來源： 國家自然科學(xué)基金委員會(huì)

2025年度“中國科學(xué)十大進(jìn)展”遴選活動(dòng)（第21屆）由國家自然科學(xué)基金委員會(huì)主辦，國家自然科學(xué)基金委員會(huì)高技術(shù)研究發(fā)展中心（國家自然科學(xué)基金委員會(huì)基礎(chǔ)研究管理中心）承辦。遴選活動(dòng)自2005年以來已成功舉辦21屆，共212項(xiàng)基礎(chǔ)科學(xué)研究成果入選（2005年和2007年分別有11項(xiàng)進(jìn)展入選）。

01

嫦娥六號(hào)樣品首次揭示月背演化歷史和巨型撞擊效應(yīng)

嫦娥六號(hào)任務(wù)首次從月球背面南極—艾特肯（SPA）盆地帶回月壤，為人類揭開月球背面演化歷史提供了珍貴樣本。

通過分析嫦娥六號(hào)返回樣品，該研究取得多項(xiàng)原創(chuàng)突破：識(shí)別出具有撞擊成因的新型月球巖石，厘定月球最大撞擊盆地——SPA盆地及其內(nèi)部的阿波羅盆地分別形成于42.5億年前和41.6億年前，為認(rèn)識(shí)月球早期撞擊歷史提供關(guān)鍵時(shí)標(biāo)；首次獲得月球背面月幔的水含量和化學(xué)組成，發(fā)現(xiàn)其比正面月幔更“干”，且鍶—釹同位素組成更為虧損，鈾—鉛同位素比值偏離正面月幔演化曲線，揭示巨型撞擊改造了SPA盆地之下的月幔性質(zhì)；首次獲得月背古磁場(chǎng)信息，明確月球磁場(chǎng)強(qiáng)度在28億年前發(fā)生反彈，揭示月球磁場(chǎng)并非單調(diào)衰減而是存在波動(dòng)。

該系列成果將月球正面和背面表殼不對(duì)稱性延伸至深部月幔，刷新人類對(duì)月球古磁場(chǎng)時(shí)空分布的認(rèn)知，重塑了內(nèi)太陽系早期撞擊歷史及其效應(yīng)，引領(lǐng)月球科學(xué)研究邁向內(nèi)、外動(dòng)力系統(tǒng)耦合認(rèn)知的新階段。

主要完成人：吳福元、陳意、徐義剛、李春來、林楊挺、胡森、楊蔚、蔡書慧、車曉超、龍濤、惠鶴九

主要完成單位：中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所、中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所、中國科學(xué)院國家天文臺(tái)、中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所、南京大學(xué)

02

創(chuàng)新方法實(shí)現(xiàn)規(guī)模化制備柔性超平金剛石薄膜

金剛石具有極高的硬度、超高的載流子遷移率、強(qiáng)大的介電擊穿強(qiáng)度、優(yōu)異的熱導(dǎo)率以及寬禁帶特性，被譽(yù)為“終極半導(dǎo)體材料”，在眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出革命性潛力。然而，傳統(tǒng)的制備技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、超平整金剛石薄膜的生產(chǎn)，限制了其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的發(fā)展。

該研究基于薄膜生長(zhǎng)界面的非對(duì)稱模型，創(chuàng)造性地開發(fā)出一種“邊緣暴露剝離”方法，采用“一步法”實(shí)現(xiàn)英寸級(jí)柔性超薄、超平整金剛石薄膜的規(guī)?；苽?。該方法通過理論建模優(yōu)化剝離角度和厚度參數(shù)，在幾秒鐘內(nèi)即可完成傳統(tǒng)激光切片、底材刻蝕等需耗時(shí)數(shù)十小時(shí)的工藝，大幅提升生產(chǎn)效率并降低成本。所得亞微米厚度的金剛石薄膜具有亞納米級(jí)的表面粗糙度和可360度彎曲的彎折能力，其超平整的表面完美兼容現(xiàn)有半導(dǎo)體CMOS工藝，并且具備傳統(tǒng)剛性金剛石塊材所不具有的柔韌性，為“彈性應(yīng)變工程”及“應(yīng)變傳感”的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

