科創(chuàng)中國·成果

科學(xué)家揭開天體高能電子產(chǎn)生之謎

近日，中國科學(xué)院國家天文臺(tái)聯(lián)合北京大學(xué)、中國科學(xué)院物理研究所、上海交通大學(xué)等，在上海神光二號(hào)（SG-Ⅱ）裝置上首次實(shí)現(xiàn)了大尺度動(dòng)理學(xué)湍流等離子體中的電子隨機(jī)加速過程，揭開了復(fù)雜天體環(huán)境中高能電子的產(chǎn)生謎團(tuán)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-通訊》上。

該團(tuán)隊(duì)利用SG-Ⅱ裝置在實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生超音速對(duì)流等離子體，束流速度各向異性誘導(dǎo)電磁Weibel不穩(wěn)定性的產(chǎn)生和發(fā)展，進(jìn)而誘發(fā)形成大尺度的等離子體紊亂結(jié)構(gòu)。科研人員采用傅里葉頻譜分析發(fā)現(xiàn)，這一紊亂結(jié)構(gòu)的功率譜與動(dòng)理學(xué)湍流譜高度一致。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)量了來自于不同角度的高能電子冪律譜。理論模擬發(fā)現(xiàn)，該高能電子主要來自于湍流等離子體中熱電子與磁島發(fā)生多次“碰撞”獲得的能量增益，即湍流隨機(jī)加速。上述成果對(duì)于探討天體復(fù)雜環(huán)境中粒子加速和高能輻射具有重要意義。

我國高溫超導(dǎo)體研究獲新突破

復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系教授趙俊團(tuán)隊(duì)利用高壓光學(xué)浮區(qū)技術(shù)成功生長了三層鎳氧化物，證實(shí)了鎳氧化物中具有壓力誘導(dǎo)的體超導(dǎo)電性，其超導(dǎo)體積分?jǐn)?shù)達(dá)到86%，這意味著又一新型高溫超導(dǎo)體被發(fā)現(xiàn)。相關(guān)成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上。

鎳氧化物被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)電性的重要候選材料之一。趙俊團(tuán)隊(duì)此次成功合成了高質(zhì)量三層鎳氧化物單晶樣品，樣品在低于超導(dǎo)臨界溫度下表現(xiàn)出零電阻和完全抗磁的邁斯納效應(yīng)，超導(dǎo)體積分?jǐn)?shù)與銅氧化物高溫超導(dǎo)體接近，有力證明了鎳氧化物的體超導(dǎo)性質(zhì)。此外，研究還發(fā)現(xiàn)三層鎳氧化物呈現(xiàn)出奇異金屬和獨(dú)特的層間耦合行為，為人們理解高溫超導(dǎo)機(jī)理提供了新的視角和平臺(tái)。

新型丙烯催化劑研發(fā)成功

丙烯是世界上產(chǎn)量最大的化工品之一，也是塑料、橡膠、纖維、醫(yī)藥等領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)化工原料。天津大學(xué)新能源化工團(tuán)隊(duì)在負(fù)責(zé)人鞏金龍教授帶領(lǐng)下，針對(duì)傳統(tǒng)丙烷脫氫催化劑往往使用貴金屬或高毒性元素的現(xiàn)狀，大膽提出使用價(jià)格低廉且對(duì)環(huán)境友好的氧化物與金屬產(chǎn)生電子作用從而促進(jìn)催化過程的科學(xué)假設(shè)。歷時(shí)5年研發(fā)出一種成本低廉、對(duì)環(huán)境友好的新型丙烯催化劑—氧化鈦-鎳復(fù)合催化劑，為低碳烯烴生產(chǎn)技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展奠定了催化科學(xué)基礎(chǔ)。

