2022年度中国科学十大进展发布
“中国天眼”、祝融号火星车等入选
祝融号火星车在乌托邦平原进行原位雷达探测示意图。新华社发
“中国天眼”新华社发
祝融号巡视雷达揭秘火星乌托邦平原浅表分层结构，FAST精细刻画活跃重复快速射电暴……2022年，这10项重大科学进展从600余项推荐的科学研究进展中一路“过关斩将”，经两院院士、原国家重点实验室主任、原973计划顾问组和咨询组专家及项目首席科学家、国家重点研发计划有关重点专项总体专家组成员和项目负责人等3000余位专家网上投票并审议，最终脱颖而出，入选2022年度中国科学十大进展。
科学的世界里，成果突破灿若星辰，它们缘何最闪亮？让我们一探究竟。
进展一 祝融号巡视雷达揭秘火星乌托邦平原浅表分层结构
中国科学院地质与地球物理研究所陈凌、张金海团队等对祝融号火星车行进约4个月、探测长达1171米的低频雷达数据进行了深入分析和精细成像，获得了火星乌托邦平原南部浅表80米之上的高精度结构分层图像和地层物性信息，研究发现该区域数米厚的火壤层之下存在两套向上变细的沉积层序。
详细的火星地下结构和物性信息是研究火星地质及其宜居性演化的关键，是火星探测的重要内容之一。该研究揭示了现今火星浅表精细结构和物性特征，提供了火星长期存在水活动的观测证据，为深入认识火星地质演化与环境、气候变迁提供了重要依据。
进展二 FAST精细刻画活跃重复快速射电暴
中国科学院国家天文台李菂团队联合北京大学、之江实验室和中国科学院上海天文台团队，利用FAST发现了世界首例持续活跃的快速射电暴FRB20190520B，拥有已知最大的环境电子密度，有效推进了FRB多波段研究。
快速射电暴（FRB）是宇宙无线电波段最剧烈的爆发现象，起源未知，是天文领域重大热点前沿之一。本次研究中，“中国天眼”FAST精细刻画活跃重复快速射电暴，构建统一图景，为最终揭示快速射电暴起源奠定了观测基础。
进展三 全新原理实现海水直接电解制氢
氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，电解水制氢被认为是一种清洁、高效的方法。目前的电解水制氢技术均基于淡水电解原理，利用海水来直接实现电解水制氢意义非常重大。
但是海水的构成非常复杂，除了含有大约96.5%的水之外，还含有各种无机物、有机物、固体颗粒、微生物等杂质，使得海水电解时产生一系列问题。因此，现有的电解海水制氢技术，一般要先将海水进行淡化，然后再进行电解制氢。深圳大学/四川大学谢和平团队通过将分子扩散、界面相平衡等物理力学过程与电化学反应结合，开创了海水原位直接电解制氢全新原理与技术，建立了气液界面相变自迁移自驱动的海水直接电解制氢理论方法，形成了界面压力差海水自发相变传质的力学驱动机制，实现了无额外能耗的电化学反应协同海水迁移的动态自调节稳定海水直接电解制氢。该研究形成了从独创性原理、突破性技术、国产化装备到特色电解制氢产业模式的零碳氢能发展路径，应用价值巨大。
进展四 揭示新冠病毒突变特征与免疫逃逸机制
北京大学、北京昌平实验室曹云龙、谢晓亮团队联合中国科学院生物物理研究所王祥喜团队，率先揭示了新冠奥密克戎突变株及其新型亚类的体液免疫逃逸机制与突变进化特征，揭示奥密克戎BA.1中和抗体逃逸机制及其与病毒刺突蛋白结构特征的联系。
新冠病毒奥密克戎突变株及其变体在持续涌现，及时解析新冠突变株如何逃逸疫苗接种所建立的免疫屏障和病毒感染所产生的人体免疫力，对于未来疫苗设计与疫情防控至关重要。本研究为广谱新冠疫苗和抗体药物研发提供了理论依据和设计指导，为全球新冠肺炎疫情防控提供了重要参考。
进展五 实现高效率的全钙钛矿叠层太阳能电池和组件
钙钛矿太阳能电池是利用具有钙钛矿结构的吸光材料将太阳光转化为电能的一种装置。南京大学谭海仁团队通过技术创新，大幅提升全钙钛矿叠层电池的效率。经国际权威检测机构日本电器安全环境研究所独立测试，叠层电池效率达26.4%，创造了钙钛矿电池新的纪录，并首次超越了单结钙钛矿电池，与市场主流的晶硅电池最高效率相当。