該方法有望加速金剛石薄膜在下一代高性能電子、柔性光電子和量子技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

主要完成人：褚智勤、林原、李攜曦、王琦

主要完成單位：香港大學(xué)、南方科技大學(xué)、北京大學(xué)東莞光電研究院

03

可控核聚變大科學(xué)裝置實(shí)現(xiàn)“億度”運(yùn)行

可控核聚變具有資源豐富、環(huán)境友好、固有安全等突出優(yōu)勢(shì)，是目前認(rèn)識(shí)到的能夠最終解決人類能源問題的重要途徑之一。該研究在全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）與環(huán)流三號(hào)核聚變裝置（HL-3）上均實(shí)現(xiàn)了上億攝氏度運(yùn)行。

EAST團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)托卡馬克穩(wěn)態(tài)高性能等離子體前沿物理研究，解決了等離子體芯部與邊界的物理集成、等離子體與壁相互作用等前沿物理問題，實(shí)現(xiàn)了上億攝氏度、1,066秒的穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束模等離子體運(yùn)行，驗(yàn)證了聚變堆穩(wěn)態(tài)高約束運(yùn)行的可行性。高溫高約束模千秒量級(jí)運(yùn)行，是人類首次在實(shí)驗(yàn)裝置上模擬出未來聚變堆運(yùn)行所需的條件，對(duì)未來聚變堆的建設(shè)和運(yùn)行具有重大的意義。

HL-3團(tuán)隊(duì)相繼攻克了高功率微波回旋管、高功率中性束加熱等關(guān)鍵技術(shù)，解決了聚變“燃燒”關(guān)鍵門檻條件的科學(xué)難題，實(shí)現(xiàn)了離子溫度1.17億攝氏度、電子溫度1.6億攝氏度的高參數(shù)運(yùn)行。同時(shí)在等離子體電流超過100萬安培、離子溫度1億攝氏度以上和高約束模式運(yùn)行工況下，聚變?nèi)朔e提升了近10倍達(dá)到1020 keV·s·m?3量級(jí)，為可控核聚變裝置的燃燒實(shí)驗(yàn)奠定了重要基礎(chǔ)。

主要完成單位：中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院、核工業(yè)西南物理研究院

04

發(fā)現(xiàn)神經(jīng)酰胺受體和菌源調(diào)控物及其在心血管與代謝性疾病中的作用

心血管與代謝性疾病在全球范圍內(nèi)嚴(yán)重威脅人類健康，以高膽固醇等為中心的傳統(tǒng)病因理論難以完全解釋其發(fā)生發(fā)展，仍有大量患者存在殘余風(fēng)險(xiǎn)。近年研究發(fā)現(xiàn)宿主內(nèi)源性脂質(zhì)——神經(jīng)酰胺是心血管與代謝性疾病的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素。但自神經(jīng)酰胺于1884年被發(fā)現(xiàn)以來，其作用受體與調(diào)控機(jī)制一直是該領(lǐng)域百余年來的未解之謎，嚴(yán)重制約了靶向干預(yù)研究。

該研究從受體識(shí)別、代謝調(diào)控及疾病干預(yù)等維度開展。研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)酰胺的作用受體FPR2和CYSLTR2，并揭示其加重多種心血管和代謝性疾病的分子機(jī)制；系統(tǒng)闡明了神經(jīng)酰胺是宿主感知腸道菌源酶及其代謝物的關(guān)鍵信使，發(fā)現(xiàn)腸道真菌生成的新型次級(jí)代謝產(chǎn)物鐮刀糞酮A通過抑制腸道神經(jīng)酰胺合成酶CerS6調(diào)節(jié)神經(jīng)酰胺水平，改善心血管與代謝性疾病。

