資訊| 2025年度“中國科學十大進展”發(fā)布

來源： 國家自然科學基金委員會

2025年度“中國科學十大進展”遴選活動（第21屆）由國家自然科學基金委員會主辦，國家自然科學基金委員會高技術研究發(fā)展中心（國家自然科學基金委員會基礎研究管理中心）承辦。遴選活動自2005年以來已成功舉辦21屆，共212項基礎科學研究成果入選（2005年和2007年分別有11項進展入選）。

01

嫦娥六號樣品首次揭示月背演化歷史和巨型撞擊效應

嫦娥六號任務首次從月球背面南極—艾特肯（SPA）盆地帶回月壤，為人類揭開月球背面演化歷史提供了珍貴樣本。

通過分析嫦娥六號返回樣品，該研究取得多項原創(chuàng)突破：識別出具有撞擊成因的新型月球巖石，厘定月球最大撞擊盆地——SPA盆地及其內(nèi)部的阿波羅盆地分別形成于42.5億年前和41.6億年前，為認識月球早期撞擊歷史提供關鍵時標；首次獲得月球背面月幔的水含量和化學組成，發(fā)現(xiàn)其比正面月幔更“干”，且鍶—釹同位素組成更為虧損，鈾—鉛同位素比值偏離正面月幔演化曲線，揭示巨型撞擊改造了SPA盆地之下的月幔性質(zhì)；首次獲得月背古磁場信息，明確月球磁場強度在28億年前發(fā)生反彈，揭示月球磁場并非單調(diào)衰減而是存在波動。

該系列成果將月球正面和背面表殼不對稱性延伸至深部月幔，刷新人類對月球古磁場時空分布的認知，重塑了內(nèi)太陽系早期撞擊歷史及其效應，引領月球科學研究邁向內(nèi)、外動力系統(tǒng)耦合認知的新階段。

主要完成人：吳福元、陳意、徐義剛、李春來、林楊挺、胡森、楊蔚、蔡書慧、車曉超、龍濤、惠鶴九

主要完成單位：中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所、中國科學院廣州地球化學研究所、中國科學院國家天文臺、中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所、南京大學

02

創(chuàng)新方法實現(xiàn)規(guī)模化制備柔性超平金剛石薄膜

金剛石具有極高的硬度、超高的載流子遷移率、強大的介電擊穿強度、優(yōu)異的熱導率以及寬禁帶特性，被譽為“終極半導體材料”，在眾多領域展現(xiàn)出革命性潛力。然而，傳統(tǒng)的制備技術難以實現(xiàn)大規(guī)模、超平整金剛石薄膜的生產(chǎn)，限制了其產(chǎn)業(yè)化應用的發(fā)展。

該研究基于薄膜生長界面的非對稱模型，創(chuàng)造性地開發(fā)出一種“邊緣暴露剝離”方法，采用“一步法”實現(xiàn)英寸級柔性超薄、超平整金剛石薄膜的規(guī)模化制備。該方法通過理論建模優(yōu)化剝離角度和厚度參數(shù)，在幾秒鐘內(nèi)即可完成傳統(tǒng)激光切片、底材刻蝕等需耗時數(shù)十小時的工藝，大幅提升生產(chǎn)效率并降低成本。所得亞微米厚度的金剛石薄膜具有亞納米級的表面粗糙度和可360度彎曲的彎折能力，其超平整的表面完美兼容現(xiàn)有半導體CMOS工藝，并且具備傳統(tǒng)剛性金剛石塊材所不具有的柔韌性，為“彈性應變工程”及“應變傳感”的應用奠定了基礎。

該方法有望加速金剛石薄膜在下一代高性能電子、柔性光電子和量子技術等領域的應用。

主要完成人：褚智勤、林原、李攜曦、王琦

主要完成單位：香港大學、南方科技大學、北京大學東莞光電研究院

03

可控核聚變大科學裝置實現(xiàn)“億度”運行

可控核聚變具有資源豐富、環(huán)境友好、固有安全等突出優(yōu)勢，是目前認識到的能夠最終解決人類能源問題的重要途徑之一。該研究在全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）與環(huán)流三號核聚變裝置（HL-3）上均實現(xiàn)了上億攝氏度運行。

