編者按：
匯聚中科院、工程院、醫(yī)科院、農(nóng)科院、985高校及新型研發(fā)機(jī)構(gòu)等近200家科研院所、單位發(fā)布的研究成果，通過多源動(dòng)態(tài)提取信息因子，按領(lǐng)域維度、期刊級(jí)別、創(chuàng)新載體、學(xué)者信息、時(shí)間梯度等多維度權(quán)重，經(jīng)人工智能計(jì)算分析，國(guó)際科技創(chuàng)新中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)開發(fā)了“科創(chuàng)熱榜”的推薦榜單。
基于國(guó)際科技創(chuàng)新中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)（www.ncsti.gov.cn）科創(chuàng)熱榜每日榜單形成的一周科技記憶，我們推出《一周前沿科技盤點(diǎn)》專欄。今天，我們?yōu)榇蠹規(guī)淼谌凇?/p>
這一周：新能源電池研發(fā)頻傳捷報(bào)，我們向著“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)又邁進(jìn)了一小步；受益于觀測(cè)手段的進(jìn)步，天文學(xué)家和材料學(xué)家分別在宏觀和微觀尺度上增進(jìn)了對(duì)世界運(yùn)行規(guī)律的認(rèn)知；幾個(gè)厚積薄發(fā)的院士團(tuán)隊(duì)在大氣物理研究、激光雷達(dá)研制等領(lǐng)域帶來了最新成果……
1、《Science》 利用亞納米線基有機(jī)凝膠鎖著易揮發(fā)有機(jī)分子
亞納米線有機(jī)凝膠的照片、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用
水凝膠已經(jīng)不新鮮，見過Q彈的汽油凝膠嗎？
什么作用力可以讓易揮發(fā)的汽油形成自支撐的彈性凝膠？
清華大學(xué)化學(xué)系王訓(xùn)團(tuán)隊(duì)，在室溫條件下制備出由磷鎢酸陰離子納米團(tuán)簇、堿土金屬離子為無機(jī)骨架的亞納米線，通過簡(jiǎn)單分散和靜置后，質(zhì)量百分比低至0.5%左右的亞納米線網(wǎng)絡(luò)，可以有效捕獲包含汽油、正辛烷、環(huán)己烷在內(nèi)的10多種揮發(fā)性有機(jī)液體，形成彈性凝膠。
區(qū)別于水凝膠的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，這種凝膠良好的機(jī)械性能來源于靜電力和范德華力導(dǎo)致的納米線纏結(jié)和亞納米線中的堿金屬離子、多酸團(tuán)簇及表面配體之間的多級(jí)相互作用，也來源于納米線和有機(jī)液體之間的強(qiáng)相互作用。
凝膠中的亞納米線可以多次回收利用，攤薄了成本，為這一技術(shù)的商業(yè)化落地提供了更大的可能性。
2、《自然-材料》 科學(xué)家首次揭示原子尺度下氣固液三相反應(yīng)路徑
液體池內(nèi)建立的固-液-氣反應(yīng)示意圖
要想在納米尺度追蹤單個(gè)顆粒及三相界面的演變，有兩個(gè)首要問題需要解決：一是觀測(cè)工具，二是建立合適的固-液-氣反應(yīng)模型。尤其前者，對(duì)技術(shù)條件的要求非常“硬核”。
一項(xiàng)原位液相透射電子顯微鏡最新技術(shù)，可以通過液體的輻射分解產(chǎn)生納米氣泡，并允許對(duì)液體中的動(dòng)態(tài)反應(yīng)進(jìn)行直接成像，為納米尺度的三相反應(yīng)觀測(cè)掃清了技術(shù)障礙。
近期，一個(gè)包含中科大、東南大學(xué)在內(nèi)的研究團(tuán)隊(duì)以溴化氫水溶液中氧氣氣泡刻蝕金納米棒作為反應(yīng)模型，經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，僅當(dāng)納米氣泡與固體之間的距離小于臨界尺寸（~1 nm）時(shí)，刻蝕速率才顯著提升（一個(gè)量級(jí)以上）；否則，刻蝕速率幾乎不變。
存在氧氣納米氣泡時(shí)金納米棒的刻蝕過程
團(tuán)隊(duì)利用分子動(dòng)力學(xué)首次在原子尺度揭示了完整的固-液-氣反應(yīng)路徑，該成果使?jié)穹涛g技術(shù)在刻蝕方向、尺寸的可控性大幅提升成為可能，并可發(fā)展為未來微納加工領(lǐng)域的新技術(shù)。
3、《先進(jìn)能源材料》 清華大學(xué)取得全固態(tài)鋰電池新進(jìn)展
研究成果作為《先進(jìn)能源材料》封面文章發(fā)表
安全問題，是懸在鋰電池頭上的達(dá)摩克利斯之劍。
全固態(tài)鋰離子電池采用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)有機(jī)液態(tài)電解液，有望從根本上解決電池的安全性，提升鋰電池循環(huán)壽命。然而，電解質(zhì)材料一直是制約其商業(yè)化落地的的重要因素。
清華大學(xué)南策文院士團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種可彎曲的、具備高鋰離子電導(dǎo)率的超薄復(fù)合固體電解質(zhì)膜，該薄型復(fù)合電解質(zhì)膜組裝的全固態(tài)電池在室溫下1.0 mA cm-2的電流密度下，1000次循環(huán)后的容量保持率為92%，即使在20000次循環(huán)后也有71%。
這是迄今為止報(bào)道中室溫下循環(huán)壽命最長(zhǎng)的全固態(tài)電池。此外，具有高承載量的軟包全固態(tài)電池的成功制備也證明了其在未來商業(yè)應(yīng)用中的潛力和可行性。
4、《自然-催化》 港科大研發(fā)全球最耐久的氫燃料電池
氫燃料電池是解決交通領(lǐng)域碳排放的一種可行方案，但是由于其催化劑常用材料——鉑，價(jià)高而且稀有，影響了氫燃料電池的商業(yè)化落地。
