在这个项目的支持下，多项成果大爆发

针对这一难题，在“大科学装置前沿研究”重点专项等的支持下，厦门大学张前炎、谢素原研究组和中国科学技术大学杨上峰研究组另辟蹊径，从凹面结构的十氯碗烯出发，设计并合成了一种独特的十吡咯碗烯。这种十吡咯碗烯具有手性结构，类似于分子“手”：在凹的碳框架碗烯‘手掌’周围有十个通过单键相连的吡咯基团，通过灵活的单键“手指”的转动自适应调整各吡咯平面与碗烯形成的二面角，能够以酷似双手捧球的方式自适应支撑不同的巴基球。该十吡咯碗烯可与15种具有代表性结构的富勒烯类型（几乎涵盖了迄今所有已知类型的富勒烯）组装形成有序的二维结构的单晶，均适合进行X射线单晶衍射分析。相关研究成果近期发表在《自然•通讯》（Nature Communications）上。该研究工作解决了一些长期未解的富勒烯几何结构精确表征的问题，发现的具有灵活吡咯基团的十吡咯碗烯基体的通用性将有助于许多未知/未解的富勒烯的结晶学可视化，以及通过化学嵌入将原本密集堆积的球形富勒烯组装成二维层状结构。近期，中国科学院国家天文台陈孝钿、邓李才研究组和北京大学王舒研究组基于经典造父变星构建了一个稳健的银河系盘模型，给出了银河系翘曲结构的直观三维地图。造父变星是一类中等质量的年轻脉动变星，由于它们的脉动周期和光度严格相关，因此是天文学中基本的距离测量标尺，可以用于精确测定距离，从而为我们提供了精确构建银河系三维图像的独特机会。该项研究发现距离银河系中心越远，造父变星就越偏离银盘面，整体呈“S”型；同时，从银心向外的翘曲呈现复杂的进动现象。该项工作表明银河系外盘翘曲的起源与巨大的内盘所施加的力矩有关，并且造父变星所示踪的恒星盘与气体盘的结构非常一致，至少向外延伸到约6.5万光年。该项银河系形态学研究更新了人们对银河系形状的认识，同时也对银河系外盘的起源提供了决定性的观测证据，为最终理解像银河系这样的巨大盘星系如何形成和演化提供了关键线索。该项研究得到了“大科学装置前沿研究”重点专项等的支持，相关研究成果近期发表在《自然•天文》（Nature Astronomy）上。针对这一挑战，在“大科学装置前沿研究”重点专项等的支持下，中国科学院化学所朱庆宫、韩布兴研究组发现了硒化铜纳米催化剂在二氧化碳电化学还原法生产甲醇过程中的出色表现，在285 mV的低过电压下，电流密度可高达41.5 mA•cm−2并且法拉第效率为77.6%。该电流密度比目前报道的电流密度高，并且甲醇生产的拉第效率非常高。催化剂在反应中也非常稳定，其中铜和硒在催化反应中具有良好的协同作用。这项工作据报告是首次以硒化铜为催化剂进行电化学还原二氧化碳。该研究工作也指出，其他一些过渡金属硒化物也可以设计成为有效的电催化剂，用于二氧化碳的还原。相关研究成果近期发表在《自然•通讯》（Nature Communications）上。该研究工作为合理设计能够产生高电流密度、高选择性、高活性和高鲁棒性的电催化剂奠定了基础，对于二氧化碳电还原的大规模应用具有重要意义。针对该重要科学难题，在“大科学装置前沿研究”重点专项等的支持下，中国科学技术大学姚涛、韦世强研究组采用原位同步辐射X射线吸收精细结构（XAFS）技术，以活性中心结构明确且高度均一的钴单原子催化剂作为研究对象，利用其原位同步X射线吸收光谱，实时监测催化剂在碱性电催化析氢反应环境下结构的演变过程。该工作在原子水平上发现了碱性析氢反应条件下钴单原子催化剂活性位点的电化学敏感性，证实了高氧化态的“HO-Co1-N2”位点是产氢活性的中心，优化后的单原子钴位点的水离解能大大降低，显著促进碱性条件下的水离解，有效地提升了析氢反应的活性。相关研究成果近期发表在《自然•催化》（Nature Catalysis）上。该研究为碱性介质中的其他基本电催化反应提供了新的见解；为从原子尺度探究催化活性中心结构和反应机理提供了实验基础和理论指导；提供了一种发展单位点催化的协同工程策略，为开发高性能单位点催化剂奠定了基础。针对这一关键问题，在“大科学装置前沿研究”重点专项等的支持下，中国科学院合肥物质科学研究院陆轻铀研究组与韩国基础科学研究所、首尔国立大学Tae Won Noh、Lingfei Wang  研究组报告了在超薄BaTiO3/SrRuO3双层异质结构中发现铁电驱动的、高度可调谐的磁性斯格明子。研究人员使用自主研制的强磁场磁力显微镜，首次实现了对氧化物薄膜中斯格明子的直接观测，同时也测量了该体系中斯格明子的尺寸分布、密度变化及其微观动力学行为。此外，研究人员还实现了对斯格明子密度和热力学稳定性的局部、可切换和非易失性控制。相关研究成果近期发表《自然•材料》（Nature Materials）上。该项研究不仅为人们深入理解氧化物薄膜中的斯格明子提供了实验基础，而且为人们从微观角度认识和操控斯格明子提供了参考，为设计基于斯格明子的、同时具有高集成性和可寻址性的功能器件指明了潜在方向。近日，在“大科学装置前沿研究”重点专项等的支持下，我国清华大学和美国雪城大学合作在五夸克态研究方面取得了新发现，不仅更新了2015年LHCb实验发现的五夸克态结果，并且给出了支持重子和介子可以形成束缚态的有力实验证据。研究人员发现LHCb实验在2015年观测到的五夸克结构实际上是由质量非常接近的两个结构叠加形成，同时观测到了一个新的五夸克重子态。这三个五夸克态的质量仅仅稍低于粲重子（包含粲夸克的重子）和反粲介子（包含一个反粲夸克的介子）的质量和，有可能是由一个粲重子和一个反粲介子通过强相互作用构成的类似于分子的束缚态。该项研究首次揭示了五夸克态的内部结构，与理论预言有很好的一致性，为最终阐明五夸克态的内部机制奠定了基础。相关研究成果在Moriond QCD 2019国际会议上公布，将于近期正式发表在国际学术期刊上。（来源：科技部高技术研究发展中心）科研管理新闻科研管理系统