扫描隧道显微镜
20 世纪重大科技成果之一
关键词：扫描隧道显微镜隧道效应分辨率控制电路
摘要：扫描隧道显微镜是利用探针尖端与物质表面原子间的不同种类的局域相互作用，来测量表面原子结构和电子结构的显微新技术，它的出现被科学界誉为是表面科学和表面现象分析技术的一次革命．
扫描隧道显微镜（Scanning Tunnelins Microscopy 以下简称STM）是20 世纪80 年代初发展起来的一种新型显
微表面研究新技术，其核心思想是利用探针尖端与物质表面原子间的不同种类的局域相互作用来测量表面原子结构
和电子结构．1981 年在IBM 公司瑞士苏黎世实验室工作的G．宾尼希（G．Binning ）和H．罗雷尔（H．Rohrer）利用针尖和表面间的隧道电流随间距变化的性质来探测表面的结构，获得了实空间的原子级分辨图象．这一发明使
显微科学达到了一个新的境界，并对物理、化学、生物、材料等领域的研究产生了巨大的推动作用．为此G．宾尼希和H．罗雷尔于1986 年被授予诺贝尔物理奖．
1．显微镜的历史
人类观察微小物体的历史是从放大镜开始的，然后进人光学显微镜时代．据说世界上第一台光学显微镜是荷兰
的眼镜师詹森父子于1590 年偶然发明的．詹森父子制造的显微镜是一支可以伸缩的管子，在它的两头各放了一片凸
透镜，当管子的长短调节得合适的距离，用它可以看清很小的物体．在当时人们仅是把他制作了这种管子当作玩具，
并没有用到科学研究上．直到十七世纪中叶，才真正认识到显微镜发明的科学意义，人们竞相利用显微镜观察微观
世界，并给生物学带来了划时代的进步．尤其是英国物理学家罗伯特·胡克（R．Hooke 1635 一1703），使用自制的显微镜观察生物，并于1665 年出版了《显微镜图集》．为了提高放大率，人们必须增加透镜的数目，但随着透镜数
目的增加，便遇到了透镜像差．所谓透镜的像差，就是经过透镜所成的像会产生畸变、弯曲或延展等缺陷，当放大
率增大时，透镜的这些缺陷也随之扩大，物象也就变得模糊起来，这样就失去了增大放大率的真实意义．十八世纪中叶，德国数学家欧拉（L．Euler 1707—1783）和英国光学家J·多隆特（J．Dellond 1706 —1761）等人发现了用不同的玻璃制作的透镜加以组合消去色差的办法，这一发现促进了对光学玻璃的研究．到了十九世纪中
叶，光学显微镜的放大率已达到l000 到1500 倍左右；人们发现，如果再提高显微镜的放大率，映像将变得极不清
晰，这就说明光学显微镜的放大本领有一个难以超越的极限．那么，光学显微镜的性能为什么会有这个难以超越的
极限呢？决定这个极限的因素是什么？德国耶拿大学的阿贝（E．Abbe 1840—1905）从波动光学的基础对显微镜的
映像理论进行了分析，他认为：问题并不在于显微镜本身，而起因于作为成像媒介的光波．光线是具有一定波长的
光波，光波遇到粒子会产生衍射效应．当粒子小于光的波长时，光波将绕过粒子，因而不产生粒子的阴影，我们也
就看不清粒子的像．光学显微镜是用可见光来观察物体的，由于光的波动性产生的衍射效应使光学显微镜的分辨极
限只能达到光波的半波长左右，确切的表达式为：
0.61
d （1）
N sin
其中λ为波长，α为物镜的孔径角，N 为折射率， d 为最小可分辨长度．显然在可见光范围内 d 的最小值约为0．3 μm．阿贝从理论上推得，光学显微镜的分辨本领不超过2000?，这个数值与实验得到的极限值一致．由阿贝理论得
知：如果利用波长更短的波来作为像的形成源，显微镜的分辨本领有可能进一步提高．
本世纪二十年代，法国物理学家德布罗意（de．Broglie 1892 —1980）发现：一切微观粒子，例如：电子、质子、
中子等，也具有波动性．人们把这种波称为德布罗意波．电子的德布罗意波长为：
h
（2）
m
其中h 为普朗克常数，电子受电场V 加速获得动能，其速度为：
2eV
m
1
所以
h
2meV
当加速电压在几十千伏以上时，考虑相对论修正，则有：
2m eV
o
h
(1
eV
2m
o
2
c
)
（3）
式中m0 为电子静止质量， c 为光速．当电子被100kV 的电压加速时，电子的波长为0．0037nrn．显然，电子的波长
比光波的波长短得多，比γ射线的波长还短．于是，人们立即想到是不是可以利用电子束来代替光波？1932 年，德国年轻的研究员E·卢斯卡（E．Ruska 1906—1988）等人，第一次用电子束得到了钢网放大形成的电子像，它雄辩
地证实了使用电子束可以形成与光学透镜完全无异的像，从此开始了电子显微镜的历史．
