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年終回顧丨2023年高校持續(xù)發(fā)力 不斷為我國科研發(fā)展注入活力
2024年01月03日 14:59:54
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：15749
如今，我們正式邁入2024年，回顧過去一年高校在科研領域的成果，不少依舊讓我們心潮澎湃。毋容置疑，高校如今已經(jīng)是我國科技發(fā)展的中堅力量之一，借此機會，我們進一步為大家盤點2023年高?？蒲谐晒販啬且荒荒徽駣^人心的時刻。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】2023年10月，全球首個“高等教育強國指數(shù)”發(fā)布，我國憑借世界學術中心度指數(shù)、世界科技中心度指數(shù)上的突出表現(xiàn)，在第二方陣中領先，盡管與位居第一梯隊的美國仍有不小差距，但也足以見得我國這幾年在高等教育強國建設上投入的經(jīng)歷，以及教育、科技、人才一體化建設的階段性成果。
如今，我們正式邁入2024年，回顧過去一年高校在科研領域的成果，不少依舊讓我們心潮澎湃。毋容置疑，高校如今已經(jīng)是我國科技發(fā)展的中堅力量之一，借此機會，我們進一步為大家盤點2023年高?？蒲谐晒?，重溫那一幕幕振奮人心的時刻。
哈爾濱工業(yè)大學開發(fā)新催化器實現(xiàn)空氣中二氧化碳的捕獲和轉化
哈爾濱工業(yè)大學團隊受到光合作用啟發(fā)，在前期光-熱協(xié)同催化還原CO2研究基礎上，開發(fā)了多功能-鉑負載鎳基金屬有機框架-光催化劑。這種新型催化劑不僅可選擇性地從空氣中捕獲超低濃度的CO2，還能夠實現(xiàn)將富集的CO2原位轉化為高附加值的CO和CH4，在940納米波長處的量子效率達到創(chuàng)紀錄的9.57%，突破了紅外光難以高效利用的局限。同時，該研究還深入探討反應過程中光-熱協(xié)同、鉑-鎳雙位點協(xié)同作用的微觀機制，為熱輔助光催化還原CO2提供新思路。值得一提的是，陜西科技大學教授也參與到了相關研究工作中。
編輯點評：“雙碳”是近幾年的熱門話題，“固碳”是實現(xiàn)“雙碳”的重要方向，盡管目前對于二氧化碳的捕集已經(jīng)具備一定的手段，但是針對空氣中超低濃度的二氧化碳，吸附和活化仍存在操作困難、成本高的情況，哈工大的成果一定程度上解決了這個問題，為相關領域的持續(xù)發(fā)展提供了重要的基礎。
北京大學研制出110GHz純硅調制器
北京大學電子學院王興軍教授、彭超教授、舒浩文研究員聯(lián)合團隊針對傳統(tǒng)硅基調制器帶寬受限問題，利用硅基耦合諧振腔光波導結構引入慢光效應，構建了完整的硅基慢光調制器理論模型，通過合理調控結構參數(shù)以綜合平衡光學與電學指標因素，實現(xiàn)對調制器性能的深度優(yōu)化，最終基于CMOS集成工藝兼容的硅基光電子標準工藝，在純硅材料體系下首次將調制器帶寬提高到100GHz以上，實現(xiàn)了全球首個電光帶寬達110GHz的純硅調制器。
編輯點評：信息技術是如今科技發(fā)展的重要方向，隨著AI、大數(shù)據(jù)、云計算等技術的不斷發(fā)展，光電子集成技術成為了入境信息技術的重要方展方向，北京大學團隊此次的成果不僅僅是實現(xiàn)了硅基調制器帶寬性能的提升，更重要的是為硅基光電子學的發(fā)展提供了技術支持。
大連理工大學科學家發(fā)明皮摩爾級小型熒光光譜儀