港科大邵敏華團(tuán)隊(duì)近日研發(fā)出一種降低鉑含量達(dá)八成的催化劑新配方。配方由原子分散的鉑、單原子鐵，以及鉑鐵合金納米粒子所組成，共有三個(gè)不同類型的活性中心參與催化作用，催化效果較鉑催化劑高出3.7倍。
團(tuán)隊(duì)的另一項(xiàng)測(cè)試亦顯示，氫燃料電池使用了新型混合催化劑后，即使持續(xù)運(yùn)作超過200小時(shí)，催化效果并沒有下降。團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)優(yōu)化該催化劑，以期早日應(yīng)用于氫燃料電池車及其他電化學(xué)能源產(chǎn)品。
5、《自然-天文學(xué)》 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)周期性吸積盤不穩(wěn)定性的證據(jù)
M87星系黑洞照片，讓“事件視界望遠(yuǎn)鏡”一戰(zhàn)成名，其分辨率已近乎地面VLBI陣列的極限，要想獲得更高分辨率，需要借助空間VLBI陣列。
一個(gè)上海天文臺(tái)參與的國(guó)際聯(lián)合團(tuán)隊(duì)利用空間VLBI，對(duì) NGC4258星系吸積盤脈澤進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)。NGC4258星系中央黑洞規(guī)模是銀河系中央黑洞的10倍，雖然不及M87星系黑洞，但勝在距離近。
觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，有脈澤輻射的云團(tuán)分布在一個(gè)半徑約為0.38光年的薄氣體盤構(gòu)成的吸積盤內(nèi)，隨氣體盤的旋轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)，當(dāng)含有水分子的氣團(tuán)漂移到射電噴流前面時(shí)，噴流提供了背景輸入光子，使得水分子受激放大而產(chǎn)生強(qiáng)大的水脈澤輻射。有意思的是，幾個(gè)脈澤氣體團(tuán)塊的速度呈現(xiàn)出有規(guī)律的差異，而且它們的速度和強(qiáng)度隨時(shí)間而變化。
團(tuán)隊(duì)研究認(rèn)為磁旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性是產(chǎn)生這些高密度區(qū)域的機(jī)制。MRI過程與造成徑向動(dòng)量轉(zhuǎn)移的粘滯和湍流相聯(lián)系，未來的研究將探索這種剪切不穩(wěn)定性如何促進(jìn)或驅(qū)動(dòng)黑洞吸積。
6、《氣候動(dòng)力學(xué)》 中亞春季土壤溫度影響東亞夏季氣候
中亞春季土壤溫度正異常影響中國(guó)東北地區(qū)夏季高溫的物理過程
大氣運(yùn)動(dòng)既存在蝴蝶效應(yīng)，也存在有跡可循的規(guī)律。大氣物理學(xué)家就像偵探一樣，從凌亂的現(xiàn)場(chǎng)痕跡中辨別草蛇灰線，鎖定氣候變化的先兆因子和內(nèi)在規(guī)律。
中科院大氣物理研究所張井勇團(tuán)隊(duì)在東亞尤其是東北地區(qū)夏季氣候異常中，發(fā)現(xiàn)了一條重要線索——羅斯貝波擾動(dòng)。這是一種由于地球的轉(zhuǎn)動(dòng)和地球曲率導(dǎo)致的一種長(zhǎng)波擾動(dòng)，波長(zhǎng)可以達(dá)到幾百千米。緩慢蜿蜒的羅斯貝波控制著地面高低壓的移動(dòng)，帶來極端天氣的持續(xù)延長(zhǎng)。
循著羅斯貝波的激發(fā)方向，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)中亞春季土壤溫度異常在東亞夏季后期異常中扮演重要角色，是東亞夏季氣候預(yù)測(cè)的一個(gè)關(guān)鍵先兆因素。團(tuán)隊(duì)對(duì)近40年中亞土壤溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并找出了其中的關(guān)鍵區(qū)位置所在。
7《光學(xué)快報(bào)》 激光雷達(dá)系統(tǒng)研制取得重大突破
米級(jí)分辨率的大氣風(fēng)場(chǎng)探測(cè)在航空航天安全、高價(jià)值目標(biāo)保障、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)等方面具有重大意義。實(shí)現(xiàn)“看得遠(yuǎn)、看得細(xì)，測(cè)得快、測(cè)得準(zhǔn)”的風(fēng)場(chǎng)觀測(cè)是對(duì)測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)的重要挑戰(zhàn)。
為了獲取3米和0.1秒時(shí)空分辨率的風(fēng)場(chǎng)，需再提高現(xiàn)有激光雷達(dá)信號(hào)檢測(cè)靈敏度2個(gè)數(shù)量級(jí)以上。竇賢康院士團(tuán)隊(duì)通過在激光光源、光學(xué)收發(fā)系統(tǒng)、高速數(shù)據(jù)采集電路和數(shù)據(jù)處理算法上對(duì)激光雷達(dá)進(jìn)行全面優(yōu)化，并在時(shí)頻分析、脈沖編碼基礎(chǔ)上提出一種新的反演算法，大大提高了風(fēng)場(chǎng)反演精度和穩(wěn)健性，最終實(shí)現(xiàn)了一套全國(guó)產(chǎn)化的“產(chǎn)品級(jí)”測(cè)試樣機(jī)。
這款樣機(jī)的工作波長(zhǎng)為1550.1納米，具有人眼安全、設(shè)備輕便、工作穩(wěn)定、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。
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