年终回顾丨2023年高校持续发力不断为我国科研发展注入活力

2024年01月03日 14:59:54来源：化工仪器网点击：13797

　　【化工仪器网项目成果】2023年10月，全球首个“高等教育强国指数”发布，我国凭借世界学术中心度指数、世界科技中心度指数上的突出表现，在第二方阵中领先，尽管与位居第一梯队的美国仍有不小差距，但也足以见得我国这几年在高等教育强国建设上投入的经历，以及教育、科技、人才一体化建设的阶段性成果。

　　如今，我们正式迈入2024年，回顾过去一年高校在科研领域的成果，不少依旧让我们心潮澎湃。毋容置疑，高校如今已经是我国科技发展的中坚力量之一，借此机会，我们进一步为大家盘点2023年高校科研成果，重温那一幕幕振奋人心的时刻。

　　哈尔滨工业大学开发新催化器实现空气中二氧化碳的捕获和转化

　　哈尔滨工业大学团队受到光合作用启发，在前期光-热协同催化还原CO2研究基础上，开发了多功能-铂负载镍基金属有机框架-光催化剂。这种新型催化剂不仅可选择性地从空气中捕获超低浓度的CO2，还能够实现将富集的CO2原位转化为高附加值的CO和CH4，在940纳米波长处的量子效率达到创纪录的9.57%，突破了红外光难以高效利用的局限。同时，该研究还深入探讨反应过程中光-热协同、铂-镍双位点协同作用的微观机制，为热辅助光催化还原CO2提供新思路。值得一提的是，陕西科技大学教授也参与到了相关研究工作中。

　　编辑点评：“双碳”是近几年的热门话题，“固碳”是实现“双碳”的重要方向，尽管目前对于二氧化碳的捕集已经具备一定的手段，但是针对空气中超低浓度的二氧化碳，吸附和活化仍存在操作困难、成本高的情况，哈工大的成果一定程度上解决了这个问题，为相关领域的持续发展提供了重要的基础。

　　北京大学研制出110GHz纯硅调制器

　　北京大学电子学院王兴军教授、彭超教授、舒浩文研究员联合团队针对传统硅基调制器带宽受限问题，利用硅基耦合谐振腔光波导结构引入慢光效应，构建了完整的硅基慢光调制器理论模型，通过合理调控结构参数以综合平衡光学与电学指标因素，实现对调制器性能的深度优化，最终基于CMOS集成工艺兼容的硅基光电子标准工艺，在纯硅材料体系下首次将调制器带宽提高到100GHz以上，实现了全球首个电光带宽达110GHz的纯硅调制器。

　　编辑点评：信息技术是如今科技发展的重要方向，随着AI、大数据、云计算等技术的不断发展，光电子集成技术成为了入境信息技术的重要方展方向，北京大学团队此次的成果不仅仅是实现了硅基调制器带宽性能的提升，更重要的是为硅基光电子学的发展提供了技术支持。

　　大连理工大学科学家发明皮摩尔级小型荧光光谱仪

　　大连理工大学黄辉教授课题组与范剑超教授、赵剑教授和刘蓬勃副教授合作，发明了一种小型高灵敏度的荧光光谱仪。这种光谱仪基于导光金属毛细管技术，可大幅提高荧光检测的信噪比，因此能够采用便宜微型的LD或LED取代昂贵笨重的氩离子激光器或大功率氙灯作为激发光源。此外团队还发明了荧光光谱的同步校准技术，能够帮助其克服光源功率波动和样品吸收导致的干扰。

　　编辑点评：荧光光谱是一类常用的实验室仪器，在生命科学、食品安全和环境监测中具有重要应用。由于这类产品是利用紫外激发产生特征荧光的原理，因此能够灵敏的测量微量物质的含量与成分。但与此同时，设备对于激发光源也有很高的要求。该成果不但成功解决了激发光源的问题，还进一步的将仪器微型化，对于后续产品开发以及实际应用都有重要的意义。

　　中国科学技术大学构建全球变网格大气物理化学耦合模拟框架

　　中国科学技术大学赵纯教授带领的大气科学先进计算实验室(LACAR)成功构建了全球变网格大气物理化学耦合模拟框架，并以大气沙尘为理开展了相关研究。研究成果以“Simulating Atmospheric Dust With a Global Variable‐Resolution Model: Model Description and Impacts of Mesh Refinement”为题发表于地球系统模式发展领域国际顶刊《Journal of Advances in Modeling Earth Systems》。

　　编辑点评：基于该模式框架，未来我们可以开展其他的关于大气科学方面的研究，对于环境保护及治理，还有大气机制探索都有重要的价值。

　　清华大学开发出无机材料普适性3D打印新方法

　　清华大学化学系张昊副教授、李景虹院士和精仪系孙洪波教授、林琳涵副教授研究团队基于纳米晶体表面配体的非特异性光化学交联反应和溶液中输运过程，实现了普适于无机功能材料的纳米级精度直接3D打印。相关研究以“基于胶体纳米晶体间光化学键合的无机纳米材料3D打印”为题发表在《科学》期刊上。

　　编辑点评：3D打印技术的发展为材料的加工与应用提供了宝贵途径，而影响3D打印技术应用的一个重要因素便是精度。新方法的出现为拓宽3D打印材料库并构建基于无机材料的3D结构与器件提供了新思路，有望为3D打印的应用带来革命性推进。

