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未知世界中的那些中國發(fā)現(xiàn)
——專家點評2013年度中國科學十大進展(上)
//8858151.com2014-04-25來源:科技日報
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  他們的研究闡明了這種新型病毒的起源和重組事件,揭示了這種新型病毒感染人以及抗藥性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。同時,他們的研究還表明在合適條件下,該病毒有可能會發(fā)生人間傳播。

  上述這些研究成果分別發(fā)表于New England Journal of Medicine、Nature、Science、Lancet等頂尖雜志上,引起國際廣泛關(guān)注。我國科學家在H7N9流感病毒的基礎(chǔ)與臨床研究方面的重大突破,為我國迅速應(yīng)對和控制這種新發(fā)傳染性疾病提供了科學支撐,彰顯了中國科學家積極應(yīng)對新發(fā)傳染病的能力。

  專家點評

  陳凌(廣州醫(yī)科大學教授、中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院研究員):我國科學家在應(yīng)對人感染H7N9禽流感這個新發(fā)重大傳染病過程中,從迅速甄別病原體到完成基因組測序,闡釋致病機理,提高臨床救治水平等方面,在很短的時間內(nèi)做出了一系列在國際上領(lǐng)先的成果,為疫情預估與防控、抗病毒藥物選擇及臨床治療等提供了大量的科學依據(jù),為降低人感染率、降低死亡率、穩(wěn)定社會做出了不可或缺的貢獻,顯示了中國在應(yīng)對新發(fā)傳染病方面能力與水平的巨大進步。

  在磁性拓撲絕緣體中 觀測到量子反;舳(yīng)

  量子反常霍耳效應(yīng)(QAHE)是指在零磁場下由于材料的自發(fā)磁化而產(chǎn)生的量子霍耳效應(yīng)?茖W家預測這種效應(yīng)可能存在于磁性拓撲絕緣體中,但量子反;舳(yīng)的實驗觀測此前一直未能實現(xiàn)。

  清華大學薛其坤、王亞愚研究組與中國科學院物理研究所何珂、馬旭村研究組等合作,首次在Cr摻雜(Bi,Sb)2Te3磁性拓撲絕緣體薄膜中成功觀測到量子反常霍耳效應(yīng)。他們的研究顯示,在零磁場下,反常霍耳電阻呈現(xiàn)出所預測的量子化值(h/e2),同時伴隨縱向電阻的大幅下降;在強磁場下,縱向電阻完全消失,而霍耳電阻仍然保持量子化值。量子反;舳(yīng)的實現(xiàn)將引導和推動低能耗電子學的發(fā)展。相關(guān)研究進展發(fā)表在2013年4月12日Science[340(6129):167-170]上。

  專家點評

  金曉峰(復旦大學物理系教授):該發(fā)現(xiàn)的意義不僅在于最終實現(xiàn)了零磁場中的量子霍耳效應(yīng),而且還首次從實驗上毫無爭議地證實了由能帶幾何相位產(chǎn)生的內(nèi)稟反;舳(yīng)的存在,從而結(jié)束了對這一問題長達60多年的爭論。因此這項工作在拓撲量子物理和自旋電子學兩個不同的領(lǐng)域都會產(chǎn)生深遠的影響。盡管目前實現(xiàn)量子反;舳(yīng)的溫度還很低,離應(yīng)用尚有距離,但我們相信,通過科學界的努力,它很可能在不遠的將來在信息和能源技術(shù)等領(lǐng)域會產(chǎn)生重大的應(yīng)用。

  利用原子力顯微鏡 直接觀測到分子間氫鍵

  國家納米科學中心裘曉輝和程志海研究組與中國人民大學物理系季威合作,利用非接觸式原子力顯微鏡對在Cu(111)表面上吸附組裝的8-羥基喹啉分子間形成的氫鍵進行了直接觀測,第一次獲得了氫鍵的實空間圖像。

  實驗中獲得的原子級分辨結(jié)構(gòu)能夠精確地描述氫鍵網(wǎng)絡(luò)的特征,包括成鍵位點、鍵取向和長度。利用第一原理密度泛函計算的結(jié)果表明氫鍵成像的機制與其雜化電子態(tài)及電子密度的貢獻相關(guān)。

  這種利用原子力顯微技術(shù)直接探測分子間化學鍵的方法可被廣泛運用于對具有多個活性位點的復雜分子間相互作用的研究,并為化學鍵的特性研究提供了新的實驗手段。相關(guān)研究進展發(fā)表在2013年11月1日Science[342(6158):611-614]上。

  專家點評

  萬立駿(中國科學院院士、中國科學院化學研究所研究員):氫鍵是一種在自然界中廣泛存在的、重要的分子間作用形式,對許多物質(zhì)的性質(zhì)和形態(tài)有著至關(guān)重要影響。

