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解读未知世界的“中国发现”——盘点2009年度中

  对未知世界“中国的发现”的解读 - “2009年中国基础研究十大新闻”(二)

  科技日报\\ 2010年2月4日星期四
本报记者凯文·陈磊图为:1.jpg复苏计划泥潭泥潭巨龙异常“手部”结构,引起科学家的关注,研究成果可能有助于进一步探讨鸟类起源问题。
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金长青
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薛增泉
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陈浩明
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周中和
■新闻将在最后挑战经典理论高压
精选新闻发现钠金属在高压条件下可以转换成透明绝缘子吉林大学超导材料国家重点实验室马艳明研究组国外合作者,理论模拟和高压实验测量发现,金属钠在200万大气压下已经转变为一种新型的材料状态 - 一种光学清晰,带隙绝缘体状态。相关研究发表于2009年3月12日的“自然”杂志。
专家解读
金长青(中国科学院物理研究所极端物理实验室副主任研究员):高压材料科学不是高尚的,而是紧密相关的我们现实生活中,很多物质性质都受到高压,比如矿物形成是受到压力的过程。在常压下,石墨是柔软的,但在地球的形成中,在高压下变成钻石。高压材料科学是知识创新的源泉。这项工作是理论和实验的很好的结合。主要研究压力下导电状态的变化。传统的高压理论认为,高压可以有效缩短金属间的原子间距,导致价带和导带的拓宽,从而提高其金属性能。通常,在足够的压力条件下,材料应该是导体。但马艳明教授和他的合作者又发现了另外一个图像:金属钠在高压下变成宽禁带绝缘体。绝缘钠具有简单独特的晶体结构 - c轴高度压缩的双六角密堆结构。高压钠的状态不是早期理论预言的原子配对的结果,而是p和d轨道杂化的结果以及核心电子云的高度重迭。钠原子的价电子通过电子的电子排斥高度定位在晶格间隙中。这些在晶格间隙“冻结”的价电子完全丧失了自由电子的特性。例如核心电子就像蛋黄,价电子就像蛋清一样。当两个“蛋”(钠原子)相互挤压时,它们与“蛋清”接触。然而,如果挤压到一定程度(即高压),两个“蛋黄”触及“蛋清”(价电子)被挤压到“蛋黄”的中间,无法移动并显示出特征的绝缘子。这种新型绝缘材料可能在其他元素和化合物中广泛存在,当压力足够强以致原子核阳离子强烈重迭时。这一发现揭示了高压对物质的重要作用,对古典高压理论提出了挑战,为高压理论的进一步发展提供了机遇。中国高手在纳米铜机理领域的发言权
精选纳米铜的极端价值观 - 沉阳材料科学国家实验室,金属研究所(联盟)实验室卢磊队和卢克Ris国家实验室在丹麦黄晓旭合作研究了不同尺寸纳米晶纯铜层厚度的极限强度问题,发现强度下降随着纳米晶层厚度的增加。相关研究发表在2009年1月30日的“科学”杂志上。
专家解读薛增全(北京大学国家纳米技术研究院教授MP专家):主要研究铜金属纳米极限强度的机理分析。多晶材料的强度随着晶粒尺寸的减小而增加,即,纳米颗粒的尺寸越小,强度越高。但到什么程度呢,物质力量会达到极限,人们不知道。陆科等TF给出的答案是:对于铜,铜纳米晶片当层厚度为15nm时,铜材料的最大强度。为了进一步减小纳米晶层的厚度,强度降低但软化。随着纳米晶层的减少,样品的塑性单调增加。研究人员分析了这个原因:它表明,随着铜纳米晶体尺寸的减小,由位错到双界面运动的主要作用的主要作用导致材料强度的极限,之后材料的塑性增加,晶粒的临界尺寸是15纳米。卢克研究小组在纳米铜领域进行了10年的系统研究,具有一定的国际权利,这项工作的意义在于如何利用纳米技术增加材料强度并找到其极限值是一个原始的基础研究成果,引起了国际科技界的关注。
