2月29日，國家自然科學(xué)基金委員會發(fā)布了2023年度“中國科學(xué)十大進展”，主要分布在生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)、人工智能、量子、天文、化學(xué)能源等科學(xué)領(lǐng)域。它們分別為：
進展1：人工智能大模型為精準(zhǔn)天氣預(yù)報帶來新突破。
進展2：揭示人類基因組暗物質(zhì)驅(qū)動衰老的機制。
進展3：發(fā)現(xiàn)大腦“有形”生物鐘的存在及其節(jié)律調(diào)控機制。
進展4：農(nóng)作物耐鹽堿機制解析及應(yīng)用。
進展5：新方法實現(xiàn)單堿基到超大片段DNA精準(zhǔn)操縱。
進展6：揭示人類細(xì)胞DNA復(fù)制起始新機制。
進展7：“拉索”發(fā)現(xiàn)史上最亮伽馬暴的極窄噴流和十萬億電子伏特光子。
進展8：玻色編碼糾錯延長量子比特壽命。
進展9：揭示光感受調(diào)節(jié)血糖代謝機制。
進展10：發(fā)現(xiàn)鋰硫電池界面電荷存儲聚集反應(yīng)新機制。
“發(fā)現(xiàn)鋰硫電池界面電荷存儲聚集反應(yīng)新機制”由廈門大學(xué)廖洪鋼教授、孫世剛院士和北京化工大學(xué)陳建峰院士團隊完成。鋰硫電池具有極高的能量密度和較低的成本，然而，鋰硫電池的廣泛應(yīng)用還未能實現(xiàn)，因為它在充放電過程中，電池性能會快速下降，每塊電池就像一個神秘的“黑匣子”。受限于傳統(tǒng)原位顯微研究技術(shù)的時空分辨率低及鋰硫體系不穩(wěn)定等因素，人們對其內(nèi)部發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)過程尚不清楚，無法針對性解決問題，嚴(yán)重阻礙其應(yīng)用。
廈門大學(xué)廖洪鋼、孫世剛和北京化工大學(xué)陳建峰等開發(fā)高分辨電化學(xué)原位透射電鏡技術(shù)，耦合真實電解液環(huán)境和外加電場，實現(xiàn)對鋰硫電池界面反應(yīng)原子尺度動態(tài)實時觀測和研究。發(fā)現(xiàn)電池活性材料表面分子聚集成為分子團進行反應(yīng)，電荷轉(zhuǎn)移可以首先存儲在聚集分子團中，分子團得到電子但不會發(fā)生轉(zhuǎn)化，直到獲得足夠電子后瞬時結(jié)晶轉(zhuǎn)化。而沒有活性的材料表面遵循經(jīng)典的單分子反應(yīng)途徑，多硫化鋰分子逐步得到電子，分步轉(zhuǎn)化，最后轉(zhuǎn)化為Li2S。模擬計算表明，活性中心與多硫化鋰之間的靜電作用促進了Li+和多硫分子的聚集，并證實分子聚集體中的電荷可以自由轉(zhuǎn)移。
近百年來，電化學(xué)界面反應(yīng)通常被認(rèn)為僅存在“內(nèi)球反應(yīng)”和“外球反應(yīng)”單分子途徑。該研究揭示出電化學(xué)界面反應(yīng)存在第三種“電荷存儲聚集反應(yīng)”機制，加深了對多硫化物演變及其對電池表界面反應(yīng)動力學(xué)影響的認(rèn)識，為下一代鋰硫電池設(shè)計提供指導(dǎo)。
據(jù)介紹，此項年度評選活動自2005年啟動已成功舉辦19屆。2023年度“中國科學(xué)十大進展”由相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域?qū)＜蚁葟?00多項科學(xué)研究成果中遴選出30項成果，在此基礎(chǔ)上評選出的10項重大科學(xué)研究成果。
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