該研究破解了神經(jīng)酰胺發(fā)現(xiàn)至今的未解之謎，突破了以高膽固醇為中心的傳統(tǒng)治療框架，開辟了心血管與代謝性疾病藥物開發(fā)的新途徑。

主要完成人：姜長(zhǎng)濤、孔煒、孫金鵬、喬杰、汪鍇、于曉、鄭金剛、鄭明華

主要完成單位：北京大學(xué)、山東大學(xué)、中日友好醫(yī)院、溫州醫(yī)科大學(xué)

05

基因編輯豬肝植入人體突破跨物種器官移植壁壘

供體短缺是制約器官移植發(fā)展的瓶頸，而異種移植是破解器官短缺問題的重要途徑。該研究實(shí)現(xiàn)了基因編輯豬肝成功植入受試者體內(nèi)。

為了突破異種移植免疫排斥與生理不相容等瓶頸，該研究對(duì)供體豬采用了六基因編輯策略：敲除三種豬抗原基因（GGTA1、B4GALNT2、CMAH），避免超急性排斥；轉(zhuǎn)入兩種人補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白基因（hCD46、hCD55），抑制補(bǔ)體活化介導(dǎo)的體液免疫排斥；轉(zhuǎn)入一種人凝血調(diào)節(jié)蛋白基因（hTBM），改善凝血紊亂。同時(shí)，在同種移植三聯(lián)免疫抑制（FK506、MMF、MP）基礎(chǔ)上，針對(duì)性地制定了異種移植“七聯(lián)免疫抑制”方案：增加ATG、CD20抗體抑制細(xì)胞性免疫排斥，C5抗體減少補(bǔ)體殺傷，TNF-α抗體降低全身性炎癥反應(yīng)。該研究采用“異位輔助肝移植”術(shù)式，保留受體原肝，減少手術(shù)創(chuàng)傷，降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，有利于日后作為橋接治療進(jìn)行推廣應(yīng)用。

該研究實(shí)現(xiàn)了豬肝植入受試者體內(nèi)的重大臨床突破，為異種器官移植開展提供了重要的理論支撐和技術(shù)支持。

主要完成人：竇科峰、王琳、董海龍

主要完成單位：中國人民解放軍空軍軍醫(yī)大學(xué)

06

炎性衰老機(jī)制解析與多維靶向干預(yù)

解析器官衰老的分子機(jī)制并建立系統(tǒng)性干預(yù)策略，是衰老生物學(xué)與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的核心挑戰(zhàn)。該研究通過對(duì)蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)、代謝調(diào)控及干細(xì)胞功能的深入解析，不僅揭示了人類多器官衰老的時(shí)空規(guī)律與分子驅(qū)動(dòng)力，更完成了從機(jī)制發(fā)現(xiàn)到靶向干預(yù)重塑的系統(tǒng)性跨越。

該研究繪制了跨越人類50年生命周期的衰老軌跡與特征，揭示了淀粉樣蛋白積聚及炎癥應(yīng)激是器官衰老的核心驅(qū)動(dòng)機(jī)制。進(jìn)而發(fā)現(xiàn)腎臟來源的內(nèi)源代謝物甜菜堿可作為促炎激酶TBK1的天然抑制劑，在分子層面模擬運(yùn)動(dòng)的抗炎效應(yīng)，為延緩衰老提供了具有明確靶點(diǎn)的候選分子。針對(duì)干細(xì)胞耗竭這一核心問題，研究基于合成生物學(xué)構(gòu)建了長(zhǎng)壽基因FOXO3增強(qiáng)的工程化干細(xì)胞，證實(shí)其在老年靈長(zhǎng)類動(dòng)物模型中可顯著改善多組織衰老指標(biāo)、抑制慢性炎癥，并在認(rèn)知與生殖功能上展現(xiàn)出逆轉(zhuǎn)衰老相關(guān)衰退的潛能。