显然电子显微镜的分辨本领大大高于光学显微镜．现代高分辨透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy ，TEM ）分辨率优于0．3nm，晶格分辨率可达0．l～0．2nm．几十年来许多分析方法和仪器相继问世，如：场离子显微镜（Field Ion Microscopy ，FIM ），扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy ，SEM ），俄歇谱仪（Auger Electron Spectroscopy ，AES），光电子能谱（X －ray Photoemission Spectroscopy，XPS），低能电子衍射（Low Energy Electron Diffraction ，LEED ）等等，这些技术在表面研究中都起着重要作用．但是任何一种技术都有一定的
局限性，如透射电子显微镜主要研究薄膜样品的结构，场离子显微镜只能探测曲率半径小于100nm 的针尖状样品的原子结构，俄歇谱仪只用以提供空间平均的电子结构信息，且这些技术只在真空环境下才能工作，并对样品将产生
一定程度的损伤；因而电子显微镜也存在着自身的缺陷性．
2．STM的理论依据
按照经典物理学计算表明，微观粒子不能越过比它自身能量高的势垒，
就好像有一座环形山从外部将它们包围住一样，粒子的能量没有达到使它
们可以越过这座山而跑到外边去．但量子力学认为，由于微观粒子具有波
动性，当一粒子进入一势垒中，势垒的高度Φo 比粒子能量 E 大时，粒子穿
过势垒出现在势垒另一边的几率p（z）并不为零（如图 1 所示），即粒子在偶
然间可以不从山的上面越过去，而是从穿过山的一条隧道中通过去，人们
称这种现象为“隧道效应”．
按照量子理论可推导出在两平板电极间的粒子穿过势垒的电流密度为：如图（1）势垒示意图
J
2
e
h
k
o V e o
2k s
T
2
4 s
（4）
其中h 为普朗克常数，V T 为板间电压，k o 为功的函数，s为两个电极的间距．J 和极间距s 成指数关系，若s 增加0．1nm 时，电流将改变一个数量级．
当一个电极由平板状改变为针尖状时就要用隧道结构的三维理论来计算隧道电流．计算结果是：
2 e 2
I f (E )[1 f (E eV )] M (E E ) （5）
h
其中 f (E) 是费米统计分布函数，
f (E)
1
E E F
kT 1 e
V 是针尖和表面之间电压，Eμ和Eν分别是针尖和表面的某一能态，M
μν是隧道矩阵元．
2
2
h
M dS ( )
2m
式中是波函数，括号中的量是电流算符，积分对整个表面进行；这就是STM 的理论依据．
3．STM的技术实现
任何一项重大科技进步都是在前人众多成功的经验和失败的教训基础上，由若干具有远见卓识的人经过持之不
懈的探索再加之以画龙点睛式的创举才能够取得的，STM 发明也不例外．早在50 年代，就有人提出过STM 的最初设想，当时他们希望用光束透射一个极细小的圆孔来获得显微图象．因为技术条件不成熟而未实现．70 年代初，一位名叫罗伯特·杨（R．Yang）的科学家在“场发射显微镜”的仪器关键部位上已经做到了和如今的STM 非常接近．杨和他的同事们采用了一个极细小的针尖，通过扫描样品表面来获取显微图象．然而，他们并未利用隧道电流，而是
通过在针尖上加一个高电压，从针尖最尖端发射出一束微小电流（称为场发射电流），打击到样品表面上，进而观察
到其表面形貌．这种被杨称作“形貌仪”的显微镜分辨率只达到一般光学显微镜的水平（0．2 微米）．原因是杨的“形貌仪”当中，针尖与样品表面的距离隔得太远，针尖与样品表面产生不了隧道电流，而只能依靠针尖前端的场
发射电流来成像，分辩率当然不会太高．
宾尼希和罗雷尔在看到杨的“形貌仪”后，立即产生了一种天才的想法，利用隧道效应再发明一种新型显微镜．从实际操作的可行性上宾尼希和罗雷尔花了很长时间才使这一设想趋于成熟，并付诸实际应用，于1979 年提出了STM 这一新型显微镜的专利申请．在1981 年，他们制作了第一台STM 实体，并获得了若干高分辨率显微图象．他们制
成的这种新型显微镜达到前所未有的惊人的高分辨率，一举观测到了单个原子的真面目．
若以针尖为一电极，被测固体表面为另一电极，当它们之间的距离小到纳米数量级时根据公式（4）可知：电子可以从一个电极通过隧道效应穿过空间势垒到达另一个电极形成电流，其电流大小取决于针尖与表面间距及表面的
电子状态．如果表面是由同一种原子组成，由于电流与间距成指数关系，当针尖在被测表面上方做平面扫描时，即
