科技强国彰显力量—— 2022年中国十大科技新闻盘点

◎本刊综合

2022年底，由科技日报社主办、部分两院院士和媒体人士共同评选出的2022年国内十大科技新闻揭晓。它们分别是：首次制成栅极长度最小的晶体管；二氧化碳“变”葡萄糖和脂肪酸；“中国天眼”发现首例持续活跃重复快速射电暴；第三艘航空母舰福建舰下水；稳态强磁场刷新世界纪录；首次发现月球新矿物“嫦娥石”；“夸父一号”开启太阳探测之旅；二十大报告专章部署教育科技人才；中国空间站历史性完成“合体”；云南培育出多年生水稻品种。

过去的一年，在广大科技工作者的共同努力下，中国科技事业硕果累累。下面就让我们一起去探访这些成果背后的故事。

首次制成栅极长度最小的晶体管

晶体管是芯片的核心元器件，更小的栅极尺寸能让芯片上集成更多的晶体管，并提升性能。

过去几十年，晶体管的栅极尺寸不断微缩。随着晶体管的物理尺寸进入纳米尺度，电子迁移率降低、静态功耗增大等短沟道效应越来越严重。因此，新结构和新材料的开发迫在眉睫。

为进一步突破1纳米以下栅长晶体管的瓶颈，清华大学集成电路学院的团队巧妙利用石墨烯薄膜作为栅极，通过石墨烯侧向电场来控制垂直的二硫化钼沟道的开关，首次制备出亚1纳米栅长晶体管。

图1 亚1纳米栅长晶体管示意图（图/清华大学官网）

知识贴士：1965年，英特尔公司创始人之一戈登·摩尔提出，集成电路芯片上可容纳的晶体管数目，每隔18～24个月便会增加一倍，微处理器的性能提高一倍，或价格下降一半。这在集成电路领域被称为“摩尔定律”。清华大学集成电路学院的团队进一步突破了1纳米以下栅长晶体管的瓶颈，是人类向摩尔定律的极限发起的又一次挑战。

二氧化碳“变”葡萄糖和脂肪酸

葡萄糖和油脂是重要的粮食成分。长期以来，通过催化过程将二氧化碳和水转化为葡萄糖或油脂，只有农作物种植这一条路径。

2022年，电子科技大学夏川课题组、中国科学院深圳先进技术研究院于涛课题组和中国科学技术大学曾杰课题组共同创建了一种二氧化碳转化新路径，通过电催化与生物合成相结合，成功以二氧化碳和水为原料合成了葡萄糖和脂肪酸，为人工和半人工合成“粮食”提供了新方法。2022年4月28日，该项成果以封面文章的形式发表在《自然·催化》杂志上。

知识贴士：将二氧化碳人工转化为高附加值化合物，是科技界持续攻关的重要领域。我国科学家此前已在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的人工合成，这一成果入选了2021年度中国生命科学十大进展。

“中国天眼”发现首例持续活跃重复快速射电暴

快速射电暴（FRB）是宇宙中最明亮的射电爆发现象，在一毫秒的时间内能释放出太阳大约一整年才能辐射出的能量。自2007年被发现以来，快速射电暴一直是天文学最前沿的研究方向之一，但其物理起源、辐射机制和周围环境等至今尚不明晰。

2019年，我国研究人员在系统处理FAST“多科学目标同时巡天”数据时发现，当年5月20日的数据存在重复的高色散脉冲。这一新的快速射电暴就是FRB 20190520B。

在后续观测中，研究人员发现FRB 20190520B并不像其他快速射电暴那样闪耀一次便消失了，而是持续活跃，一直在闪耀。为了找到它的宿主星系，研究人员组织了多台国际设备天地协同观测，成功将FRB 20190520B定位于一个距离我们30亿光年的贫金属矮星系。

图2 “中国天眼”（FAST）全景

知识贴士：自2020年通过国家验收以来，“中国天眼”的运行效率和质量不断提高，年观测时长超过5300小时，取得了一批重要科研成果。除了发现快速射电暴，我国科学家还利用“中国天眼”为解决恒星形成三大经典问题之一的“磁通量问题”提供了重要的观测证据。

第三艘航空母舰福建舰下水

2022年6月17日上午，我国第三艘航空母舰——福建舰在中国船舶集团有限公司江南造船厂举行了下水命名仪式。

福建舰是中国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰，采用平直通长飞行甲板，配置电磁弹射和阻拦装置，满载排水量8万余吨。

知识贴士：相比辽宁舰和山东舰采用的滑跃甲板，福建舰在外观上的一个明显改进是采用了平直通长飞行甲板。平直通长飞行甲板的优势是能停放更多的舰载机。

稳态强磁场刷新世界纪录

稳态强磁场是物质科学研究需要的一种极端实验条件，是推动重大科学发现的利器。

2022年8月，由中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心研制的稳态强磁场实验装置，产生了45.22万高斯的稳态强磁场，刷新了同类型磁体保持了近23年的世界纪录，成为我国科学实验极端条件建设乃至世界强磁场技术发展的重要里程碑。