大連理工大學黃輝教授課題組與范劍超教授、趙劍教授和劉蓬勃副教授合作，發(fā)明了一種小型高靈敏度的熒光光譜儀。這種光譜儀基于導光金屬毛細管技術，可大幅提高熒光檢測的信噪比，因此能夠采用便宜微型的LD或LED取代昂貴笨重的氬離子激光器或大功率氙燈作為激發(fā)光源。此外團隊還發(fā)明了熒光光譜的同步校準技術，能夠幫助其克服光源功率波動和樣品吸收導致的干擾。
編輯點評：熒光光譜是一類常用的實驗室儀器，在生命科學、食品安全和環(huán)境監(jiān)測中具有重要應用。由于這類產(chǎn)品是利用紫外激發(fā)產(chǎn)生特征熒光的原理，因此能夠靈敏的測量微量物質的含量與成分。但與此同時，設備對于激發(fā)光源也有很高的要求。該成果不但成功解決了激發(fā)光源的問題，還進一步的將儀器微型化，對于后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)以及實際應用都有重要的意義。
中國科學技術大學構建全球變網(wǎng)格大氣物理化學耦合模擬框架
中國科學技術大學趙純教授帶領的大氣科學先進計算實驗室(LACAR)成功構建了全球變網(wǎng)格大氣物理化學耦合模擬框架，并以大氣沙塵為理開展了相關研究。研究成果以“Simulating Atmospheric Dust With a Global Variable‐Resolution Model: Model Description and Impacts of Mesh Refinement”為題發(fā)表于地球系統(tǒng)模式發(fā)展領域國際頂刊《Journal of Advances in Modeling Earth Systems》。
編輯點評：基于該模式框架，未來我們可以開展其他的關于大氣科學方面的研究，對于環(huán)境保護及治理，還有大氣機制探索都有重要的價值。
清華大學開發(fā)出無機材料普適性3D打印新方法
清華大學化學系張昊副教授、李景虹院士和精儀系孫洪波教授、林琳涵副教授研究團隊基于納米晶體表面配體的非特異性光化學交聯(lián)反應和溶液中輸運過程，實現(xiàn)了普適于無機功能材料的納米級精度直接3D打印。相關研究以“基于膠體納米晶體間光化學鍵合的無機納米材料3D打印”為題發(fā)表在《科學》期刊上。
編輯點評：3D打印技術的發(fā)展為材料的加工與應用提供了寶貴途徑，而影響3D打印技術應用的一個重要因素便是精度。新方法的出現(xiàn)為拓寬3D打印材料庫并構建基于無機材料的3D結構與器件提供了新思路，有望為3D打印的應用帶來革命性推進。
遙感科學實驗星“湖科大一號”發(fā)射成功
2023年12月9日07時39分由湖南科技大學與天儀研究院聯(lián)合研制的天儀33衛(wèi)星搭載朱雀二號遙三運載火箭在中國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。“湖科大一號”衛(wèi)星運行在距離地球460公里太陽同步軌道上，星上主載荷包括光學遙感載荷、自主診斷智能載荷，是一顆用于應急災害和地理環(huán)境觀測的遙感科學實驗星，主要用于遙感影像實時獲取、星上智能處理等技術在軌測試，衛(wèi)星數(shù)據(jù)同時可用于湖南科技大學相關學科開展科學研究使用。
編輯點評：“湖科大一號”是學校瞄準空天信息領域的一次全新探索，同時也是高校科研發(fā)展過程中的一次重要嘗試。其本身不但有利于相關研究的推進，同時也打開了高校科研的全新思路，是產(chǎn)學研深度融合的創(chuàng)新性嘗試。
江南大學實現(xiàn)維生素合成“一步到位”
江南大學未來食品科學中心陳堅院士團隊教授周景文課題組歷經(jīng)十余年的刻苦攻關，實現(xiàn)“一菌一步”合成維生素C。團隊以氧化葡萄糖酸桿菌為底盤菌株，通過引入山梨酮脫氫酶與山梨糖脫氫酶，成功構建出可以直接利用山梨醇一步發(fā)酵合成2-酮基-L-古龍酸的工程菌株，在這種工藝下，每升山梨醇溶液在168小時內可以生產(chǎn)出61.8克2-酮基-L-古龍酸。