全钙钛矿叠层是下一代光伏发电技术。钙钛矿叠层太阳能电池具有独特优势，在薄膜太阳能电池的大规模应用中显示出重要前景，但在光电转换效率上仍存在技术瓶颈。本成果提高了叠层电池的效率，开发出了大面积叠层光伏组件的可量产化制备技术，显著地提升了组件的光伏性能和稳定性。
进展六 新原理开关器件为高性能海量存储提供新方案
高密度与海量存储是大数据时代信息技术与数字经济发展的关键瓶颈。近年来新型存储器技术取得了很大发展，
这些存储器大多都需要一个双向阈值开关器件用来改写作为存储载体材料的状态，从而实现信息的存储。现在常用的双向阈值开关器件采用的基本都是多元材料体系，组分里面包含多种元素，一是在12英寸的硅晶圆上制备出原子级均匀的材料很困难，二是这类多相材料还容易分相从而导致开关器件的寿命缩短。所以，寻找高性能开关器件成为新型存储器发展过程中的关键。
中国科学院上海微系统与信息技术研究所宋志棠、朱敏团队发明了一种基于单质碲和氮化钛电极界面效应的新型开关器件，该新型开关器件组分简单，易实现海量三维集成，开关综合性能优异，其寿命可大幅提升。本次研究所发明的新型开关器件为发展海量存储和近存计算提供了新的技术方案。
进展七 实现超冷三原子分子的量子相干合成
中国科学技术大学潘建伟、赵博团队与中国科学院化学研究所白春礼团队合作，在钠钾基态分子和钾原子混合气中，利用射频合成技术首次相干地合成了超冷三原子分子。
利用高度可控的超冷分子来模拟复杂的难于计算的化学反应，可以对复杂系统进行精确的全方位研究。三原子分子的能级结构理论上难以计算，实验操控也极其困难，因此制备超冷三原子分子一直是实验上的巨大挑战。本成果为超冷化学和量子模拟的研究开辟了新方向。
进展八 温和压力条件下实现乙二醇合成
乙二醇是重要的化工中间体，需求量大，发展可替代石油技术路线的煤制乙二醇具有重要意义。经国内多个研究团队30余年攻关，我国在以煤、合成气为原料制乙二醇的道路上取得技术性的突破，已形成了世界领先水平的生产技术和装备。然而，该技术路线在工业化生产中存在安全隐患和产品纯度质量不够稳定等问题，其核心原因是加氢反应中氢气浓度高和操作压力大。
厦门大学谢素原、袁友珠团队和中科院福建物质结构研究所姚元根、郭国聪团队等合作，将富勒烯C60作为“电子缓冲剂”用于改性铜—二氧化硅催化剂，研发了富勒烯改性铜催化剂，实现了富勒烯缓冲的铜催化草酸二甲酯在温和压力条件下的乙二醇合成。研究突破了常压低氢气浓度条件下反应效率低的难题，有助于合成气制乙二醇产业的绿色、安全发展，在煤化工和催化等领域将产生深远的影响。
进展九 发现飞秒激光诱导复杂体系微纳结构新机制
飞秒是10-15秒。飞秒激光是脉宽在1-1000飞秒的脉冲激光，具有超快、超强和超宽频谱的特点，已广泛应用于科学研究、工业制造等领域。当将飞秒激光聚焦到材料内部时，会产生各种高度非线性效应，这种极端条件下光与物质相互作用充满未知和挑战。
浙江大学邱建荣团队及其合作者发现了飞秒激光诱导复杂体系微纳结构形成的新机制。当将飞秒激光聚焦到材料内部时，会产生各种高度非线性效应，这种极端条件下光与物质的相互作用充满未知和挑战。本次研究成果揭示了飞秒激光诱导空间选择性介观尺度分相和离子交换的规律，开拓了飞秒激光三维极端制造新技术原理，为新一代micro-LED器件、显示及存储技术开辟了新的方向。
进展十 实验证实超导态“分段费米面”
超导是物理学中一个经久不衰的研究方向，在基础研究和产业应用中都具有重要价值。“分段费米面”是超导研究的问题之一。费米面决定了固体材料的电学、光学等多种物理性质，对费米面的人工调控是材料物性调控最重要的途径之一。超导体一般情况下没有费米面。1965年科学家曾提出理论预言，可在超导能隙中产生出一种特殊的“分段费米面”。而超导体“分段费米面”在实验上一直没能实现。原因是，在普通超导体中，产生“分段费米面”所需的超导电流通常接近甚至大于超导临界电流，所以超导电流在导致“分段费米面”形成之前已经令超导体失超。
上海交通大学贾金峰、郑浩团队与美国麻省理工学院傅亮团队合作，设计制备了拓扑绝缘体/超导体异质结体系，实现并用扫描隧道谱仪观察到了由库柏对动量导致的“分段费米面”，成功验证了50多年前的理论预言。该研究开辟了调控物态、构筑新型拓扑超导的新方法。