研究高温超导突破的机制
超导体与超导体选择的高温氧化铜机制取得重要进展北京物理学院凝聚态物理研究所在费米面的形状及其超导机制研究方面取得了重要进展,掺杂高温超导体由国兴康研究组和文兴湖国家实验室研究小组共同研究2009年11月19日在“自然”杂志和“物理评论快报”上分别于2009年8月7日发表。清华大学:1957年,巴丁,库珀和施里费尔提出超导电性BCS理论来解释低温超导的微观机制,并于1972年获得了诺贝尔物理学奖。但是,BCS理论无法成功解释HTS的现象。上个世纪80年代,科学家们发现氧化铜可以达到高温超导电性,但超导机制尚未解决。中国在探索氧化铜和铁基超导材料等新型高温超导材料方面做了大量卓越的工作。然而,在理论研究和建立新的物理模型方面还没有取得重大进展。这种情况在2009年发生了变化,我们的研究人员在HTS的机理研究方面取得了重要进展。首先,高温超导体的欠掺杂区域中的费米面(描述电子能量状态的物理量)的拓扑形状是理解高温超导体的奇异物理性质的基本问题。这在理论和实验上也是一个有争议和未解决的问题。最近一系列量子振荡实验表明,在未下标样品中可能有费米口袋。但是,实验并没有观察到费米口袋,而只是费米弧形图像。周兴江研究小组与中国科学院理化技术研究所所长陈崇田,徐祖雁等研究小组合作,利用自主研发的真空紫外激光角分辨光电子能谱仪,首创低温高温度超导体Bi2201直接观察到费米口袋,在正常状态下,进一步观察到费米口袋和费米面的共存。这些实验结果为理解高温超导体的性质,测试和建立新的理论模型提供了重要的实验依据。此外,BCS理论指出,在传统超导体的超导状态下,最低电子激发态与基态之间存在能隙(能隙)。然而,对于氧化铜超导体(特别是欠掺杂样品),当温度远高于超导转变温度时,存在能隙(称为伪能隙)。关于pseudogap和超导之间的关系有许多模型。文海湖研究小组制备了一系列掺杂的高质量氧化物超导体Bi2Sr2-xLaxCuO6单晶,该系列样品具有低的超导转变温度,其较低的磁场可以破坏其超导电性。研究人员对超导跃迁熵进行了高精度比热测量。结果表明:欠掺杂氧化铜超导体在转变前后存在熵变,不符合BCS物理图像。在正常状态下,存在一些电子库珀对(存在缺口),超导转变是由相位相干特性的建立造成的。文海湖研究小组的实验证据表明,BCS理论不能解释HTS的机制。这为我们的理论研究提供了一个起点。水稻杂种优势有望打破“遗传密码”_百度百科到百科首页图片杂种优势水稻有望打破“遗传密码”中国科学院遗传与发育生物学研究所(朱立黄研究小组,朱珍研究小组)与中国科学院北京基因组研究所(于军研究小组,刘桂珍研究小组)和湖南省杂交水稻研究中心龙平研究组)。利用我国自主设计开发的水稻基因组数据库,研究了超级杂交稻两优培九(LYP9)及其亲本93-11培矮64S(PA64s)不同阶段的苗期和分蘖抽穗期,抽穗期,开花期,灌浆期,灌浆期)基因表达谱的相关研究,并于2009年5月12日在“中国科学院院刊”上发表。中国遗传学与发育研究院专家杨威(中国遗传与发育研究院院士):杂种优势已被广泛应用于农业生产,特别是水稻生产,但在其他作物上的应用仍然非常有限。知道两个亲本基因组的结合越亲密,杂交的优势就越明显,但其遗传基础和分子机制对于这个古老而复杂的科学问题还不清楚。 rs系统研究了超级杂交稻两优培目(LYP9),其亲本93-11和培矮64S(PA64s)7个不同组织的基因表达谱。结果发现,在所检测的36,926个基因中,在上述测试样品中检测到22,266个基因。聚类分析结果表明,F1与亲本间的相似度大于亲本间的相似度。在所有测试样品中共检测到7,078个共表达基因和3926个差异表达基因(DGs)。将DG分为差异表达基因(DGPP),差异表达基因(DGHP)和仅在杂种与亲本间差异表达的基因DGHPU(DGHPU)。在3000多个差异表达基因(DGHPs)中,杂交种与亲本之间存在多种差异表达基因,但其中绝大多数是显性单基因的显性基因。与DGPP相比,差异表达基因参与许多功能基团的功能,在DGHP相对富集能量代谢相关基因和物质运输功能。此外,研究人员还发现DGHP在基因组中的位置与与产量相关的数量性状位点(QTL)很好地相关,并且这些基因中的一些可能是水稻杂种优势的相关基因。本研究将促进杂交水稻的进一步利用,帮助我们从分子水平了解杂种优势的分子遗传机理。我也希望研究人员找到与杂交优势直接相关的基因,并促进水稻等作物的育种和生产。一些关键的证据
