装备，实现离子温度1.17亿摄氏度、电子温度1.6亿摄氏度的“双亿度”运行，正式迈过聚变“点火”燃烧的关键温度门槛。

新研究发现心血管与代谢性疾病防治靶点

长期以来，医学界对于心梗、脑卒中等疾病病因的传统认知，主要聚焦于高胆固醇。然而，大量患者即便将胆固醇控制在理想范围，依然面临发病风险，表明这类疾病背后还隐藏着未知的关键致病因子。

近年来，科研人员将目光投向了一种人体内源性脂质——神经酰胺。研究发现，神经酰胺水平升高是心血管与代谢性疾病的独立危险因素。

此次，北京大学、山东大学、中日友好医院、温州医科大学等团队协同攻关，从受体识别、代谢调控和疾病干预三个维度实现突破，首次成功锁定了神经酰胺的直接作用受体FPR2和CYSLTR2。

研究进一步阐明了宿主神经酰胺水平受肠道微生态的调控，并揭示出其中的关键因子——一种由肠道共生真菌分泌的聚酮类次级代谢产物，研究团队将其命名为镰刀粪酮A。研究发现，镰刀粪酮A可降低全身神经酰胺水平，从而改善心血管与代谢性疾病。

因此，研究团队基于“肠道菌群—神经酰胺—特异性受体—器官病变”这一跨器官调控轴，开发出以肠道菌源代谢物为核心的候选干预分子，通过抑制神经酰胺合成，从源头上切断致病信号。

这项创新研究为数以亿计的心血管与代谢性疾病患者点燃了源头防控的新希望。

中国团队实现全球首例基因编辑猪肝脏移植人体

肝脏是人体最繁忙的“化工厂”，对于终末期肝病患者，肝移植是唯一救命手段，“一肝难求”却让诸多患者在等待中失去生命。猪的器官大小、生理功能与人高度相似，是理想供体，但跨物种移植面临排斥反应等难关。基因编辑技术的成熟让攻克这一难题成为可能。

2024年3月，中国科学院院士窦科峰领衔的空军军医大学西京医院团队成功将一只六基因编辑猪肝脏移植到脑死亡患者体内。这颗特殊肝脏在人体内正常“工作”10天，分泌胆汁、合成蛋白，未出现明显免疫排斥反应。

窦科峰介绍，在研究中，团队对猪基因组进行六处精准改造：敲除三种“危险信号”基因，避免猪器官触发免疫警报；插入两种人类补体调节蛋白基因和一种血栓调节蛋白基因，抑制免疫攻击并防止血栓形成。经改造，猪肝脏“兼容性”显著提升。移植前检测证实供体猪未携带内源性病毒，排除了跨物种感染风险。

这是全球首次证实基因编辑猪肝脏可在人体内发挥生理功能并短期存活，填补了异种肝移植领域的空白。

破解“炎性衰老”密码我国科研团队开辟衰老精准干预新路径

衰老是机体功能退行性变化的核心诱因，破解衰老机制、实现科学干预，既是生命科学前沿难题，也是国家重要战略需求。

中国科学院动物研究所刘光慧团队联合多家单位，围绕蛋白质稳态、代谢调控、干细胞功能三大关键方向，连续取得重大突破，形成从机制解析、靶点发现到干预验证的完整创新链条，标志着我国衰老生物学研究迈入国际领先行列。

值得注意的是，研究团队首次绘制出跨越人类50年生命周期的多器官衰老全景蛋白质组图谱，结合人工智能与超高灵敏度质谱，精准锁定约50岁是人体衰老的关键转折点。

针对衰老过程中干细胞耗竭、微环境恶化这一核心难题，团队运用合成生物学技术，对长寿基因FOXO3进行精准编辑，成功构建抗衰、抗应激、安全可控的工程化人源干细胞。

该干细胞具备异体通用、不易引发免疫排斥的“现货型”优势，突破传统细胞疗法瓶颈。在老年灵长类动物实验中，干细胞输注显著逆转多组织衰老指标，未成熟神经元年龄逆转约6至7岁，卵母细胞年龄逆转近5岁，为实现系统性、协同性抗衰老提供了直接科学证据。

万米深渊探奇观我国揭示全球最深化能合成生态系统奥秘

深渊海沟是地球表面最神秘、最极端的环境之一，6000米至11000米的深海区域长期被视为“生命禁区”。中国科学院深海科学与工程研究所“全球深渊探索计划”团队借助“奋斗者”号深潜器开展极限科考，取得重大突破性发现。

