化学反应立体动力学实现精准调控

立体动力学效应是化学反应中一个基础而重要的问题，关注的是碰撞过程中分子的空间取向对反应过程有何影响。一直以来，如何利用立体动力学效应实现对化学反应过程和结果的精细控制，是化学动力学研究的前沿问题之一。

中国科学院大连化学物理研究所和南方科技大学杨学明院士、肖春雷研究员实验团队联合张东辉院士、张兆军研究员理论团队，发展了操控氢分子空间取向的受激拉曼激发方法，通过反应散射实验并结合高精度量子动力学理论模拟，验证了通过氢分子量子态空间取向的操控，可以对化学反应进行精细调控，表明人类对化学反应的认识和调控达到了一个新高度。相关成果1月13日以长文形式发表于《科学》。

高端磁兼容脑PET功能成像仪器实现零的突破

中国科学院深圳先进技术研究院成功研发出国内首台高清晰磁共振兼容人脑PET功能成像仪器（命名为SIAT bPET），实现了我国在高端磁兼容脑PET成像仪器研发方面零的突破。

PET成像全称为正电子发射型计算机断层显像，是将某种物质（一般是生物生命代谢中必需的物质，如葡萄糖、氨基酸、胆碱、核苷酸等）标记上短寿命的放射性核素，注入人体后，通过PET成像测量该物质在代谢中的聚集，反映生物体生命代谢与功能活动情况，从而达到诊断疾病的目的。得益于研究团队研发的高三维分辨率双端读出探测器，以及创新的电子学和磁兼容设计，使得磁共振成像对PET成像的影响几乎可以忽略不计，其中心效率和空间分辨率等性能指标都处于国际领先水平，满足同时开展PET/MRI（核磁共振成像）的尖端科研需求。

“慧眼”“极目”“拉索”精确探测最亮伽马射线暴

北京时间3月29日凌晨2时，中国科学院高能物理研究所与全球40余家科研机构联合发布对迄今最亮伽马射线暴GRB 221009A的研究成果。

GRB 221009A是由很大质量的恒星核心坍缩爆炸产生的，“诞生地”在距离地球24亿光年的宇宙深处。因其极端的亮度和与地球相对较近的距离，高能天体物理学家们将其定义为“千年一遇”的历史性事件。中国科学院高能物理研究所牵头研制的“慧眼”卫星（Insight-HXMT）和“极目”空间望远镜（GECAM-C）成功地在硬X射线和软伽马能段对该伽马射线暴的瞬时辐射和早期余辉进行了国际最高精度的测量。

6月9日，“拉索”合作组凭借海量观测数据，补齐了该伽马射线暴完整亮度变化曲线，明确了此次伽马射线暴“史上最亮”的原因，论文发表于《科学》；11月16日，“拉索”合作组在《科学进展》上发布了该伽马射线暴高能伽马辐射的精确能谱。

新型离子膜研发成功

为突破传统离子膜性能的局限，中国科学技术大学徐铜文/杨正金团队与合作者提出刚性限域通道内“离子配位”机制，创制了新一代超微孔框架离子膜，首次发现膜内近似无摩擦离子传递现象，破解了离子膜传导性/选择性相互制约的难题，实现水系有机液流电池充放电电流密度超过500 mA/cm2（当前普遍水平≤100 mA/cm2），突破了这类电池快充技术瓶颈。相关成果4月26日发表于《自然》。《科学》认为“这个工作是一项令人振奋的进展，是液流电池隔膜领域一直期待的重大进展”。

新技术可“零碳”制造醋酸

华中科技大学教授庞元杰领衔的科研团队历时4年研究，通过电催化二氧化碳还原技术，实现了醋酸的“零碳”制造。据介绍，利用该技术，不仅醋酸这类羧酸类化学品，烃类、醇类等重要化学品也有望实现“零碳”制造，让二氧化碳在医药、燃料、化工原料的生产过程中得到更广泛的应用。此外，该技术可以将太阳能发电板发出的电能转换为便于储存的燃料化学能，再将燃料化学能有序释放，实时满足生活和生产中的各种用能需求。同时，利用该技术还可以进行乙醇（酒精）的生产，从而摆脱对以农作物为原料生产乙醇的依赖，使乙醇能够更大范围应用于清洁能源。相关成果5月3日发表于《自然》。