使表面仅有原子尺度的起伏，电流却有成十倍的变化，这样就可用现代电子技术测出电流的变化，它反映了表面的
起伏．当样品表面起伏较大时，由于针尖离样品仅纳米高度，恒高度模式扫描会使针尖撞击样品表面造成针尖损坏，
此时可将针尖安放在压电陶瓷上，控制压电陶瓷上电压，使针尖在扫描中随表面起伏上下移动，在扫描过程中保持
隧道电流不变（即间距不变），压电陶瓷上的电压变化即反映了表面的起伏．这种运行模式称为恒电流模式，目前STM 大都采用这种工作模式．
隧道显微镜主体控制电路计算机系统STM 主要部件可以分为三大部分：隧道显微镜主
体、控制电路、计算机系统（测量软件及数据处理软
件）如图（2）．隧道显微镜在正常工作时针尖与样品
表面的间距仅为纳米尺度，而且间距的微小变化都会
引起电流的剧烈变化．任何建筑物都有振动，其谐振
频率在20Hz 附近，振幅可达微米量级，还有人的运
动和声音的传播等产生的振动都会影响隧道电流的稳
定性．所以STM 一般需要采取严格的隔震措施和与
环境隔离的措施来保证其获得原子级的分辨能力和稳
定的图象．
为了得到原子级的分辨本领，STM 的针尖结构如图（2）为扫描隧道显微镜构造原理图
十分关键，针尖的粗细、形状和化学性质不仅影响STM 图象的分辨率和图象的特性，而且在谱的测定中影响所测定
的电子态．理想的针尖其最尖端只有一个稳定的原子，并且针尖的表面没有氧化层和吸附物质，这样才能获得稳定
的隧道电流和原子级分辨率的图象．常用的针尖材料为钨或铂铱合金，钨针尖由于刚性好而被广泛使用，但其表面
容易形成氧化物，所以在使用前需要加以适当处理并保持在真空中．铂铱针尖由于其高度的化学稳定性尤其适合于
大气或液态环境中使用．针尖的制备一般采用电化学腐蚀方法，在NaOH 或KOH 溶液中将钨丝作为阳极，施加交
流或直流电压，控制电压和电流及其它电化学参数可使腐蚀后的针尖尖端曲率半径小于50nrn．STM 由计算机控制数一模变换提供阶梯电压，经过直流高压放大器后，分别加在一平面压电陶瓷管的外电极上，
使针尖沿二维平面方向作光栅扫描．隧道结电流经过控制电路进入计算机系统与预定电流设置值比较，不相等时根
据差值符号和幅度输出相应控制值，经过高压放大来改变扫描机构压电晶体的伸长或收缩，使隧道电流稳定在预定
的设置值．控制电路的其它部分是用于控制步进机构和提供偏压等功能．由于隧道电流非常微弱仅为纳米量级，STM
3
要求各机械运动部分十分稳定，所以控制电路除了要求高灵敏度、高稳定度等性能外，其噪声必须很小．
4、STM的优越性及其应用
STM 的分辨本领非常之高，大大优于一般的电子显微镜，它的横向（表面）及纵向（深度）分辨率可以达到 1 埃至0．l 埃，而一般的电子显微镜仅能达到几十纳米分辨率就相当不错了．用STM 来观察石墨时，它表面上的碳
原子在显微图象上就像一个小馒头一样清晰．STM 还可以直接观察到物质表面的三维立体图象，能够得到物质表面
的局域结构信息以及电子信息．在STM 仪器上可以同时探测扫描隧道谱（STS）而获得物质表面的势垒高度、电荷
密度波等物理参数，这都是电子显微镜无法做到的．
电子显微镜只能够在高度真空的条件下才能工作；而STM 既可以在真空也可以在大气中工作．工作环境可以是常温，也可以是低温；甚至可以把样品浸泡在水里，电解液里，或者液氮当中．这就大大拓宽了STM 的应用范围，许多只能在溶液中保持活性的生物样品，只有采用STM 才能够做出最接近自然状态的观察．STM 的针尖还可以用来移动和操纵单个的原子和分子，这是其他任何类型的显微镜都做不到的．电子显微镜由于附带了真空系统，体积
上都显得宠大笨重，而在大气环境中工作的STM 则小巧玲珑多了．一台STM 只由三部分组成，每部分的体积都不
会超过一般的个人用微型计算机．STM 使人们第一次能够直接观察到原子在物质表面的排列状态和跟表面电子行为
有关系的物理化学性质．因此，它对表面科学、材料科学、生命科学和微电子技术的研究都有着重大的意义和广阔
的应用前景．科学界一致认为，STM 的出现是表面科学和表面现象分析技术的一次革命．
借助性能如此优越的显微镜，中外科学家在众多领域里，开展了各种卓有成效的研究工作，解决了许多理论和
实验上的疑难问题．这里只举出一个最经典的研究实例：硅的7×7 表面重构
问题．硅是一种最常用的半导体材料，它的内部结构属于晶体类．在晶体的表
面，构成晶体结构的基本单位——晶胞，往往会发生一定的变化，重新形成表
面上特有的晶胞结构，这种现象称为表面重构．表面重构后的基本结构与晶体
内部相比，可以用一些数字化的指标来进行表征分类．例如可有2×1、5×5、
7×7 等表面重构，意为表面的基本组成结构和晶体内部的基本单位晶胞相比，
