科技強國彰顯力量
—— 2022年中國十大科技新聞盤點

◎本刊綜合

2022年底，由科技日報社主辦、部分兩院院士和媒體人士共同評選出的2022年國內十大科技新聞揭曉。它們分別是：首次制成柵極長度最小的晶體管；二氧化碳“變”葡萄糖和脂肪酸；“中國天眼”發現首例持續活躍重復快速射電暴；第三艘航空母艦福建艦下水；穩態強磁場刷新世界紀錄；首次發現月球新礦物“嫦娥石”；“夸父一號”開啟太陽探測之旅；二十大報告專章部署教育科技人才；中國空間站歷史性完成“合體”；云南培育出多年生水稻品種。

過去的一年，在廣大科技工作者的共同努力下，中國科技事業碩果累累。下面就讓我們一起去探訪這些成果背后的故事。

首次制成柵極長度最小的晶體管

晶體管是芯片的核心元器件，更小的柵極尺寸能讓芯片上集成更多的晶體管，并提升性能。

過去幾十年，晶體管的柵極尺寸不斷微縮。隨著晶體管的物理尺寸進入納米尺度，電子遷移率降低、靜態功耗增大等短溝道效應越來越嚴重。因此，新結構和新材料的開發迫在眉睫。

為進一步突破1納米以下柵長晶體管的瓶頸，清華大學集成電路學院的團隊巧妙利用石墨烯薄膜作為柵極，通過石墨烯側向電場來控制垂直的二硫化鉬溝道的開關，首次制備出亞1納米柵長晶體管。

圖1 亞1納米柵長晶體管示意圖（圖/清華大學官網）

知識貼士：1965年，英特爾公司創始人之一戈登·摩爾提出，集成電路芯片上可容納的晶體管數目，每隔18～24個月便會增加一倍，微處理器的性能提高一倍，或價格下降一半。這在集成電路領域被稱為“摩爾定律”。清華大學集成電路學院的團隊進一步突破了1納米以下柵長晶體管的瓶頸，是人類向摩爾定律的極限發起的又一次挑戰。

二氧化碳“變”葡萄糖和脂肪酸

葡萄糖和油脂是重要的糧食成分。長期以來，通過催化過程將二氧化碳和水轉化為葡萄糖或油脂，只有農作物種植這一條路徑。

2022年，電子科技大學夏川課題組、中國科學院深圳先進技術研究院于濤課題組和中國科學技術大學曾杰課題組共同創建了一種二氧化碳轉化新路徑，通過電催化與生物合成相結合，成功以二氧化碳和水為原料合成了葡萄糖和脂肪酸，為人工和半人工合成“糧食”提供了新方法。2022年4月28日，該項成果以封面文章的形式發表在《自然·催化》雜志上。

知識貼士：將二氧化碳人工轉化為高附加值化合物，是科技界持續攻關的重要領域。我國科學家此前已在國際上首次實現了二氧化碳到淀粉的人工合成，這一成果入選了2021年度中國生命科學十大進展。

“中國天眼”發現首例持續活躍重復快速射電暴

快速射電暴（FRB）是宇宙中最明亮的射電爆發現象，在一毫秒的時間內能釋放出太陽大約一整年才能輻射出的能量。自2007年被發現以來，快速射電暴一直是天文學最前沿的研究方向之一，但其物理起源、輻射機制和周圍環境等至今尚不明晰。

2019年，我國研究人員在系統處理FAST“多科學目標同時巡天”數據時發現，當年5月20日的數據存在重復的高色散脈沖。這一新的快速射電暴就是FRB 20190520B。

在后續觀測中，研究人員發現FRB 20190520B并不像其他快速射電暴那樣閃耀一次便消失了，而是持續活躍，一直在閃耀。為了找到它的宿主星系，研究人員組織了多臺國際設備天地協同觀測，成功將FRB 20190520B定位于一個距離我們30億光年的貧金屬矮星系。

圖2 “中國天眼”（FAST）全景

知識貼士：自2020年通過國家驗收以來，“中國天眼”的運行效率和質量不斷提高，年觀測時長超過5300小時，取得了一批重要科研成果。除了發現快速射電暴，我國科學家還利用“中國天眼”為解決恒星形成三大經典問題之一的“磁通量問題”提供了重要的觀測證據。

第三艘航空母艦福建艦下水

2022年6月17日上午，我國第三艘航空母艦——福建艦在中國船舶集團有限公司江南造船廠舉行了下水命名儀式。

福建艦是中國完全自主設計建造的首艘彈射型航空母艦，采用平直通長飛行甲板，配置電磁彈射和阻攔裝置，滿載排水量8萬余噸。

知識貼士：相比遼寧艦和山東艦采用的滑躍甲板，福建艦在外觀上的一個明顯改進是采用了平直通長飛行甲板。平直通長飛行甲板的優勢是能停放更多的艦載機。

穩態強磁場刷新世界紀錄

穩態強磁場是物質科學研究需要的一種極端實驗條件，是推動重大科學發現的利器。

2022年8月，由中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心研制的穩態強磁場實驗裝置，產生了45.22萬高斯的穩態強磁場，刷新了同類型磁體保持了近23年的世界紀錄，成為我國科學實驗極端條件建設乃至世界強磁場技術發展的重要里程碑。