  國家納米科學中心裘曉輝研究團隊利用自主升級改造的高性能原子力顯微鏡在世界上首次實現(xiàn)了對分子間氫鍵的實空間成像,并精確地測量了氫鍵網(wǎng)絡(luò)的特征參數(shù),該結(jié)果不僅深化了對氫鍵的化學鍵本質(zhì)的認識,也有助于從微觀尺度揭示分子間作用的規(guī)律,對于功能材料和藥物分子的設(shè)計有著重要理論指導意義。該研究工作展示的原子力顯微技術(shù)將為氫鍵研究提供一種嶄新的、有力的實驗工具。

  北京譜儀Ⅲ觀測到 一種包含至少4個夸克的帶電粒子

  工作在北京正負電子對撞機上的北京譜儀Ⅲ(BESⅢ)國際合作組,利用BESⅢ探測器獲取的數(shù)據(jù),在高能正負電子對撞中發(fā)現(xiàn)了一個新的共振結(jié)構(gòu)——Zc(3900)。如果Zc(3900)被解釋為一個新粒子,它相當于一個重夸克偶素攜帶有一個電荷,這提示其中至少含有4個夸克。雖然人們對這個新粒子的性質(zhì)有多種解釋,但“四夸克態(tài)”的解釋得到了更多關(guān)注。評論指出“如果四夸克解釋得到確認,粒子家族中就要加入新的成員,我們對夸克物質(zhì)的研究就需要擴展到新的領(lǐng)域”。相關(guān)研究進展發(fā)表在2013年6月21日Physical Review Letters[110, 252001]上。

  專家點評

  趙光達(中國科學院院士、北京大學教授):基本粒子的標準模型認為,夸克之間可以通過強相互作用組成質(zhì)子和中子一類的強子。迄今為止,人們僅發(fā)現(xiàn)了由3個夸克組成的重子和由一對夸克和反夸克組成的介子,未能確切回答是否還存在由更多夸克或反夸克組成的強子。北京譜儀Ⅲ的實驗發(fā)現(xiàn),Zc(3900)很可能是一個由兩個夸克和兩個反夸克組成的帶電的四夸克態(tài)強子。這無疑將極大地擴展我們對夸克組成的物質(zhì)世界的認識,對理解基本粒子強相互作用的本質(zhì)具有重要意義。

  小麥A基因組 和D基因組草圖繪制完成

  小麥是全球最重要的糧食作物,養(yǎng)活了世界上40%的人口。由于廣泛種植的普通小麥是一種異源六倍體,包括A、B和D三個基因組。其基因組大(17000 Mb,是水稻基因組的約40倍)而復雜,85%以上序列為重復序列,致使基因組測序研究困難重重,進展緩慢,成為限制小麥基礎(chǔ)和應(yīng)用研究進一步發(fā)展的瓶頸。

  小麥A基因組是普通小麥及其它多倍體小麥的基本基因組,是小麥演化、馴化以及遺傳改良研究的關(guān)鍵,特別是在穗和種子的形態(tài)和發(fā)育上。而小麥D基因組在抗病、抗逆、適應(yīng)性以及品質(zhì)方面體現(xiàn)出獨特的特點。中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所、中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所與深圳華大基因研究院合作在世界上率先完成對小麥A基因組前體種烏拉爾圖小麥及D基因組供體種粗山羊草全基因組測序、組裝與分析;研究人員在A基因組與D 基因組中分別鑒定出34879和43150個編碼蛋白基因,發(fā)現(xiàn)了一批A、D基因組特有基因和新的小分子RNA,鑒定出一批控制重要農(nóng)藝性狀的基因。他們的研究還發(fā)現(xiàn),小麥的抗病基因、抗非生物應(yīng)激反應(yīng)基因以及品質(zhì)基因等農(nóng)藝性狀相關(guān)基因家族都發(fā)生顯著擴張,大大增強了普通小麥的抗病性、抗逆性、適應(yīng)性及其品質(zhì)。上述研究結(jié)果為理解普通小麥對環(huán)境的適應(yīng)性提供了新的認識,并為小麥功能基因組研究及正在發(fā)展的小麥全基因組選擇育種提供了重要的信息。相關(guān)研究進展發(fā)表在2013年4月4日Nature[496(7443):87-90和91-95]上。

  專家點評

  方榮祥(中國科學院院士、中國科學院微生物研究所研究員):小麥A、D基因組測序與草圖繪制的完成,為多倍體小麥提供了二倍體基因組參照序列,為小麥馴化研究提供了一個全新的視角,使小麥改良進入分子時代。研究成果將極大地促進小麥的基礎(chǔ)理論研究和小麥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,對保障糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

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