在某一方向上增大多少倍等等．硅表面的重构现象究竟属于哪一种？这个问题
困扰了科学家们长达30 多年．其间有人用X 射线衍射，低能电子衍射等手段
观察过多次，始终只是得到推测的重构模式．而没有直观的图象．宾尼希和罗
雷尔发明STM 后不久，即把它应用于观察硅的表面重构，从显微照片上（如如图（3）为Si（111）表面
图4）清晰地显示出硅表面发生了7×7 重构而不是其他类型．如今，硅表面（7×7）再构图示
7×7 重构的图象已成为STM 发展史上的一张非常经典的图象，并且，许多STM 实验室都可在超高真空条件下，轻而易举地获得这一结果．
STM 对金属表面原子结构、金属的氧化和腐蚀机理等进行了深入的研究．例如研究Cu 表面具有不同氧覆盖度时，通过氧在表面化学吸附诱导铜表面再构的形成和生长过程，发现在Cu（100）表面每隔 4 行丢失 1 行铜原子，Cu－O－Cu 原子链在Cu（100）表面某一方向成核，然后外延生长．而在Cu（100）表面在不同氧覆盖度时有多种
再构情况，其中（2×1）再构是先在平整的平台上成核，然后各向异性地生长出Cu－O－Cu 链，而Cu（6×2）再构却先在台阶边缘上成核，然后各向异性生长．
STM 还用于超导材料的研究，它可以在原子尺度的空间研究超导体能隙．例如它被用于Bi 2Sr2CaCu2O8 高T c 氧化物超导体的BiO 面电子态密度测量，结合其它分析技术就可确定材料不同层的
电导特性．已有许多实验室将STM 用于薄膜生长机理研究和薄膜结构性能的研
究．例如对C60 分子薄膜在Si 和GaAs 不同晶面上的生长过程研究，弄清了生核
初始阶段的标度规律和成核设置．
STM 可在大气和液态环境下使用，而且对样品不产生损伤。这些特点对生物
研究特别具有吸引力．以往用电镜研究生物样品，由于必须在真空中进行，所以
样品处于脱水状态，引起样品状态的极大变化．STM 已应用于核酸结构、蛋白
质、酶、生物膜结构研究中，并取得一系列进展．例如对决定人类遗传性状的大
分子DNA 的研究，用STM 获得了在不同环境下（水、大气、真空）DNA 分子
的形貌，能在接近原子尺度上观察DNA 的结构，测定DNA 双螺旋的螺距、碱基
对间距、碱基对夹角等重要参数．第一张DNA 分子的STM 图像于1989 年1 月如图（4）为DNA 分子的STM 图像
问世（如图4），被评为当年美国的第一号科技成果．1990 年中国科学院上海原子核研究所单分子检测和单分子操纵
4
实验室利用自制的STM，与中国科学院上海细胞生物学研究所及前苏联科学院分子生物学研究所合作，首次获得了
一种新的DNA 构型——平行双链DNA（Parallel stranded DNA ）的STM 图像．一切生命物质中的DNA 复制过程是
每时每刻在进行着，但过去人们从未直观见过，中国科学院生物化学研究所利用STM 拍摄到了表征DNA 复制过程中一瞬间的照片，即对DNA 生物大分子的操纵和拍摄生命体系内部生化反应时引起的大分子结构的动态变化——所
谓“分子电影”已成为前沿课题，这对生命科学和人类基因组学研究有重要意义．
STM 从发明至今，不过短短十几年时间．正如宾尼希和罗雷尔在他们的诺贝尔演讲题目中所形容的一样，STM 从诞生、发展到现在，还只是处于它的青少年时期．虽然在某些方面还时而显露稚气，然而毕竟已经锋芒初露，正
在以它的旺盛的生命力茁壮成长．继STM 之后，又有一批基于STM 工作原理或扫描成像方法的派生显微镜相继问
世，如原子力显微镜、光子扫描隧道显微镜，弹道电子发射电子显微镜、摩擦力显微镜、磁力显微镜、分子力显微
镜等等，这些进展充分显示了STM 蓬勃发展的势头和巨大的影响力；科学家仍预言，STM 将在不久的将来进入它
辉煌的壮年时代．
参考书目：
［1 ］．R．Wiesendanger ，H．Guntherodt ．Scanning Tunneling Microscopy ．Springer-Verlag Berlin Heidelberg ，1992．74～79．
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［3］．陆廷济胡德敬陈铭南主编．物理实验教程．上海：同济大学出版社．2000．248～250．
［4］．倪光炯等编著．改变世界的物理学．上海：复旦大学出版社．1999．194～197，364～365．
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［6］．郭奕玲沈慧君．诺贝尔物理学奖．北京：高等教育出版社．海德堡：施普林格出版社．1999．411～416．