該研究實(shí)現(xiàn)了從機(jī)制解析、靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)到干預(yù)驗(yàn)證的完整閉環(huán)，深化了對(duì)炎性衰老本質(zhì)的理解，并為衰老相關(guān)疾病的精準(zhǔn)干預(yù)開辟了研究新范式。

主要完成人：劉光慧、王思、張維綺、曲靜、宋默識(shí)、楊家印

主要完成單位：中國科學(xué)院動(dòng)物研究所、首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院、中國科學(xué)院北京基因組研究所（國家生物信息中心）、四川大學(xué)華西醫(yī)院

07

深淵海溝最深處發(fā)現(xiàn)繁盛的化能合成生物群落

該研究通過“奮斗者”號(hào)載人潛水器極限深潛，在西北太平洋千葉—堪察加海溝和阿留申海溝發(fā)現(xiàn)了一個(gè)驚人的海底生態(tài)系統(tǒng)——在深度5,800~9,533米的深淵海底，蓬勃生長(zhǎng)著目前已知地球上最深的化能合成生態(tài)群落。這一海底生態(tài)系統(tǒng)規(guī)模巨大，在海底延綿分布超2,500公里。它們不依賴陽光，而是利用地質(zhì)流體中的化學(xué)反應(yīng)獲取新陳代謝所必需的能量。這些群落主要由管狀蠕蟲和雙殼類軟體動(dòng)物組成，它們依靠沿著斷層上涌的富含硫化氫和甲烷的流體維持生命。研究進(jìn)一步揭示了深淵沉積層深部存在著一個(gè)前所未知、規(guī)模巨大的甲烷儲(chǔ)庫及產(chǎn)甲烷生物圈。

這一突破性發(fā)現(xiàn)為理解深海碳循環(huán)的復(fù)雜機(jī)制提供了新視角，極大地拓展了我們對(duì)生命極限的理解，挑戰(zhàn)了“深淵生命能量主要來源于上層沉降有機(jī)質(zhì)”傳統(tǒng)觀點(diǎn)，證實(shí)了深淵海溝的化學(xué)合成生態(tài)系統(tǒng)比之前預(yù)想的更為復(fù)雜和活躍。

主要完成人：全球深淵探索計(jì)劃研究團(tuán)隊(duì)

主要完成單位：中國科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所

08

全功能二維半導(dǎo)體/硅基混合架構(gòu)異質(zhì)集成閃存芯片

面對(duì)摩爾定律逼近物理極限的根本性挑戰(zhàn)，具有1~3個(gè)原子層厚度的二維半導(dǎo)體是國際公認(rèn)的破局關(guān)鍵。芯片產(chǎn)業(yè)界與學(xué)術(shù)界正致力于通過異質(zhì)系統(tǒng)集成突破來驗(yàn)證二維電子學(xué)的優(yōu)勢(shì)。然而，二維半導(dǎo)體原子結(jié)構(gòu)如同“蟬翼”般纖薄而脆弱，這一獨(dú)特屬性讓其大規(guī)模集成充滿挑戰(zhàn)。

該研究通過原子尺度制備技術(shù)（ATOM2CHIP）實(shí)現(xiàn)了二維電子學(xué)底層科學(xué)機(jī)制創(chuàng)新到工程化集成的全鏈條突破。其技術(shù)藍(lán)圖包含全棧片上集成工藝與跨平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)二維半導(dǎo)體與CMOS芯粒原子尺度“共形粘附”集成、異質(zhì)電路內(nèi)部單片高密度互連與協(xié)議通信。該研究率先研發(fā)出了二維半導(dǎo)體/硅基混合架構(gòu)（“長(zhǎng)纓”）閃存芯片，是支持8位指令與32位并行處理的高復(fù)雜度、指令驅(qū)動(dòng)的全功能芯片，集成良率高達(dá)94.3%。

該成果具有我國完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，為原子級(jí)芯片集成提供了新范式。

主要完成人：周鵬、劉春森

主要完成單位：復(fù)旦大學(xué)