EAST團隊瞄準托卡馬克穩(wěn)態(tài)高性能等離子體前沿物理研究，解決了等離子體芯部與邊界的物理集成、等離子體與壁相互作用等前沿物理問題，實現(xiàn)了上億攝氏度、1,066秒的穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模等離子體運行，驗證了聚變堆穩(wěn)態(tài)高約束運行的可行性。高溫高約束模千秒量級運行，是人類首次在實驗裝置上模擬出未來聚變堆運行所需的條件，對未來聚變堆的建設和運行具有重大的意義。

HL-3團隊相繼攻克了高功率微波回旋管、高功率中性束加熱等關鍵技術，解決了聚變“燃燒”關鍵門檻條件的科學難題，實現(xiàn)了離子溫度1.17億攝氏度、電子溫度1.6億攝氏度的高參數(shù)運行。同時在等離子體電流超過100萬安培、離子溫度1億攝氏度以上和高約束模式運行工況下，聚變?nèi)朔e提升了近10倍達到1020 keV·s·m?3量級，為可控核聚變裝置的燃燒實驗奠定了重要基礎。

主要完成單位：中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院、核工業(yè)西南物理研究院

04

發(fā)現(xiàn)神經(jīng)酰胺受體和菌源調(diào)控物及其在心血管與代謝性疾病中的作用

心血管與代謝性疾病在全球范圍內(nèi)嚴重威脅人類健康，以高膽固醇等為中心的傳統(tǒng)病因理論難以完全解釋其發(fā)生發(fā)展，仍有大量患者存在殘余風險。近年研究發(fā)現(xiàn)宿主內(nèi)源性脂質(zhì)——神經(jīng)酰胺是心血管與代謝性疾病的獨立風險因素。但自神經(jīng)酰胺于1884年被發(fā)現(xiàn)以來，其作用受體與調(diào)控機制一直是該領域百余年來的未解之謎，嚴重制約了靶向干預研究。

該研究從受體識別、代謝調(diào)控及疾病干預等維度開展。研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)酰胺的作用受體FPR2和CYSLTR2，并揭示其加重多種心血管和代謝性疾病的分子機制；系統(tǒng)闡明了神經(jīng)酰胺是宿主感知腸道菌源酶及其代謝物的關鍵信使，發(fā)現(xiàn)腸道真菌生成的新型次級代謝產(chǎn)物鐮刀糞酮A通過抑制腸道神經(jīng)酰胺合成酶CerS6調(diào)節(jié)神經(jīng)酰胺水平，改善心血管與代謝性疾病。

該研究破解了神經(jīng)酰胺發(fā)現(xiàn)至今的未解之謎，突破了以高膽固醇為中心的傳統(tǒng)治療框架，開辟了心血管與代謝性疾病藥物開發(fā)的新途徑。

主要完成人：姜長濤、孔煒、孫金鵬、喬杰、汪鍇、于曉、鄭金剛、鄭明華

主要完成單位：北京大學、山東大學、中日友好醫(yī)院、溫州醫(yī)科大學

05

基因編輯豬肝植入人體突破跨物種器官移植壁壘

供體短缺是制約器官移植發(fā)展的瓶頸，而異種移植是破解器官短缺問題的重要途徑。該研究實現(xiàn)了基因編輯豬肝成功植入受試者體內(nèi)。

為了突破異種移植免疫排斥與生理不相容等瓶頸，該研究對供體豬采用了六基因編輯策略：敲除三種豬抗原基因（GGTA1、B4GALNT2、CMAH），避免超急性排斥；轉入兩種人補體調(diào)節(jié)蛋白基因（hCD46、hCD55），抑制補體活化介導的體液免疫排斥；轉入一種人凝血調(diào)節(jié)蛋白基因（hTBM），改善凝血紊亂。同時，在同種移植三聯(lián)免疫抑制（FK506、MMF、MP）基礎上，針對性地制定了異種移植“七聯(lián)免疫抑制”方案：增加ATG、CD20抗體抑制細胞性免疫排斥，C5抗體減少補體殺傷，TNF-α抗體降低全身性炎癥反應。該研究采用“異位輔助肝移植”術式，保留受體原肝，減少手術創(chuàng)傷，降低手術風險，有利于日后作為橋接治療進行推廣應用。