編輯點評：維生素C是我們日常生活中的一種重要微量元素，“一步到位”合成維生素不但有利于優(yōu)化維生素C生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)效率，還能進一步降低維生素C成本，提升維生素C的應用領域，從而擴展其市場價值。
西安交通大學提出限域增強拉曼光譜及避免閃爍信號新機制
西安交通大學生命學院方吉祥教授團隊基于對早期表面增強拉曼光譜(SERS)和單分子表面增強拉曼散射(SM-SERS)研究的深入理解，及分子-納米結構相互作用及相關機制進行深入研究，提出了一種限域增強拉曼光譜(CERS)新概念及避免SM-SERS閃爍信號的新機制，在SM-SERS信號穩(wěn)定性、重現(xiàn)性及靈敏度方面，均得到顯著提升。近日，相關研究成果發(fā)表在《納米快報》上。
編輯點評：拉曼光譜是一種基于拉曼效應的無損分析技術，通過拉曼光譜，可以分析物質的化學結構、相和形態(tài)、結晶度及分子相互作用的詳細信息。該研究成果有利于拉曼光譜更好的被用于醫(yī)療、化工等領域，也有望為拉曼光譜未來的發(fā)展提供重要的理論基礎。
華南理工大學聯(lián)合海外團隊研制出新型超快光脈沖原位表征技術
華南理工大學教授虞華康/李志遠團隊聯(lián)合美國約翰斯·霍普金斯大學教授Jacob Khurgin，中國科學院上海光學精密機械研究所研究員林錦添/程亞團隊研發(fā)了一種可集成的新型超快光脈沖原位表征技術，得益于完全無背景和增強的橫向光學二倍頻效應，具有出色的靈敏度和信噪比。相關成果發(fā)表于《激光與光子學評論》。
編輯點評：新型超快光脈沖原位表征技術在靈敏度和信噪比上的突出表現(xiàn)，使其能夠更好的應對光脈沖中啁啾的精確測量工作。并且，其表現(xiàn)出來的具有表征更復雜光脈沖的潛力，有利于推動超快集成光子學的設計、測試和優(yōu)化等工作。
天津大學團隊研發(fā)高性能氫燃料電池
天津大學教授焦魁團隊在研究中對質子交換膜燃料的電池結構進行了重構，集成新的組件，改善了氣-水-電-熱傳遞路徑，成功實現(xiàn)了超薄、超高功率密度的燃料電池；團隊通過引入靜電紡絲技術制成的超薄碳納米纖維薄膜及泡沫鎳，去除了傳統(tǒng)的氣體擴散層和溝脊流道，有效降低了膜電極組件厚度約90%，降低了80%以上的反應物擴散導致的傳質損失，最終將燃料電池體積功率密度提升約兩倍。
編輯點評：燃料電池是目前的熱門領域，氫燃料電池更是未來綠色能源發(fā)展的一個重要方向，該技術不僅為質子交換膜燃料電池技術的進一步發(fā)展提供了重要的指導，也預示著清潔能源領域邁向新高度的可能性。
多所高校專家強強聯(lián)手用“雪花”塑造“柔性陶瓷”
清華大學、北京大學、南京大學、中北大學博士后、教授、研究員組成的團隊共同合作，使用具有普適性的、可控的碎冰模板法，將低維材料漿料冷凍在旋轉的低溫滾筒表面上后將其粉碎，然后將碎冰與漿料混合重新冷凍鑄造來大規(guī)模制備一種各向同性氣凝膠。相關研究成果以《基于柱狀晶到等軸晶轉變的各向同性納米纖維氣凝膠的大規(guī)模組裝》為題，發(fā)表于《自然-通訊》期刊。
編輯點評：高校之前強強聯(lián)手對于解決困難課題，發(fā)展核心技術提供了基礎，而用“雪花”塑造“柔性陶瓷”這項技術本身也為材料發(fā)展提供了新的思路，對于未來拓展到聚丙烯腈納米纖維、芳綸納米纖維、纖維素納米纖維和碳納米管等材料的制備，有重要意義。
資料來源：中國科學網(wǎng)、新華網(wǎng)、中國青年報、各個高校門戶網(wǎng)站
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