大丰收:科技之光普照华夏大地

2013,我国科技界大放异彩,高新成果比比皆是,科技之光普照神州大地.

首次观测到量子反常霍尔效应

当电子被约束在二维平面上,外加强磁场,它前进的轨迹会变弯.磁场特别强的话,电子甚至原地打转.这种现象叫“霍尔效应”.当磁场越来越强,霍尔效应给电流造成的阻力会阶梯式跃增,而非直线式上升.这就叫“量子霍尔效应”.

在20世纪80年代,为了呈现量子霍尔效应,需要一台冰箱大小的磁设备,制造出比地球磁场强百万倍的“小环境”.1988年,有人提出一种可能的“反常”的磁场设置.这思路启发了物理学家,进而追求“量子反常霍尔效应”.但所需材料和结构难以制备,因此进展缓慢.

2013年4月,来自中科院和清华大学的团队在《科学》杂志发表论文：他们利用新思路制造出合适材料,并观察到了量子反常霍尔效应.

神十飞天

2013年6月11日,搭载着3名航天员的神舟十号飞船成功发射并访问天宫一号,开创中国载人航天应用性飞行的先河.在轨飞行期间,神舟十号飞船与天宫一号进行了一次自动交会对接和一次手控交会对接.这是一次高调的、让人羡慕嫉妒恨的太空之吻.

中国首位“太空教师”王亚平,在天宫一号为6000多万青少年进行了首次魔术般的太空授课,从距离地面300公里外的浩渺星空为孩子们展现了一个与地球重力世界不同的“太空新天地”.现身说法的科普课,不仅带给青少年巨大惊喜,而且进一步激发他们崇尚科学探索未知的热情.

本次应用性飞行不仅验证和巩固交会对接技术和航天员在轨驻留相关技术,还将开展空间站建造相关的技术实验,更加注重为空间站建造积累经验.

“天河二号”再次夺冠

2013年6月17日,在德国莱比锡举行的“2013国际超级计算大会”上,由国防科技大学研制的“天河二号”超级计算机系统,以峰值计算速度每秒549亿亿次、持续计算速度每秒339亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居第41届世界超级计算机500强榜首,这是继2010年“天河一号”首次夺冠之后,中国超级计算机再次夺冠.

“天河二号”不仅干活多,而且“饭量”很大.它每日运行所消耗电费超30万人民币.天河二号运算1小时,相当于13亿人同时用计算器计算1000年,其存储总容量相当于存储每册10万字的图书600亿册.“天河二号”自主创新了新型异构多态体系结构.可高效支持大数据处理、高吞吐率和高安全信息怎么写作等多类应用需求.此外,它的微异构计算阵列和新型并行编程模型及框架,提升了应用软件的兼容性、适用性和易用性.

“天河二号”的研制成功,将为解决经济社会和科技发展重大挑战性问题提供更为先进的手段,对提升我国综合国力具有十分重要的战略意义.

实现体细胞重编程技术重大突破

2013年7月,北大科学家发表在《科学》杂志的文章中,提出一种成功将体细胞制成诱导多能干细胞（iPS）的新方法,让iPS的研究和应用变得更现实.先前,为体细胞“重编程”是一件复杂、失败率很高的过程.而北大团队提出的方法十分简单和安全.仅使用4个小分子化合物的组合对体细胞进行处理,他们成功地用小分子化合物替代掉了3个基因,仅使用Oct4这一个基因就完成了体细胞重编程；另一方面,他们还试验用其他3个基因,配合替代Oct4的一种小分子化合物,也成功转化了体细胞.

为找到合适的转化物,北大团队从2008年开始试验了上万个小分子化合物.2011年底,终于制造出“化学诱导的多潜能干细胞”,之后又用了一年多的时间做后续工作,并分析了其中的分子机制.利用该新方法,实验团队把成年小鼠的肺部成纤维细胞变成了一只健康小鼠.

此次创举,有助于人们更好地理解“细胞的命运”.检测如治病需要的细胞功能,能直接通过小分子化合物重塑,那就好比移植器官的手术改成吃药片.

“蛟龙”成功再探海

2013年9月9日下午,随着中国“蛟龙”号载人潜水器被顺利回收至母船甲板,“蛟龙”号2013年试验性应用航次科考任务圆满完成.“蛟龙”号通过三个航段总共21次下潜,圆满完成了在中国南海、东北太平洋中国多金属结核勘探合同区和西北太平洋中国富钴结壳勘探区的科学考察.

