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實現科技高水平自立自強 中科院2021年度科技創新亮點成果發布
2022年01月14日 08:38:13
來源：化工儀器網 作者：羊舌木 點擊量：8540
1月11日，經過中國科學院有關職能部門和專家推薦，以及同時參考廣大網民在亮點工作篩選活動中的網絡投票意見，中科院在網站上正式發布了2021年度科技創新亮點成果。
【化工儀器網 時事熱點】1月11日，經過中國科學院有關職能部門和專家推薦，以及同時參考廣大網民在亮點工作篩選活動中的網絡投票意見，中科院在網站上正式發布了2021年度科技創新亮點成果。
科技創新能力已經越來越成為綜合國力競爭的決定性因素。至今為止，中科院評選年度科技創新亮點成果已有5年，這些年，中科院在社會各界的大力支持以及全院科研人員的共同努力之下，科技力量不斷強化，重大科技成果不斷產出，并持續通過成果轉移轉化服務國民經濟主戰場。
今年，中科院所整理的年度科技創新亮點成果共有14項，其中包括“低溫制冷研究方面取得重要進展”“中國‘人造太陽’實現1.2億度101秒等離子體運行”“自研無人潛水器成功用于深淵極地科考”“探索極端宇宙取得重要突破”“成功證明凱勒幾何兩大核心猜想”“從二氧化碳到淀粉的人工合成研究取得原創性突破”“保護性耕作技術‘梨樹模式’支撐東北黑土保護”等成果，項目成果涉及范圍廣泛，囊括了我國目前需要發展的各行各業。
低溫制冷研究方面取得重要進展
2021年4月，由中國科學院理化技術研究所、物理研究所承擔的國家重大科研裝備研制項目“液氮到超流氦溫區大型低溫制冷系統研制”通過驗收及成果鑒定，至此，我國已具備能夠研制出液氦溫度(零下269℃)千瓦級和超流氦溫度(零下271℃)百瓦級大型低溫制冷裝備的能力，并且打破了發達國家在此方面的技術壟斷，使我國大型液氦到超流氦溫區低溫制冷技術進入國際先行行列之中。
氦這種氣體會在-269℃會成為液體，并且達到-271℃時就會成為超流氦，流阻變為零。液氦和超流氦在現代工業、能源以及科學研究中有著非常重要的作用，比如電子對撞機等大型科研設備的關鍵部分是需要‘泡’入其中去使用。制備作為能源、資源或是能夠大規模去使用的液氦或是超流氦卻并不容易，不僅要保證千瓦級、百瓦級的連續穩定工作，同時在溫度到達-269℃之后，溫度每下降1℃或功率都要對相關系統進行重新設計，并且關鍵部件也要升級換型。
經過五年多的拼搏奮斗，中科院理化所團隊在液氫溫度20K(-253℃)制冷機的基礎上，自主研制出了技術指標為2500W@4.5K和500W@2K的大型氦制冷機。該項創新成果意味著在液氦溫度4.2K，即-269℃能夠提供數千瓦制冷量，在超流氦溫度2K，即-271℃能夠提供數百瓦制冷量的大型低溫制冷機。
項目取得了一系列核心技術的突破，并且在應用和成果轉化方面也取得重要進展，同時，中科院理化所在這一系統的研制過程中，創造性地采用了“邊研究、邊應用、邊轉化”的發展模式。這一項目的成功，還帶動了我國高端氦螺桿壓縮機、低溫換熱器和低溫閥門等行業的快速發展，提高了一批高科技制造企業的核心競爭力。目前，百瓦級大型制冷機成功應用于包括寧夏鹽池液化天然氣閃蒸氣提氦項目、中科院高能物理研究所超導磁體測試平臺，以及出口應用于韓國核聚變大科學裝置(KSTAR)等，得到了用戶廣泛認可，支持了相關行業的發展。
ADS超導直線加速器樣機實現百千瓦高功率連續束流穩定運行
中國科學院近代物理研究所堅持自主創新，經過十年科技攻關成功研制了ADS超導直線加速器樣機(設計能量20兆電子伏特)，并在國際上首次實現了10毫安連續波質子束加速和百千瓦、百小時穩定運行，最高束流功率達205千瓦，通過了專家測試。測試期間供束可用性超過93%。
加速器驅動核能系統(ADS)是核廢料嬗變處理、稀有同位素生產、高通量中子源等國家重大戰略需求的核心技術，可高效解決核電安全、清潔、可持續發展所面臨的核燃料循環利用和核廢料安全處理問題。
該裝置是國際上首個實現百千瓦功率的超導直線加速器，可作為用戶裝置滿足核物理、材料輻照和同位素制備等方面對百千瓦級高功率質子束流的迫切需求，同時這一工作將連續波束流強度較原有世界最好指標提高近5倍，確立了我國在該領域的領先優勢，也標志著我國科學家推動國際強流質子超導直線加速器實質性進入10毫安連續波穩定運行時代。這是自上世紀八十年代ADS概念提出以來，“粒子束大炮”流強首次達到可工業化應用的指標，將推動ADS概念從夢想走進現實。
實現單分子多維度內稟參量精密測量
在國家重點研發計劃“納米科技”重點專項支持下，中國科學技術大學單分子科學團隊采用融合STM、AFM、TERS等掃描探針技術策略，在單化學鍵精度上實現了單分子多重特異性的綜合表現，發展了STM-AFM-TERS聯用技術，突破了單一顯微成像技術的探測局限。團隊利用這一高分辨的綜合表征技術，以并五苯分子及其衍生物作為模型體系，結合電、力、光等不同相互作用，實現了對電子態、化學鍵結構和振動態、化學反應等多維度內稟參量的精密測量。
精確測定分子的化學結構、識別其化學物種一直是表面科學的核心問題，即便是在單個分子層次上，分子結構、電子態及其激發態、化學鍵振動、反應動力學行為等多維度的內稟屬性也表現出顯著的特異性。分子多維度內稟參量的精密測量一直是一個極具挑戰性的前沿問題。
該實驗結果表明，納腔等離激元激發是導致特定吸附構型下C—H鍵選擇性斷裂的原因，闡明了Ag(110)表面吸附的并五苯分子轉化為不同衍生物的機理。此外通過集成高靈敏度的單光子計數器，把拉曼光譜的實空間成像速度提高了2個數量級，成功地實現了并五苯分子化學反應前后的動態跟蹤與測量。結合理論計算，解釋了分子化學反應過程的機理，驗證了實驗觀測結果。
這是首次使用現代尖端技術聯合來確定表面物種的結構和化學異質性，這一融合多維度表征技術方法有望為表面催化、表面合成和二維材料中的化學結構與物種識別以及構效關系的構建提供可行的解決方案，未來可廣泛應用于研究單個化學鍵極限的表面化學和多相催化等領域。
(來源：中國科學院、中國科技網、科技日報)
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