中国科学院合肥物质科学研究院等离子物理研究所日前宣布,我国的全超导托卡马克核聚变实验装置(中文名为东方超环,简称EAST)在全球首次实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行,创造了新的世界纪录,为人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。
EAST是高11米、直径4米、重达400吨的大科学装置,是我国第四代核聚变实验装置。EAST的建设目标是对受控核聚变相关的前沿物理问题开展探索性实验研究,为未来稳态、安全、高效的先进商业聚变堆提供物理和工程技术基础。由于核聚变的反应原理跟太阳类似,所以也被称为“人造太阳”。经过多年研究,科研人员成功攻克了一批国际共性难题,在世界上首次实现了5000万度等离子体,持续放电101.2秒的高约束运行,实现了从60秒到百秒量级的跨域。这一里程碑性的重要突破,表明我国磁约束聚变研究在稳态运行的物理和工程方面将继续引领国际前沿,对国际热核聚变试验堆(ITER)和未来中国聚变工程试验堆(CFETR)建设和运行具有重大的科学意义。
我国发射首颗X射线天文卫星
6月15日,我国首颗硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”在酒泉卫星发射中心成功升空,实现了我国在空间高能天体物理领域由地面观测向天地联合观测的跨越,填补了国内空间X射线探测卫星的一大空白。该卫星工程由国防科工局牵头组织实施,经中科院、中国空间技术研究院等多单位联合技术研发。
此次升空的“慧眼”将实现1?250千电子伏特能区的X射线巡天,用于研究黑洞、脉冲星及伽马射线暴,发现新天体或已知天体的新活动。与以往发射的中国卫星不同,其携带了高能、中能和低能3种望远镜,可满足X射线探测的全面覆盖。不同于欧美的编码孔径成像技术,“慧眼”采用了直接解调的方法反演成像技术,充分地利用数据中有关测量对象和测量仪器信息,同样的数据经直接解调的方法可以得到比传统方法更加优质的反演结果。此外,其配备的专属“太空信使”——数据传输分系统,将硬X射线望远镜搜集到的数据,实时传输到数据记录系统或通过无线方式传输到地面接收站,解决了以往卫星设备“关机重启”造成的数据中断难题。
中国计算机科学论文占全球23%
7月11日,中欧信息自动化与应用数学联合实验室20周年庆祝会议在中国科学院自动化研究所举行。会上对外发布了《中国20年科研领域的指数增长》报告,其中提到,2017年中国在计算机领域科学论文占全球的份额达23%,而这一比例在1997年则低于2%,相当于20年增长了10倍之多。
根据报告,截至2013年,中国在全球科学论文所占份额最多的是工程学,高达34.8%,其次是化学学科24.5%。而在2007~2013年间,所占份额增长速度最快的是计算机科学,增速达到25.1%。在全球有影响力的科学论文中,2003年美国所占份额为26.8%、欧洲为31.0%、日本7.8%、中国为6.4%,这个比例到了2013年则发生了一些变化,美国所占份额变为18.8%、欧洲为25.4%、中国则为18.2%,超过了日本的4.7%。这10年间,中国产出有影响力科学论文的增长速度超过了美国、欧洲国家、日本和韩国,达到18.9%。
中科院揭示哺乳动物胚胎染色体3D结构重编程规律
中科院北京基因组所刘江团队和上海科技大学黄行许团队合作,揭示了哺乳动物成熟精子和卵子染色体3D结构以及在早期胚胎发育过程中染色体结构的重编程变化,相关成果已于日前发表在《细胞》杂志上。