有机小分子催化实现高效氯碱反应

氯碱化工在工业生活和工业化学品中起着主要作用，如生产消毒剂、氯气等。而在制氯过程中，氯碱工业效率会受阳极上析氯反应（CER）的催化性能的影响。起初，CER中应用的阳极是石墨，成本非常低，但选择性和耐用性比较差。经过多次演变，科学家提出了形稳阳极（DSA），表现出几乎100%的选择性以及超高的长达10余年的耐用性。

经过长时间的探索和努力，清华大学化学系王定胜副教授、李亚栋院士团队发现了一种简单有效的含有酰胺基团的有机小分子催化剂，在二氧化碳的活化作用下，活性显著提高，可以实现媲美工业DSA的电极活性以及选择性。并且，虽然其稳定性不如DSA，但在工业条件下仍然展现了相对可靠的稳定性与持续产出的能力。相关成果5月18日发表于《自然》。

弹性铁电材料填补领域空白

8月4日，《科学》杂志刊登了中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员李润伟和胡本林的科研成果，他们率先提出“弹性铁电”的新概念，首创了一种在高弹性形变下具有良好铁电性的材料，攻克了传统铁电材料不具有大弹性变形能力的难题。

研究团队巧妙提出用“微交联法”制备弹性铁电材料，即用微量的链状聚合物将非晶高分子链交联起来，形成具有弹性的网状结构。通过精确控制交联剂用量，在确保材料保持良好铁电性的同时，又具有高弹性形变能力，在拉伸到原来长度的1.5倍乃至2倍以上后，铁电性仍然保持稳定。《科学》杂志同期发表专栏评述文章，认为该工作在铁电材料发展史上具有突破性意义，开启了“弹性铁电”的新方向。

智能高分子材料研究获进展

智能高分子材料可在光、电、磁、热等环境条件变化时作出响应，发生形状或者物理性质的改变，在诸如微创手术器械与航空航天自展开结构等高精尖应用中展现出广阔前景。然而受人体或太空环境所限，激发变形所需的外部刺激时常难以实现，这成为限制该材料实际应用的主要瓶颈。

浙江大学化工学院教授谢涛与赵骞团队合成了热致相分离水凝胶，利用其内部水分的扩散实现了无须刺激的定时自发变形，如同给材料安装了“定时器”，颠覆了智能材料一直以来的刺激响应触发方式。研究阐明了该类变形行为的机理及调控方法，并结合4D打印技术初步展现了其用作医疗手术器械的独特潜力。相关研究9月13日发表于《自然》。

我国首个自主研发的地球系统模型宣布开源

11月17日，中国科学院大气物理研究所发布了我国首个具有自主知识产权的“完整”地球系统数值模型，并宣布释放其源代码，标志着我国地球系统数值模型的发展开启协同开发、合作共赢的新范式。

这套模型包含完整的气候系统和生态环境系统，集成了大气环流、海洋环流、陆面过程、海冰、气溶胶和大气化学、植被动力学、陆地生物地球化学和海洋生物地球化学等8个分系统模式，通过耦合器来实现地球各圈层间物质、能量的交换。基于这套模式系统完整的“数值模拟”，可探索和理解气候与环境演变的规律，研究多圈层相互作用机理。

科学家重新定义玉米起源

12月1日，《科学》在线发表华中农业大学严建兵团队与美国加州大学戴维斯分校杰弗里·罗斯-伊巴拉团队的合作研究论文。该研究提出了一个全新的玉米起源模型，发现两种完全不同的大刍草——小颖大刍草亚种和墨西哥高原大刍草亚种是现代玉米的“两个祖先”，修正了玉米单一起源于小颖大刍草亚种的假说。同时证明了墨西哥高原大刍草亚种对现代玉米表型变异的重要贡献。

此次中外学者联合研究首次提出了“二次起源”假说。联合研究团队分析了大量大刍草和现代玉米（包括栽培玉米和农家种）以及古玉米基因组数据，证明了墨西哥高原大刍草亚种为现代玉米的第二祖先。

据介绍，该研究成果为理解人为机制对作物驯化起源的影响提供了良好范例，并为利用野生资源进行作物遗传改良奠定了重要理论基础。

（本版图片来源于相关单位）