突破性研究成果以封面論文的形式在《科學(xué)》上發(fā)表。中國科學(xué)院物理研究所也參與了合作研究。

月壤中發(fā)現(xiàn)富含水分子的礦物

中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心研究員陳小龍、副研究員金士鋒、博士研究生郝木難等，聯(lián)合北京科技大學(xué)副教授郭中楠、天津大學(xué)工程師殷博昊、中國科學(xué)院青海鹽湖研究所研究員馬云麒、鄭州大學(xué)工程師鄧麗君等，在嫦娥五號(hào)帶回的月球樣本中，發(fā)現(xiàn)了月球上一種富含水分子和銨的未知礦物晶體—ULM-1。這標(biāo)志著科學(xué)家首次在月壤中發(fā)現(xiàn)了分子水，揭示了水分子和銨在月球上的真實(shí)存在形式。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《自然-天文學(xué)》上。

研究基于單晶衍射和化學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，這些月球水和銨以一種成分為（NH4，K，Cs，Rb） MgCl3·6H2O的水合礦物形式出現(xiàn)。該礦物分子式中含有多達(dá)6個(gè)結(jié)晶水，水分子在樣品中的質(zhì)量比高達(dá)41%。紅外光譜和拉曼光譜上均可以清晰地觀察到源于水分子和銨的特征振動(dòng)峰。晶體的電荷密度可以清晰地看到水分子中的氫。

這種水合礦物的發(fā)現(xiàn)揭示了月球上水分子可能存在的一種形式—水合鹽，這為未來月球資源的開發(fā)和利用提供了新的可能性。

科研破解重要生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)問題

近日，國際學(xué)術(shù)期刊Science Advances在線發(fā)表了四川農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院動(dòng)物適應(yīng)性表型與基因組演化團(tuán)隊(duì)熊鷹副教授合作的最新研究成果，揭示了島嶼鳥類和哺乳動(dòng)物向慢生活節(jié)奏的代謝策略具有趨同演化現(xiàn)象，解答了“生活史權(quán)衡的生理基礎(chǔ)是什么？”這一困擾生態(tài)學(xué)家?guī)资甑碾y題，為不同代謝模式的動(dòng)物類群保護(hù)策略的制定奠定了重要理論基礎(chǔ)。對(duì)于理解與島嶼綜合征相關(guān)的生理適應(yīng)以及針對(duì)不同代謝模式的動(dòng)物類群制定保護(hù)策略具有重要意義。

研究表明，島嶼恒溫動(dòng)物演化出了更慢的代謝率和更長的世代時(shí)間，而島嶼變溫動(dòng)物中并未觀察到類似的代謝策略。研究還發(fā)現(xiàn)，這種慢生活節(jié)奏的趨同代謝特征加劇了島嶼特有物種在面對(duì)入侵物種和其他人為威脅時(shí)的滅絕風(fēng)險(xiǎn)，表明生理性狀在物種生存與滅絕中扮演重要角色。

機(jī)載干涉成像高度計(jì)觀測(cè)獲得波數(shù)譜

日前，中國科學(xué)院海洋研究所研究員徐永生團(tuán)隊(duì)與航天科工集團(tuán)23所合作，在國際上首次利用機(jī)載干涉成像高度計(jì)觀測(cè)獲得了覆蓋海洋亞中尺度范圍的海面高度異常波數(shù)譜，展示了機(jī)載干涉成像高度計(jì)對(duì)海洋亞中尺度海面高度異常探測(cè)的潛力，成果發(fā)表于《遙感》。

徐永生表示，盡管研究驗(yàn)證了機(jī)載干涉高度計(jì)在探測(cè)海洋亞中尺度SSHA的潛力，但未來仍有很大的改進(jìn)空間，包括對(duì)硬件系統(tǒng)進(jìn)行革新設(shè)計(jì)，以提升性能和穩(wěn)定性，以及正確設(shè)計(jì)海上分辨率觀測(cè)性能的檢驗(yàn)方案，以確保對(duì)亞中尺度海面高度異常觀測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。機(jī)載干涉高度計(jì)的最終成功不僅本身具有重大的科學(xué)和應(yīng)用價(jià)值，還能為我國星載干涉高度計(jì)的發(fā)展提供重要的借鑒和驗(yàn)證方法。