5
由中国科学院、中国工程院主办，中国科学院学部工作局、中国工程院办公厅、中国科学报社承年中国十大科技进展新闻、世界十大科办，中国科学院院士和中国工程院院士投票评选的2017月31日在京揭晓。技进展新闻，201712年1. 我国科学家利用化学物质合成完整活性染色体 我国科学家利用化学物质合成了4条人工设计的酿酒酵母染色体，标志着人类向“再造生命”又迈进一大步。研究结果10日以封面文章的形式在国际知名学术期刊《科学》发表，我国也成为继美国之后第二个具备真核基因组设计与构建能力的国家。我国科学家利用化学物质合成了4条人工设计的酿酒酵母染色体，标志着人类向“再造生命”又迈进一大步。该研究利用小分子核苷酸精准合成了活体真核染色体，首次实现人工基因组合成序列与设计序列的完全匹配，得到的酵母基因组具备完整的生命活性。该研究结果2017年3月10日在《科学》发表，我国也成为继美国之后第二个具备真核基因组设计与构建能力的国家。自2012年开始，天津大学、清华大学和深圳华大基因研究院与美国等国家的科研机构共同推动了酵母基因组合成国际计划（Sc2.0），旨在对酿酒酵母基因组进行人工重新设计和化学再造。我国科学家此次成功合成的4条酿酒酵母染色体，占Sc2.0计划已经合成染色体的2/3。 2. 国产水下滑翔机下潜6329米刷新世界纪录 我国自主研发的“海翼”号水下滑翔机于2017年3月在马里亚纳海沟挑战者深渊，完成大深度下潜观测任务并安全回收，最大下潜深度达到6329米，刷新了水下滑翔机最大下潜深度的世界纪录。 “海翼”号水下滑翔机是根据中科院B类战略先导专项的部署，由中科院沈阳自动化所研制的、具有完全自主知识产权的新型水下观测平台。从原理样机的研发到深渊观测任务的圆满完成经历了． 海翼”余台。此次“2013个年头，包含浅海、深海、深渊等不同型号的水下滑翔机号在马里亚纳海沟共完成了12次下潜工作，总航程超过134.6公里，收集了大量高分辨率的深渊区域水体信息，为海洋科学家研究该区域的水文特性提供宝贵资料。 3. 世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机诞生
②“神舟”5号飞船载人航天飞行成功。 ③“神舟”六号飞船载人航天飞行成功。 （3）袁隆平研究培育出高产杂交水稻。 1973年，袁隆平培育出世界上第一个杂交水稻品种“南优2号”，此后又成功培育出“超级杂交稻”。目前，世界上有20多个国家和地区正在推广杂交水稻。联合国粮农组织把在全球推广杂交水稻技术作为解决粮食短缺问题的一项战略计划，并聘请袁隆平为首席顾问。西方媒体因此称杂交水稻为“东方魔稻”“第二次绿色革命”。 （4）“银河”系列计算机 ①1983年，中国第一台运算速度每秒亿次的巨型计算机──“银河─I”型机诞生。 ②1997年，每秒运算130亿次的“银河─III”巨型计算机研制成功，标志着中国高性能巨型计算机研制技术取得新的突破，中国在这个领域跨入了世界先进行列。 （5）生物技术 ①1965年，人工合成结晶牛胰岛素在中国首次实现，这也是世界上第一个蛋白质的全合成，开辟了人工合成蛋白质的时代。 ②中国积极参与人类基因的研究，到20世纪末，中国在依靠基因工程技术改良动植物品种、治疗人类重大疾病的药物研究等方面达到了国际先进水平，为提高国民生活水平和健康作出了贡献。 （6）建国以来科技成就的重大意义和作用 ①加强了中国的国防力量，为社会主义建设提供了稳定的和平环境，提高了中国的国际地位； ②促进了生产力的提高，促进了经济的发展； ③极大地增强了我国的综合国力； ④振奋了我们的民族精神。 2．“两弹一星”研制的重要影响 尖端科技发展在我国社会主义建设和国际关系中具有重大影响和作用，当代社会激烈竞争和军事政治角逐，实际是科技力量的竞争。 “两弹一星”研制的成功： （1）打破了美苏两国对核技术和空间技术的垄断，打击了他们遏制中国的企图，提高了中国的国际地位，扩大了中国在国际上的影响。 （2）加强了中国的国防，为社会主义建设创造了安定的环境。 （3）科技是第一生产力，科技事业的蓬勃发展，促进了我国社会主义事业的发展，促进了我国综合国力的提高，是我国繁荣昌盛的重要标志。 二、建国以来影响科技文化发展的因素 （1）新中国成立以来科技发展的原因 ①社会主义制度建立，人民当家作主，为我国科技发展创造了必要的前提；
国家科技计划重大成果报告表
附件1 国家科技计划重大成果报告表 计划类别： 项目名称： 项目编号： 成果名称： 填报单位： 填报日期： 科学技术部 二OO三年六月