“蛟龙”在不同海区、不同地形、不同深度进行近底航行、拍摄高清影像、取样、勘查海底资源环境,并作对比研究,取得了丰硕成果.海试成功后,意味着中国可以不受技术因素限制,在广阔深邃的海洋进行海洋地质、海洋地球物理、海洋地球化学、海洋地球环境和海洋生物等科学考察,使国内科技界对潜水器进军深海大洋的信心倍增.

嫦娥三号软着陆

2013年12月2日,嫦娥三号月球探测器成功升空,中国航天开启了一段崭新征程.12月14日,来自千里之外的“女汉子”嫦娥三号带着宠物“玉兔”号月球探测器叩开广寒宫的大门.当天,它在月球虹湾预定区域成功着陆,这使得中国成为世界上第三个实现地外天体软着陆的国家.12月15日晚,嫦娥三号着陆器和巡视器进行互成像实验,“两器”顺利互拍,嫦娥三号任务取得圆满成功.12月22日凌晨,嫦娥三号着陆器和“玉兔号”完成了第五次互拍,也是最后一次互拍.此次互拍传回了着陆器携带五星红旗的清晰全景照片.至此,两器互拍任务圆满完成.随后,月球车“告别”着陆器,并开启两项新设备,开始月面测试工作,并前往更远的区域继续月面巡视勘察.装备更先进、性能更优越的嫦娥三号,将为人类认识月球作出更大的贡献.

3D打印或将改变制造业格局

小到一颗螺丝,大到一幢房子,3D打印似乎“无所不能”.3D打印与传统制造方式不同的特性及其理论上近乎“无限”的可能性,触动了科技界、产业界的敏感神经.

目前,3D打印技术已逐渐融入到制造业各领域.在美国,低、操作简便的小型家用3D打印机甚至已到了每4公里范围内有一台的普及程度.未来5到10年,它将在医疗康复领域大规模普及应用.3D打印将颠覆规模生产的优势,降低设计的门槛,改变供应链的地理格局.有专家认为,3D打印技术将带来制造工业的革命,但目前尚未进入大规模工业应用,仍需指定技术发展路线图,完善产业链,从而使其真正产业化.

知识不存在的地方,愚昧就自命为科学.

为了在生活中努力发挥自己的作用,热爱人生吧!

拍摄到氢键的清晰照片

在我们的身体里,还有笼罩着的空气里,分布着数不清的氢键.与化学键相比,氢键的强度很小,但影响很大.比如DNA双链中的碱基配对就是氢键作用；水在结冰时不缩反胀,正是因为氢键的效应.

2013年11月,国家纳米科学中心的团队在《科学》杂志上发表文章：他们利用原子力显微镜技术,实现了对分子间局域作用的直接成像,在国际上首次直接观察到了分子间的氢键.他们观测一个吸附在铜晶体表面的8-羟基喹啉分子,拍下了高分辨率图像.此前,对氢键特性的研究主要借助于X射线衍射、红外和拉曼光谱、中子衍射等技术来间接分析,人们从来没有真正地看到过氢键.

证实盐碱土大量吸收二氧化碳

盐碱地克树,树克二氧化碳.那盐碱地跟二氧化碳是什么关系呢?我科学家证明,盐碱地也克二氧化碳.

在进行全球碳平衡研究和估算中,科学家们发现,有近20%的二氧化碳排放去向不明,这被称为“碳失汇”问题或“碳黑洞”问题.2013年11月发表的研究成果中：中国科学家领导的一个科研团队给出了解释——碱土能够吸收二氧化碳.

2009年初启动的973项目——“干旱区盐碱土碳过程与全球变化”,由中国科学家领衔,来自中国、德国、比利时的58名科学家在近5年时间里发表了200篇论文.研究和证实了盐碱土对二氧化碳的吸收.

科学家们认为：通过绿洲区农田灌溉淋洗、荒漠区洪水以及地下水波动,接触盐碱土的水变成咸水,并溶解和携带大量二氧化碳,最后进入地下咸水层,从而形成碳汇.地下咸水层也是干旱区物质的最终归宿地.

科学家发现,干旱区地下咸水是一个巨大的活动无机碳库,是陆地上土壤、植物之外的第三个活动碳库,其量级初步估计可达1万亿吨.就其属性特征和形成特点看,这个无机碳汇（库）更接近海洋而非陆地上土壤、植物碳汇（库）.实测数据显示,沙漠下咸水的可溶性无机碳碳含量大于海水2倍.科研团队还提出了定量计算公式.