研究团队在全球最深海沟区域，首次实地观测到巨型化能合成生物群落，主要由管状蠕虫、双壳类软体动物构成，是目前已知地球上分布最深、规模最大的化能合成生态系统。这些生命无需阳光，完全依靠地壳断层上涌的硫化氢、甲烷等地质流体，通过化学反应获取能量，在黑暗、高压、低温的极端环境中蓬勃繁衍，改写了人类对深渊生命能量来源的传统认知。

更具科学价值的是，研究证实深渊沉积层深部存在规模巨大、此前未知的甲烷储库与产甲烷生物圈。深部微生物将沉降有机碳持续转化为甲烷，以天然气水合物等形式大量封存，深刻改变地球深部碳循环模式与海洋碳收支平衡，对研究全球气候变化、碳汇机制具有重要战略意义。

破解工程化难题全球首颗二维/硅基混合架构芯片问世

科技的进步总是伴随着更高速的数据存取需求。尤其在AI时代，数据量爆炸式增长，传统存储芯片的速度和功耗，已经成为制约算力的“瓶颈”。

2025年4月，复旦大学周鹏、刘春森团队在《自然》杂志提出“破晓”二维闪存原型器件，实现了400皮秒超高速非易失存储，是迄今最快的半导体电荷存储技术。然而，要使这一颠覆性器件真正走向应用，还需要把它和现有的芯片生产结合起来。

复旦大学微电子学院教授周鹏介绍，芯片多由硅材料制作，硅片厚度往往在几百微米，一些薄层硅至少也有几十纳米；而二维半导体材料是原子级别，相当于厚度不到1纳米。“想把它们结合在一起，就像在高楼林立的城市上空铺一张薄膜，很容易破裂。”周鹏说。

为解决上述难题，研究团队自主研发了原子尺度制备技术（ATOM2CHIP），实现了二维电子学底层科学机制创新到工程化集成的全链条突破，成功将原子级薄的二维材料“平整地”贴在了硅基芯片上，研发出全功能二维半导体/硅基混合架构闪存芯片，集成良率高达94.3%。

点“钍”成“金” 我国实现熔盐堆钍铀核燃料转换

熔盐堆作为国际公认的第四代先进核能系统，以高温熔盐为冷却剂，具备固有安全、常压运行、无水冷却、高温高效等突出优势，被视为最适合开发利用钍资源的堆型。相较于传统核电，钍基熔盐堆安全性更高、运行更稳定、适用场景更广，可在戈壁、荒漠等缺水地区部署，兼具发电与工业供热多重价值。

中国科学院上海应用物理研究所团队历经长期攻关，攻克一系列关键核心技术难题：建立多物理场耦合设计理论，攻克极端环境材料腐蚀控制瓶颈，阐明燃料与结构材料相互作用机理，形成完整自主知识产权的技术体系。在甘肃武威建成的国际唯一在运行液态燃料熔盐实验堆上，首次成功完成钍铀转化原理验证，直接检测到钍与铀关键核素信号，验证了钍资源利用可行性。

钍铀循环被誉为点“钍”成“金”。天然钍232吸收中子后可逐级转化为易裂变铀，形成可持续自持的闭式燃料循环。

相关成果解决了困扰国际核能界数十年的材料、腐蚀、燃料转化等核心难题。专家表示，钍基熔盐堆不仅可提供安全低碳电力，更能为钢铁、化工、制氢等难减排行业提供高温热源，有力服务“双碳”目标与新质生产力发展。

空天光伏新突破柔性太阳能电池披上“耐用铠甲”

与常规的太阳能电池不同，柔性钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池将不同材料叠加在一起，通过吸收不同波段的太阳光来发电，其光电转换效率理论极限高达44%。除发电效率高外，它还具备轻质、柔性、成本低等优势，在航空航天、可穿戴电子设备等领域具有重要应用前景。

然而，由于不同材料层之间在弯曲、热胀冷缩等情况下容易发生界面分层或性能衰减，影响电池的效率和稳定性，成为阻碍其从实验室走向实际应用的拦路虎。

针对这一瓶颈，苏州大学团队联合隆基绿能科技股份有限公司提出两项界面调控新方法，为产业化落地奠定坚实基础。

第一项创新，是为电池构建了“一松一紧”的双层氧化锡缓冲结构。第二项创新，是开发出一种基于反应等离子体沉积的氧化铟铈薄膜。

基于上述创新，团队成功制备出柔性钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池，在小面积器件上实现33.6%的光电转换效率，在全硅片尺寸器件实现29.8%的光电转换效率，均刷新了世界纪录。

（本版文图均据新华社）

全功能二维半导体硅基混合架构异质集成闪存芯片。