該研究實現(xiàn)了豬肝植入受試者體內(nèi)的重大臨床突破，為異種器官移植開展提供了重要的理論支撐和技術支持。

主要完成人：竇科峰、王琳、董海龍

主要完成單位：中國人民解放軍空軍軍醫(yī)大學

06

炎性衰老機制解析與多維靶向干預

解析器官衰老的分子機制并建立系統(tǒng)性干預策略，是衰老生物學與轉化醫(yī)學的核心挑戰(zhàn)。該研究通過對蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)、代謝調(diào)控及干細胞功能的深入解析，不僅揭示了人類多器官衰老的時空規(guī)律與分子驅動力，更完成了從機制發(fā)現(xiàn)到靶向干預重塑的系統(tǒng)性跨越。

該研究繪制了跨越人類50年生命周期的衰老軌跡與特征，揭示了淀粉樣蛋白積聚及炎癥應激是器官衰老的核心驅動機制。進而發(fā)現(xiàn)腎臟來源的內(nèi)源代謝物甜菜堿可作為促炎激酶TBK1的天然抑制劑，在分子層面模擬運動的抗炎效應，為延緩衰老提供了具有明確靶點的候選分子。針對干細胞耗竭這一核心問題，研究基于合成生物學構建了長壽基因FOXO3增強的工程化干細胞，證實其在老年靈長類動物模型中可顯著改善多組織衰老指標、抑制慢性炎癥，并在認知與生殖功能上展現(xiàn)出逆轉衰老相關衰退的潛能。

該研究實現(xiàn)了從機制解析、靶點發(fā)現(xiàn)到干預驗證的完整閉環(huán)，深化了對炎性衰老本質(zhì)的理解，并為衰老相關疾病的精準干預開辟了研究新范式。

主要完成人：劉光慧、王思、張維綺、曲靜、宋默識、楊家印

主要完成單位：中國科學院動物研究所、首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院、中國科學院北京基因組研究所（國家生物信息中心）、四川大學華西醫(yī)院

07

深淵海溝最深處發(fā)現(xiàn)繁盛的化能合成生物群落

該研究通過“奮斗者”號載人潛水器極限深潛，在西北太平洋千葉—堪察加海溝和阿留申海溝發(fā)現(xiàn)了一個驚人的海底生態(tài)系統(tǒng)——在深度5,800~9,533米的深淵海底，蓬勃生長著目前已知地球上最深的化能合成生態(tài)群落。這一海底生態(tài)系統(tǒng)規(guī)模巨大，在海底延綿分布超2,500公里。它們不依賴陽光，而是利用地質(zhì)流體中的化學反應獲取新陳代謝所必需的能量。這些群落主要由管狀蠕蟲和雙殼類軟體動物組成，它們依靠沿著斷層上涌的富含硫化氫和甲烷的流體維持生命。研究進一步揭示了深淵沉積層深部存在著一個前所未知、規(guī)模巨大的甲烷儲庫及產(chǎn)甲烷生物圈。

這一突破性發(fā)現(xiàn)為理解深海碳循環(huán)的復雜機制提供了新視角，極大地拓展了我們對生命極限的理解，挑戰(zhàn)了“深淵生命能量主要來源于上層沉降有機質(zhì)”傳統(tǒng)觀點，證實了深淵海溝的化學合成生態(tài)系統(tǒng)比之前預想的更為復雜和活躍。

主要完成人：全球深淵探索計劃研究團隊

主要完成單位：中國科學院深海科學與工程研究所

08

全功能二維半導體/硅基混合架構異質(zhì)集成閃存芯片

面對摩爾定律逼近物理極限的根本性挑戰(zhàn)，具有1~3個原子層厚度的二維半導體是國際公認的破局關鍵。芯片產(chǎn)業(yè)界與學術界正致力于通過異質(zhì)系統(tǒng)集成突破來驗證二維電子學的優(yōu)勢。然而，二維半導體原子結構如同“蟬翼”般纖薄而脆弱，這一獨特屬性讓其大規(guī)模集成充滿挑戰(zhàn)。