填写说明 一、本表由项目承担单位填报，每个成果填一张表，在提交国家科技计划项目年度执行情况报告表时一并提交。 二、重大成果系指满足以下三个条件之一者的国家科技计划成果： ①对国家安全、国家利益和社会公共利益有重大影响。 ②技术上有重大创新、在国际上处于领先水平。 ③有重大推广应用价值、产业化前景及经济效益显著。 三、表中所填各项内容务必客观、公正和准确。 四、报告成果若已制定转化及产业化方案的应提交复印件。 五、凡不填内容的栏目，均用“－”表示。
项目基本情况项目 名称 计 划 编 号项目负 责人 E-mail 联 系 电 话项目研究 起始时间 项目主要承 担单位 联 系 电 话项目组织实施 管理机构名称 联 系 电 话
项目所属国家科技计划*01 863计划；02科技攻关计划；03基础研究计划；04研究开发条件建设计划；05科技产业化环境建设计划。 成果基本情况成果 名称 完 成 时 间 第一完 成人 成 果 归 属 单 位 成果 分类 01技术开发成果；02基础研究 成果；03软科学成果 成果 形式 01新技术；02新产品；03新工 艺；04新材料；05新设计；06 新装置；07计算机软件；08新品 种（生物或矿产）；09其他。 *有关国家科技计划类别的具体信息请参见附注《国家科技计划体系（3＋2）》。
技术成熟度01实验室（或样品）；02小试；03中试；04形成产品；05其他 评估或验收情况01通过评估；02通过验收；03未通过评估或验收；04尚未申请 成果登记情况01已登记； 02未登记 已登记 成果登 记号 成果内容简介（300字以内）主要包括创新点、技术先进指标、应用领域和产业化前景分析
2020年中国的科技成果 2020重大科技成就3 篇 21世纪迎来“20年代”。从今天开始的2020年,注定是一个具有特殊意义的年份。 这一年,是全面建成小康社会和“十三五”规划收官之年,中国要实现第一个百年奋斗目标。全面消除绝对贫困、首次火星探测任务、5G全面商用……一系列国家大事和民生关切,让2020年备受期待。 这些时间节点很关键 ——全面建成小康社会 在迎来庆祝新中国成立70周年之后,对于中国而言,2020年又将是一个新的时间坐标。2020年是全面建成小康社会和“十三五”规划收官之年,中国要实现第一个百年奋斗目标。 2020年3月,全国两会将在北京召开,关键的时间节点,中国将要如何规划这一年的发展蓝图,备受期待。 ——全面消除绝对贫困 伴随全面建成小康社会,2020年,绝对贫困也将在中国全面消除,千百年来困扰中华民族的绝对贫困问题即将历史性地画上句号。 过去40年,中国完成了卓越的经济转型,8亿多人成功脱贫,这是人类发展史上具有里程碑意义的重大成就。
在此背景下,中国将在2020年打赢脱贫攻坚战,确保现行标准下农村贫困人口实现脱贫、贫困县全部摘帽、解决区域性整体贫困,做到脱真贫、真脱贫。 这些大事很重要 ——中国健儿出征东京奥运会 2020年,日本东京将成为亚洲首个两次举办夏季奥运会的城市,体育迷们即将迎来奥运盛宴。 根据东京奥组委消息,第32届夏季奥林匹克运动会(东京奥运会)的开幕式和闭幕式分别于2020年7月24日和8月9日举行。 2016年里约奥运会之后,在又一个4年的奥运备战周期中,中国健儿厉兵秣马,奋勇争先。2020年的东京“大考”,他们已经蓄势待发。 ——中国首次火星探测任务 在2020年,中国首次火星探测任务将提上日程。 按照计划,2020年,中国将通过长征五号发射火星探测器,并通过一次发射实现火星环绕、着陆和巡视探测。探测器发射后,大约需要经过7个月左右时间的飞行抵达火星。 火星是太阳系的行星之一,大约每隔26个月就会发生一次“火星冲日”,这时火星与地球的距离会达到极近值,这段时间可以使用较小的代价将探测器送往火星,因此人类的火星探测活动通常也会每隔26个月出现一次高潮。在2020年
华中科技大学“重大科技成果培育计划” （简称“登峰计划”）申请书 研究方向： 学术带头人： 所在院系（公章）： 联系人： 联系电话： 申请时间：年月日 科学技术发展院 2016年9月制
一、“重大科技成果培育计划”团队基本信息
二、团队研究基础 （一）学术带头人介绍 重点介绍学术带头人的基本情况（教育及工作经历）、学术积累、在国内国际上的学术影响力。包括标志性学术成绩（论文或重大应用成果）、国际学术任职、获得重要科技奖项、获得标志性研究成果、对学科发展、社会经济发展做出重要贡献等。 （二）团队核心成员介绍（5-10人） 介绍团队核心成员的基本情况（教育及工作经历）、研究方向以及团队形成的背景、合作基础、专业结构和研究任务分工等 （三）团队在该研究方向承担过的国家及地方的重大重点项目