　　遥感科学实验星“湖科大一号”发射成功

　　2023年12月9日07时39分由湖南科技大学与天仪研究院联合研制的天仪33卫星搭载朱雀二号遥三运载火箭在中国酒泉卫星发射中心成功发射。“湖科大一号”卫星运行在距离地球460公里太阳同步轨道上，星上主载荷包括光学遥感载荷、自主诊断智能载荷，是一颗用于应急灾害和地理环境观测的遥感科学实验星，主要用于遥感影像实时获取、星上智能处理等技术在轨测试，卫星数据同时可用于湖南科技大学相关学科开展科学研究使用。

　　编辑点评：“湖科大一号”是学校瞄准空天信息领域的一次全新探索，同时也是高校科研发展过程中的一次重要尝试。其本身不但有利于相关研究的推进，同时也打开了高校科研的全新思路，是产学研深度融合的创新性尝试。

　　江南大学实现维生素合成“一步到位”

　　江南大学未来食品科学中心陈坚院士团队教授周景文课题组历经十余年的刻苦攻关，实现“一菌一步”合成维生素C。团队以氧化葡萄糖酸杆菌为底盘菌株，通过引入山梨酮脱氢酶与山梨糖脱氢酶，成功构建出可以直接利用山梨醇一步发酵合成2-酮基-L-古龙酸的工程菌株，在这种工艺下，每升山梨醇溶液在168小时内可以生产出61.8克2-酮基-L-古龙酸。

　　编辑点评：维生素C是我们日常生活中的一种重要微量元素，“一步到位”合成维生素不但有利于优化维生素C生产线，提高生产效率，还能进一步降低维生素C成本，提升维生素C的应用领域，从而扩展其市场价值。

　　西安交通大学提出限域增强拉曼光谱及避免闪烁信号新机制

　　西安交通大学生命学院方吉祥教授团队基于对早期表面增强拉曼光谱(SERS)和单分子表面增强拉曼散射(SM-SERS)研究的深入理解，及分子-纳米结构相互作用及相关机制进行深入研究，提出了一种限域增强拉曼光谱(CERS)新概念及避免SM-SERS闪烁信号的新机制，在SM-SERS信号稳定性、重现性及灵敏度方面，均得到显著提升。近日，相关研究成果发表在《纳米快报》上。

　　编辑点评：拉曼光谱是一种基于拉曼效应的无损分析技术，通过拉曼光谱，可以分析物质的化学结构、相和形态、结晶度及分子相互作用的详细信息。该研究成果有利于拉曼光谱更好的被用于医疗、化工等领域，也有望为拉曼光谱未来的发展提供重要的理论基础。

　　华南理工大学联合海外团队研制出新型超快光脉冲原位表征技术

　　华南理工大学教授虞华康/李志远团队联合美国约翰斯·霍普金斯大学教授Jacob Khurgin，中国科学院上海光学精密机械研究所研究员林锦添/程亚团队研发了一种可集成的新型超快光脉冲原位表征技术，得益于完全无背景和增强的横向光学二倍频效应，具有出色的灵敏度和信噪比。相关成果发表于《激光与光子学评论》。

　　编辑点评：新型超快光脉冲原位表征技术在灵敏度和信噪比上的突出表现，使其能够更好的应对光脉冲中啁啾的精确测量工作。并且，其表现出来的具有表征更复杂光脉冲的潜力，有利于推动超快集成光子学的设计、测试和优化等工作。

　　天津大学团队研发高性能氢燃料电池

　　天津大学教授焦魁团队在研究中对质子交换膜燃料的电池结构进行了重构，集成新的组件，改善了气-水-电-热传递路径，成功实现了超薄、超高功率密度的燃料电池；团队通过引入静电纺丝技术制成的超薄碳纳米纤维薄膜及泡沫镍，去除了传统的气体扩散层和沟脊流道，有效降低了膜电极组件厚度约90%，降低了80%以上的反应物扩散导致的传质损失，最终将燃料电池体积功率密度提升约两倍。

　　编辑点评：燃料电池是目前的热门领域，氢燃料电池更是未来绿色能源发展的一个重要方向，该技术不仅为质子交换膜燃料电池技术的进一步发展提供了重要的指导，也预示着清洁能源领域迈向新高度的可能性。

　　多所高校专家强强联手用“雪花”塑造“柔性陶瓷”

　　清华大学、北京大学、南京大学、中北大学博士后、教授、研究员组成的团队共同合作，使用具有普适性的、可控的碎冰模板法，将低维材料浆料冷冻在旋转的低温滚筒表面上后将其粉碎，然后将碎冰与浆料混合重新冷冻铸造来大规模制备一种各向同性气凝胶。相关研究成果以《基于柱状晶到等轴晶转变的各向同性纳米纤维气凝胶的大规模组装》为题，发表于《自然-通讯》期刊。

　　编辑点评：高校之前强强联手对于解决困难课题，发展核心技术提供了基础，而用“雪花”塑造“柔性陶瓷”这项技术本身也为材料发展提供了新的思路，对于未来拓展到聚丙烯腈纳米纤维、芳纶纳米纤维、纤维素纳米纤维和碳纳米管等材料的制备，有重要意义。

　　资料来源：中国科学网、新华网、中国青年报、各个高校门户网站

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