該研究通過原子尺度制備技術（ATOM2CHIP）實現(xiàn)了二維電子學底層科學機制創(chuàng)新到工程化集成的全鏈條突破。其技術藍圖包含全棧片上集成工藝與跨平臺系統(tǒng)設計，實現(xiàn)二維半導體與CMOS芯粒原子尺度“共形粘附”集成、異質(zhì)電路內(nèi)部單片高密度互連與協(xié)議通信。該研究率先研發(fā)出了二維半導體/硅基混合架構（“長纓”）閃存芯片，是支持8位指令與32位并行處理的高復雜度、指令驅動的全功能芯片，集成良率高達94.3%。

該成果具有我國完整自主知識產(chǎn)權，為原子級芯片集成提供了新范式。

主要完成人：周鵬、劉春森

主要完成單位：復旦大學

09

實現(xiàn)基于熔鹽堆的釷鈾核燃料轉換

熔鹽堆是以高溫熔鹽作為冷卻劑的第四代先進核能系統(tǒng)，具有固有安全、無水冷卻、常壓工作和高溫輸出等優(yōu)點，是國際公認最適配釷資源核能利用的堆型。

該研究突破了熔鹽堆本體與主回路一體化設計的基礎理論瓶頸，建立了復雜多物理場耦合條件下的設計理論與方法體系，實現(xiàn)了結構安全性與傳熱效率的協(xié)同優(yōu)化；闡明了極端服役環(huán)境下關鍵結構材料的使役行為與組織演化機理，建立了材料性能調(diào)控與精密制備的技術體系；揭示了燃料介質(zhì)與結構材料相互作用的本征規(guī)律，提出了燃料體系組分優(yōu)化與腐蝕抑制的理論及技術方案。最終建成了液態(tài)燃料基熔鹽實驗堆并完成堆內(nèi)釷鈾轉化原理驗證實驗，成功獲取關鍵核素演化特性的直接證據(jù)，驗證了新型燃料循環(huán)路線的科學可行性。

該成果是釷基熔鹽堆“實驗堆—研究堆—示范堆”三步走發(fā)展戰(zhàn)略的關鍵里程碑，為我國率先實現(xiàn)釷基熔鹽堆工業(yè)應用和釷資源規(guī)模化利用奠定了基礎，進一步鞏固了我國在國際熔鹽堆核能系統(tǒng)研究領域的引領地位。

主要完成單位：中國科學院上海應用物理研究所

10

界面調(diào)控新方法創(chuàng)制面向空天應用的高性能柔性疊層太陽能電池

柔性鈣鈦礦/晶硅疊層光伏技術具有低成本、高效率、輕質(zhì)可彎曲、高功率重量比等特點，是新一代空天光伏技術的重要方向。然而，該技術仍面臨在彎曲、熱脹冷縮等應力下易出現(xiàn)界面分層與性能衰減的挑戰(zhàn)，制約了其器件效率和穩(wěn)定性。

該研究基于“光—電—力”協(xié)同調(diào)控原理，提出了兩種界面調(diào)控新方法：其一，構建具有“一松一緊”結構的雙層緩沖層，在納米尺度協(xié)同實現(xiàn)應力耗散與高效電荷傳輸，在小面積柔性疊層電池實現(xiàn)超過33.3%（1 cm2）的國際認證光電轉換效率，全硅片尺寸器件實現(xiàn)了29.8%（261 cm2）的認證光電轉換效率，并展現(xiàn)出卓越耐彎曲性與寬溫域穩(wěn)定性；其二，發(fā)展了反應等離子體沉積的氧化銦鈰薄膜，提升了自組裝單分子層的覆蓋度與界面電荷傳輸效率，并采用原位退火制備鋅摻雜氧化銦前透明電極增強光電與機械力學性能，獲得了認證光電轉換效率達33.6%、開路電壓為2.015 V的柔性太陽能電池，在反復彎曲與濕熱環(huán)境下保持穩(wěn)定，持續(xù)光照下壽命超2,000小時。

該研究為硅基光伏產(chǎn)業(yè)開辟了新的應用場景，有望在航空航天等領域發(fā)揮重要作用。

主要完成人：張曉宏、劉江、楊新波、何博、李振國、徐希翔、曲銘浩

主要完成單位：蘇州大學、隆基綠能科技股份有限公司

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