哺乳动物配子和早期胚胎的数量非常有限,因此研究团队首先解决了使用少量细胞建立3D染色体结构图谱的难题,获得了小鼠精子、卵子和早期胚胎的高分辨率染色体高级结构图谱。研究人员进一步发现,成熟的卵子没有拓扑结构域,而在精子中普遍存在超远程染色体的相互作用。受精卵和2细胞时期胚胎中染色体高级结构几乎不存在,随着发育的进行,染色体高级结构逐渐建立起来。并且,染色体高级结构的建立不依赖于受精卵基因组转录的激活,而是依赖于基因组的复制。此外,该研究还首次发现染色体的高级结构与DNA甲基化的关联,并且发现早期发育的DNA去甲基化也与染色体的高级结构相关。该研究为深入了解哺乳动物如何从受精卵发育成一个多功能个体打下了重要基础,为人们认识早期胚胎中真实的3D基因组结构做了良好铺垫,哺乳细胞早期胚胎发育高分辨率染色体高级结构图谱数据将为表观遗传、生物信息研究领域提供宝贵的资源,帮助揭示胚胎发育的奥秘。
中国制造永动力“彩虹”无人机
2017年5月,中国最大的无人机——“彩虹”太阳能无人机的首次试飞成功,填补了我国无人机在临近空间领域的一项空白,使我国成为继美国和英国之后第三个掌握临近空间太阳能无人机技术的国家。
“彩虹”太阳能无人机是中国航天科技集团公司第十一研究院自主研发的新型太阳能无人机,其核心关键技术和设备已经全部实现了国产化。从外形看,它属于大型无人机,翼展大约45米,相当于25辆小轿车并列排放的宽度,飞行高度达到了2万米,相当于将48个天津电视塔叠放的总高,安装有8个发动机,机翼上方基本上全部覆盖了太阳能电池板。据专家分析称,“彩虹”太阳能无人机目前从重量和尺度来讲处于世界第二位,由于不携带燃料,自我吸收能量,因此理论上具有无限航时。在能源系统和技术性的基础上,可以操作超长航时飞行,现有机型可飞行十几天,未来将有可能实现飞行几个月,甚至几年。
中德成功制备新型人工反铁磁体
中国科学技术大学与中科院合肥物质科学研究院强磁场科学中心双聘研究员吴文彬带领课题组在氧化物自旋电子学研究领域取得重大突破:首次制备基于全氧化物外延体系的人工反铁磁体,并观察到随外加磁场清晰的具有层分辨的分步磁化翻转模式。相关成果已日前发表于《科学》杂志。
吴文斌团队在制备的反铁磁体中发现了清晰的反铁磁层间交换耦合效应,首次观察到表层和内部各磁性层分步磁化翻转模式,给出了耦合强度随各层厚度及温度的变化规律,以及可能的耦合机制。德国尤利希研究中心研究员苏夷希利用慕尼黑的高通量中子反应堆和相关的高灵敏度中子谱仪测试,证实了这个全氧化物外延体系的人工反铁磁体存在的反铁磁耦合态。以上工作对氧化物自旋电子学的发展将起到重要的推动作用,同时也为深入探索功能氧化物界面提供了新的平台和思路。该项研究受到国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划以及合肥大科学中心的资助。
我国清洁能源汽車或将进入快速发展期
近日,“2017中国清洁能源汽车高峰论坛”以“绿色发展与清洁能源汽车未来”为年度主题召开。与会专家深度分析了我国汽车行业的发展现状与未来趋势后指出,在节能与新能源汽车产业发展规划等一系列政策以及相关标准法规引领和推动下,我国新能源汽车即将进入发展新阶段。
清洁能源汽车长期以来备受关注,其对持续推进节能减排健康可持续发展有着重要意义。当前我国新能源汽车全产业链投资显现热潮,政策体系的日趋完善将促进新能源汽车向质量效益型转变。国际能源署预测,2020年以后电动汽车市场将会提速,2030年以后燃料电池汽车也会形成一定规模,混合动力将成为传统燃油与天然气汽车的主要节能措施。以此结合,我国也将逐步提升混合动力、天然气、甲醇等清洁能源的开发利用,实现多种技术路线的并驾齐驱,加快加大国内多产业趋势向低碳化、清洁化的转型升级。
科学中国人2017年8期