知识贴士：稳态强磁场实验装置是国家发改委“十一五”期间立项的国家重大科技基础设施，2017年通过国家验收并正式投入运行，使我国成为美国、法国、荷兰、日本之后第五个拥有稳态强磁场的国家。

图3 稳态强磁场实验装置混合磁体（图/中科院合肥研究院）

首次发现月球新矿物“嫦娥石”

2022年9月9日，国家航天局、国家原子能机构联合宣布，中国科学家首次在月球上发现新矿物，这种新矿物被命名为“嫦娥石”。

“嫦娥石”是我国发现的首种月球新矿物，也是人类发现的第六种月球新矿物。它呈微小柱状，颗粒大小为2～30微米，是在嫦娥五号月球样品的玄武岩碎屑中发现的，是一种新的磷酸盐矿物，属于陨磷钠镁钙石族。

图4 “嫦娥石”理想晶体图（图/中核集团核地研院）

知识贴士：“嫦娥石”是人类发现的第六种月球新矿物，你知道其他五种月球新矿物是什么吗？它们分别是月海玄武岩、苏长岩、富铝斜岩、月球角砾石陨石、氦-3。

“夸父一号”开启太阳探测之旅

图5 “夸父一号”示意图（图/卫星研制团队）

2022年10月9日，我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”在酒泉卫星发射中心发射升空，正式开启对太阳的探测之旅。

该卫星的科学目标瞄准“一磁两暴”，即同时观测太阳磁场和太阳上两类最剧烈的爆发现象——耀斑和日冕物质抛射，研究它们的形成、演化、相互作用和彼此关联，同时为空间天气预报提供支持。

知识贴士：2021年10月，我国发射了国内首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”。同为探日卫星，“夸父一号”和“羲和号”的不同之处在于，“羲和号”是我国探日工程的“探路者”，高时间分辨地获取全日面Hα光谱扫描成像、观测和研究色球动力学是其主要特色。而“夸父一号”全称为先进天基太阳天文台，它是我国第一颗综合性太阳探测专用卫星。

二十大报告专章部署教育科技人才

2022年10月16日，党的二十大在北京胜利召开。

党的二十大报告用一整个章节专门对“实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑”作出了重大部署。报告指出，教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势。

知识贴士：当前，新一轮科技革命和产业变革正在加速重构全球创新版图、重塑全球经济结构。科技创新成为百年变局中的关键变量。为此，党的十八大提出实施创新驱动发展战略，党的十九大提出创新是引领发展的第一动力，党的二十大则提出实现高水平科技自立自强，这体现了党中央对科技创新工作一以贯之的高度重视。

中国空间站历史性完成“合体”

2022年10月31日，中国天宫空间站的第二个科学实验模块——梦天实验舱成功发射；2022年11月1日，梦天实验舱与之前发射的天和核心舱完成精准对接；2022年11月3日，梦天实验舱完成转位，与天和核心舱、问天实验舱形成“T”字构型。中国空间站历史性地完成“合体”。

建设中国天宫空间站的主要目的是建成水平先进的国家太空实验室，为科学服务，产出重大科技成果。科学家计划利用“梦天”在10年内完成1000多次科学实验。

图6 2022年11月3日，梦天实验舱完成转位，与天和核心舱、问天实验舱形成“T”字构型（图/中国载人航天）

知识贴士：梦天实验舱是中国空间站上载荷支持能力最强的舱段，舱内配置了13个标准载荷机柜，主要面向微重力科学研究，可支持流体物理、材料科学、燃烧科学、基础物理以及航天技术试验等多学科方向研究。同时，舱外还配置了37个载荷安装工位，特别是载荷舱上配置了2块可以在轨展开的暴露载荷实验平台和1个固定式暴露平台，从而可以进行更加彻底的“太空环境”实验。

云南培育出多年生水稻品种

乔木类植物的生长都是多年连续的，比如果树会一年又一年地结出果实。而小麦、玉米、水稻等大部分农作物都是一年生的，从种植到收获只有几个月的时间，下一茬的种植还需要重复这一过程。

云南大学的研究团队通过创新，可能让水稻成为多年生作物，实现栽种一次，多季收割。相关研究成果于2022年11月7日发表在《自然·可持续发展》杂志上。

研究团队利用多年生野生水稻与一年生栽培水稻进行杂交，经过多次自交筛选培育出多年生水稻品系，最终3个水稻品种通过国家审定。

图7 多年生水稻试验田（图/新华社发）

知识贴士：据悉，多年生水稻可跳过育秧和栽种等耕作环节，总体上节约一半的生产投入。而且，种植多年生水稻能改善耕层土壤结构，增加土壤有机质含量，对环境十分友好。