（四）团队在该研究方向已取得的研究成绩 包括但不限于以下内容： 1．标志性学术成绩（论文或应用成果） 1.1论文收录及被引用情况统计表（近5年） 1.2代表性论文和专著 代表性论文（不超过20篇），列出全部作者姓名（按照论文发表时作者顺序）、论文题目、期刊或会议名称、发表年代、卷期以及起止页码（摘要论文请加以说明）。 ②共同第一作者均加注“#”字样，通讯作者及共同通讯作者均加注“*”字样。 专著要求列出所有作者，专著名称（章节标题），出版社, 总字数，出版年份。 1.3标志性应用成果 2. 获得国家及省部级奖励、国际学术性奖励 2.1获奖励统计表（近5年）
2.2主要奖项（近5年获国家奖、省部级一等奖以上及其他具有高影响力奖项） 3. 获批发明专利 3.1发明专利统计表（近5年） 3.2代表性发明专利（近5年授权，不超过 20项） 4、其他公认突出的创造性成果或成绩
附件2 重大科技项目 执行情况总结报告 项目名称： 承担单位（公章）： 内蒙古自治区科学技术厅编制 二〇一〇年五月
重大科技项目执行情况总结报告 编写题纲 一、项目主要开展内容 简要介绍项目开展的主要内容、实施进度（在项目整体介绍基础上，需按课题分别说明）。 二、项目执行总体情况 1、根据合同计划安排及设定的阶段目标，对比说明各项考核指标完成情况，研发任务的实施进度，示范工程（系统、基地）建设进度。 2、任务与目标、计划安排是否需要调整及调整原因；所涉及的调整情况（承担单位、负责人、经费预算等已调整和申请调整情况）。 3、对任务与目标实现的预期（根据目前的进展，说明能否完成预定的目标任务及其依据）。 三、项目投入和支出情况 1、投入情况：须对照项目目标任务和年度实施计划，详细说明项目人、财、物各项投入的计划及实际投入情况；配套经费和其他配套措施落实情况。 2、支出情况：按照预算科目详细说明项目经费支出情况（按项目经费及其中专项经费支出进行说明），并列出5万元以上购置/试制设备的明细、单价和该设备在项目实施中的用途）。 四、成果及其应用情况 1、阶段成果 重点介绍已取得的或正在取得的阶段性重要成果，并按成果的重要程度递减顺序填写（在内容编制上，按以下3方面进行阐述）。
（1）成果所解决的关键技术问题，成果的创新点；并从技术经济角度与同类技术进行比较（与原有国内外工艺的比较，降低现有产品或工艺的成本情况；在能源和原材料利用方面开辟的新渠道；对环保的明显贡献，节能减排、节水节材等方面的数据指标等）。 （2）成果的意义与作用：说明该成果解决了急需的哪些重大关键问题；成果的应用范围（包括应用的行业或领域、目标用户的类型、成果可能的应用途径及推广方式）。 （3）所取得专利、软件著作权、技术标准以及新产品、新品种等科技成果的名称、特点、完成单位、主要完成人、应用效果、申请或批准时间等情况（与附表二、三、四结合）。 2、成果应用及已取得或预期的效益 以典型事例和数据，说明通过成果转化或技术转让直接获得的经济收益；通过新产品、改进原有工艺而产生的产量或销售增长；在重大工程建设或重大技术装备开发中发挥的作用；对促进相关产业发展、区域发展，或社会发展发挥的作用；对提升企业技术创新能力和国际市场竞争力的作用等。 五、组织管理经验 重点对组织管理的主要措施、保障机制、产学研联合方式、管理的效果等进行经验总结。 六、项目实施的经济、社会与生态效益 对项目实施的综合效益进行评价。 七、存在问题与建议 在组织实施、落实相关条件（资金、配套工程等）、完成目标任务等方面存在的问题及建议。
转移转化70项重大科技成果行动计划 转移转化 70 项重大科技成果行动计划一、任务目标及分解按照“出成果、促转化、强产业”的思路,建立以市场为导向,以企业为主体,“产学研资介”充分参与的科技成果转化和技术转移长效机制,加速重大科技成果在我市落地转化应用。到 2020 年,组织各开发园区，各县（市、区）实施重大科技成果转移转化项目 66 项以上,具体年度目标分解为:2019 年实施重大科技成果转移转化项目31 项,2020 年实施重大科技成果转移转化项目 35 项。（详见下表）各辖区科技成果转化年度目标安排表序号辖区2019 年 2020 年合计 1 玉州区 4 4 8 2 福绵区 2 3 5 3 北流市 4 4 8 4 容县4 4 8 5 陆川县 4 4 8 6 博白县 4 4 8 7 兴业县 2 3 5 8 玉东新区 2 3 5 9 玉柴工业园 2 2 4 10 龙潭产业园区 2 2 4 11 中医药健康产业园 1 2 3 合计 31 35 66 二、工作措施（一）加强科技成果转化政策宣传与落实。统筹做好科技成果转化有关法律法规和政策的宣传工作,通过科技大讲堂及专题培训,面向企业及高校、科研院所强化相关政策解读及业务培