09

實(shí)現(xiàn)基于熔鹽堆的釷鈾核燃料轉(zhuǎn)換

熔鹽堆是以高溫熔鹽作為冷卻劑的第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)，具有固有安全、無水冷卻、常壓工作和高溫輸出等優(yōu)點(diǎn)，是國際公認(rèn)最適配釷資源核能利用的堆型。

該研究突破了熔鹽堆本體與主回路一體化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論瓶頸，建立了復(fù)雜多物理場(chǎng)耦合條件下的設(shè)計(jì)理論與方法體系，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)安全性與傳熱效率的協(xié)同優(yōu)化；闡明了極端服役環(huán)境下關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料的使役行為與組織演化機(jī)理，建立了材料性能調(diào)控與精密制備的技術(shù)體系；揭示了燃料介質(zhì)與結(jié)構(gòu)材料相互作用的本征規(guī)律，提出了燃料體系組分優(yōu)化與腐蝕抑制的理論及技術(shù)方案。最終建成了液態(tài)燃料基熔鹽實(shí)驗(yàn)堆并完成堆內(nèi)釷鈾轉(zhuǎn)化原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，成功獲取關(guān)鍵核素演化特性的直接證據(jù)，驗(yàn)證了新型燃料循環(huán)路線的科學(xué)可行性。

該成果是釷基熔鹽堆“實(shí)驗(yàn)堆—研究堆—示范堆”三步走發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵里程碑，為我國率先實(shí)現(xiàn)釷基熔鹽堆工業(yè)應(yīng)用和釷資源規(guī)?；玫於嘶A(chǔ)，進(jìn)一步鞏固了我國在國際熔鹽堆核能系統(tǒng)研究領(lǐng)域的引領(lǐng)地位。

主要完成單位：中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所

10

界面調(diào)控新方法創(chuàng)制面向空天應(yīng)用的高性能柔性疊層太陽能電池

柔性鈣鈦礦/晶硅疊層光伏技術(shù)具有低成本、高效率、輕質(zhì)可彎曲、高功率重量比等特點(diǎn)，是新一代空天光伏技術(shù)的重要方向。然而，該技術(shù)仍面臨在彎曲、熱脹冷縮等應(yīng)力下易出現(xiàn)界面分層與性能衰減的挑戰(zhàn)，制約了其器件效率和穩(wěn)定性。

該研究基于“光—電—力”協(xié)同調(diào)控原理，提出了兩種界面調(diào)控新方法：其一，構(gòu)建具有“一松一緊”結(jié)構(gòu)的雙層緩沖層，在納米尺度協(xié)同實(shí)現(xiàn)應(yīng)力耗散與高效電荷傳輸，在小面積柔性疊層電池實(shí)現(xiàn)超過33.3%（1 cm2）的國際認(rèn)證光電轉(zhuǎn)換效率，全硅片尺寸器件實(shí)現(xiàn)了29.8%（261 cm2）的認(rèn)證光電轉(zhuǎn)換效率，并展現(xiàn)出卓越耐彎曲性與寬溫域穩(wěn)定性；其二，發(fā)展了反應(yīng)等離子體沉積的氧化銦鈰薄膜，提升了自組裝單分子層的覆蓋度與界面電荷傳輸效率，并采用原位退火制備鋅摻雜氧化銦前透明電極增強(qiáng)光電與機(jī)械力學(xué)性能，獲得了認(rèn)證光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)33.6%、開路電壓為2.015 V的柔性太陽能電池，在反復(fù)彎曲與濕熱環(huán)境下保持穩(wěn)定，持續(xù)光照下壽命超2,000小時(shí)。

該研究為硅基光伏產(chǎn)業(yè)開辟了新的應(yīng)用場(chǎng)景，有望在航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

主要完成人：張曉宏、劉江、楊新波、何博、李振國、徐希翔、曲銘浩

主要完成單位：蘇州大學(xué)、隆基綠能科技股份有限公司

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