知識貼士：穩態強磁場實驗裝置是國家發改委“十一五”期間立項的國家重大科技基礎設施，2017年通過國家驗收并正式投入運行，使我國成為美國、法國、荷蘭、日本之后第五個擁有穩態強磁場的國家。

圖3 穩態強磁場實驗裝置混合磁體（圖/中科院合肥研究院）

首次發現月球新礦物“嫦娥石”

2022年9月9日，國家航天局、國家原子能機構聯合宣布，中國科學家首次在月球上發現新礦物，這種新礦物被命名為“嫦娥石”。

“嫦娥石”是我國發現的首種月球新礦物，也是人類發現的第六種月球新礦物。它呈微小柱狀，顆粒大小為2～30微米，是在嫦娥五號月球樣品的玄武巖碎屑中發現的，是一種新的磷酸鹽礦物，屬于隕磷鈉鎂鈣石族。

圖4 “嫦娥石”理想晶體圖（圖/中核集團核地研院）

知識貼士：“嫦娥石”是人類發現的第六種月球新礦物，你知道其他五種月球新礦物是什么嗎？它們分別是月海玄武巖、蘇長巖、富鋁斜巖、月球角礫石隕石、氦-3。

“夸父一號”開啟太陽探測之旅

圖5 “夸父一號”示意圖（圖/衛星研制團隊）

2022年10月9日，我國綜合性太陽探測衛星“夸父一號”在酒泉衛星發射中心發射升空，正式開啟對太陽的探測之旅。

該衛星的科學目標瞄準“一磁兩暴”，即同時觀測太陽磁場和太陽上兩類最劇烈的爆發現象——耀斑和日冕物質拋射，研究它們的形成、演化、相互作用和彼此關聯，同時為空間天氣預報提供支持。

知識貼士：2021年10月，我國發射了國內首顆太陽探測科學技術試驗衛星“羲和號”。同為探日衛星，“夸父一號”和“羲和號”的不同之處在于，“羲和號”是我國探日工程的“探路者”，高時間分辨地獲取全日面Hα光譜掃描成像、觀測和研究色球動力學是其主要特色。而“夸父一號”全稱為先進天基太陽天文臺，它是我國第一顆綜合性太陽探測專用衛星。

二十大報告專章部署教育科技人才

2022年10月16日，黨的二十大在北京勝利召開。

黨的二十大報告用一整個章節專門對“實施科教興國戰略，強化現代化建設人才支撐”作出了重大部署。報告指出，教育、科技、人才是全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰略性支撐。必須堅持科技是第一生產力、人才是第一資源、創新是第一動力，深入實施科教興國戰略、人才強國戰略、創新驅動發展戰略，開辟發展新領域新賽道，不斷塑造發展新動能新優勢。

知識貼士：當前，新一輪科技革命和產業變革正在加速重構全球創新版圖、重塑全球經濟結構。科技創新成為百年變局中的關鍵變量。為此，黨的十八大提出實施創新驅動發展戰略，黨的十九大提出創新是引領發展的第一動力，黨的二十大則提出實現高水平科技自立自強，這體現了黨中央對科技創新工作一以貫之的高度重視。

中國空間站歷史性完成“合體”

2022年10月31日，中國天宮空間站的第二個科學實驗模塊——夢天實驗艙成功發射；2022年11月1日，夢天實驗艙與之前發射的天和核心艙完成精準對接；2022年11月3日，夢天實驗艙完成轉位，與天和核心艙、問天實驗艙形成“T”字構型。中國空間站歷史性地完成“合體”。

建設中國天宮空間站的主要目的是建成水平先進的國家太空實驗室，為科學服務，產出重大科技成果。科學家計劃利用“夢天”在10年內完成1000多次科學實驗。

圖6 2022年11月3日，夢天實驗艙完成轉位，與天和核心艙、問天實驗艙形成“T”字構型（圖/中國載人航天）

知識貼士：夢天實驗艙是中國空間站上載荷支持能力最強的艙段，艙內配置了13個標準載荷機柜，主要面向微重力科學研究，可支持流體物理、材料科學、燃燒科學、基礎物理以及航天技術試驗等多學科方向研究。同時，艙外還配置了37個載荷安裝工位，特別是載荷艙上配置了2塊可以在軌展開的暴露載荷實驗平臺和1個固定式暴露平臺，從而可以進行更加徹底的“太空環境”實驗。

云南培育出多年生水稻品種

喬木類植物的生長都是多年連續的，比如果樹會一年又一年地結出果實。而小麥、玉米、水稻等大部分農作物都是一年生的，從種植到收獲只有幾個月的時間，下一茬的種植還需要重復這一過程。

云南大學的研究團隊通過創新，可能讓水稻成為多年生作物，實現栽種一次，多季收割。相關研究成果于2022年11月7日發表在《自然·可持續發展》雜志上。

研究團隊利用多年生野生水稻與一年生栽培水稻進行雜交，經過多次自交篩選培育出多年生水稻品系，最終3個水稻品種通過國家審定。

圖7 多年生水稻試驗田（圖/新華社發）

知識貼士：據悉，多年生水稻可跳過育秧和栽種等耕作環節，總體上節約一半的生產投入。而且，種植多年生水稻能改善耕層土壤結構，增加土壤有機質含量，對環境十分友好。