一些研究支持鸟类和恐龙的假设
搜索鸟类的起源一些关键的证据支持一些假说,关于鸟类的起源有各种各样的观点,主流观点之一是鸟类来源于兽脚类动物,但是在假说中还有很多弱点,其中包括鸟类指纹的来源遥不可及,恐龙时代的恐龙不同的时间框架和一些问题,如羽毛的起源和早期演变。 2009年,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所徐星及其合作者发表了一系列有关美国国家科学院的“自然”和“论文集”的论文,并在这些问题上取得了重要进展。
专家解读周忠和(中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员):以前的化石资料显示,兽脚类恐龙在鸟类的演化过程中,其外两指退化,保留三根手指的内侧;发育证据表明,两指手指退化,保留中指三指,造成古生物学资料与发育资料之间的“矛盾”。国外学者提出“结构转移”的假设来试图解释这个“矛盾”,但这个假说并没有被普遍接受。徐星及其合作者研究了新疆准噶尔盆地侏罗纪地层发现的一种奇特的小型恐龙泥龙。恐龙属于兽脚类恐龙的一个分支 - 角落。恐龙有四根手指,其第一根手指已经退化。他们进一步比较了兽脚类恐龙化石的一些其他化石,提出了一个新的恐龙手指退化假说:恐龙在其进化两侧实际上都退化了。这个假说与以前对这些兰花恐龙手指的解释有很大的不同,对于我们准确理解鸟类进化过程中恐龙的进化具有重要意义。沉阳师范学院胡沪宇和徐星等合作研究中国西部辽宁早侏罗世晚期侏罗纪小兽兽恐龙(大约1.6亿年前,比始祖鸟早)保存完好的化石该化石属于蚱蜢科,是兽脚类恐龙中最密切相关的鸟类之一,新近发现的化石分布于近乎完整的羽毛状骨架周围,为羽毛的早期演化提供重要的研究资料。先前与鸟类有关的恐龙发现时间早于已知最早的鸟类,这进一步表明在最早的鸟类出现之前确实存在许多鸟类的祖先分子,此外,徐星及其合作者也发现了一种新型来自两个北票龙化石样本的羽毛,每一个都是单一的,宽阔的纤维结构。徐星等,这个fo与发展模型预测的羽毛的第一阶段相一致。这个假设是否成立还有待更多的研究证实。无论如何,中国侏罗纪 - 白垩纪保存完好的化石为研究羽毛的起源和演化提供了最重要的证据。 2009年是达尔文诞辰200周年和物种起源150周年,这些成就已经成为中国古生物学家尊重达尔文伟人的最佳途径。古生物学是达尔文进化论的重要支柱,中国在鸟类起源方面进行了十多年的研究。我们不仅拥有独特的化石资源,而且通过与发育生物学等学科的结合,在鸟类起源等相关问题上取得了显着的成就。最近又陆续出版了一些重要的新科学成果,相信中国将继续在古生物研究领域发挥主导作用。
十大新闻
近日,“中国十大基础研究新闻”科技管理中心基础研究奖在北京宣布。他们分别是:
北京正负电子对撞机升级项目通过国家验收确定中国陆地生态系统碳平衡
北京正负电子对撞机升级项目通过国家验收确定中国陆地生态系统碳平衡
●揭示短指型A1型
发病机制抑制因子-2被发现β-复合信号缺陷可导致胰岛素抵抗
实验证实诱导多潜能干细胞具有多潜能性发育>●在高压金属钠中发现可以转化为透明绝缘体
●阐明氧化物超导体材料的机理是由高温铜的极端值的铜纳米双链体形成>●超导性研究的一些关键证据和机制已经取得重要进展●确定涉及超级杂交水稻优势潜力的功能性基因优势●寻找起源鸟类
 

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