训,重点开展“三权下放”(下放科技成果的使用权、处置权、收益权)、技术合同税费减免、科技成果转化奖励性后补助等政策的落地执行培训,提升科技成果转化主体用实用活、用好激励政策的能力,激发全市科技成果转化的热情,营造充满活力的科技成果转化生态环 境。 （二）强化企业科技成果转化主体作用。聚焦产业发展,促进科技成果向市场流动、向企业聚集。鼓励企业根据市场需求和自身发展,牵头承担科技重大专项,自主建立科技成果转化中心和科技成果中试基地、熟化基地,联合共建产业技术创新战略联盟等,通过共建研发、技术转让、技术许可、作价投资等形式夯实自身实力和引进外力支持,提升吸纳和应用科技成果的能力。支持企业运用创新成果提高综合竞争力和效益,为其探索应用新技术、新成果兜底,对企业引进科技成果并转化应用的,给予技术交易金额 50%，最高 10 万元的奖励性后补助。 （三）深化高校和科研院所科技成果转化机制改革。鼓励高校、科研院所深化科研体制改革,建立有利于科技成果转移转化的机制与模式,激发科技成果转化热情。落实“三权下放”,完善并实施以“完成、转化职务科技成果作出重要贡献的人员给予奖励和报酬不低于 70%”为核心的分配机制;支持和鼓励科研人员通过创新创业或到企业挂职、兼职等形
中国最新科技成果2020 2020年的开局之艰难程度超出了我们很多人的预料，突如其来的疫情打乱了许多原本已经制定好的规划。按照原本的计划，2020年将会是我们中国的首次探测火星之旅、至关重要的嫦娥五号也将在今年升空、还有那个让无数国人牵肠挂肚的中国“天宫”空间站。尽管的确有一些影响，但就像过去以往的所有中国式奇迹那样，我们中国的发展和快速崛起是绝对无可阻挡的，有关于这一点已经毋庸置疑。就在去年年底，我国中科院再次传来了一个重大好消息，这个重大好消息将会在今年被全面推广应用，成为2020年里我们中国一大科技成就。以至于就连西方专家们都惊呼难以置信：中国到底是怎么做到的? 这项即将在2020年被全面推广应用的重大突破成就，是我国中科院在去年年底时公布的新型石墨烯材料，由我国中科院金属研究中心成功研究发明的“硅—石墨烯—锗晶体管”。这种材料的独特之处在于，能够将电磁延迟的时间缩短1000倍，能够以前所未有的强大效率极大提高很多电子元件的处理速度，为我国的石墨烯材料研究领域提供巨大的助力与成就，甚至于足以开启一个崭新的智能科技时代。 石墨烯材料可以说是21世纪一种非常重要的尖端材料领域发明，包括中、美、俄等世界主要强国在内的多国，目前都已经对石墨烯领域展开技术攻关并有所建树。石墨烯材料为何这么重要?这里给大家举几个简单的例子。首先，在国防科技领域，石墨烯材料被视作防护材料的一种划时代里程碑，重量更轻、体积更小的石墨烯复合材料，可以获得比传统凯夫拉纤维复合材料以及陶瓷复合材料更好的防弹效果。 根据网络上已有的资料表明，我国早先曾经测试过的石墨烯复合防护材料，在一块普通防弹衣插板相同的体积下足以抵挡住12.7毫米穿甲弹的直射攻击，这毫无疑问是现代战争防护材料领域的一次巨大迈进。目前，用国产石墨烯复合材料制成的防御挡板，已经被装上了我国的武直10武装直升机进入现役状态，专门负责保护武直10的驾驶员机舱这个脆弱的要害部位，可以对飞行员的生命安全起到非常好的保护效果。同样的，石墨烯材料也可以被用作单兵防弹头盔和防弹衣的应用领域，经由石墨烯复合材料制成的单兵防护装具，对比传统的凯夫拉纤维防弹装具具备更加强大的防护效果、且重量更轻。在单兵火力不断大幅度提升的现代战争，石墨烯材料制成的单兵防护装具可以极大地增强战士们的战场安全，提供强大而可靠的战场防护保证。 另一方面，就像我们前文中所提到的那样，石墨烯材料除了能被应用在国防科技领域外，其在民用领域和航天领域的应用范围同样也很是不小。此次我国发明的这种“硅-石墨烯-锗晶体管”，拥有全世界同类型产品中功率最大的开泰电流，但同时也是全世界最小的发射节电筒，从严格意义上来说，“硅-石墨烯-锗晶体管”已经可以实现目前世界上效率最高的发射节充电技术，代表着我们中国这一尖端科技领域又一次站在了世界之巅位置引领世界。一旦我国此次发明的这项最新技术进入大规模商业化应用阶段，那么我们可以预见到的一个事实便是人类未来电子产品业的长远发展，将会毫无疑问地由我们中国人来进行定义。
中国科技成果2020 这项即将在 2020 年被全面推广应用的重大突破成就，是我国中科院在去年年底时公布的新型石墨烯材料，由我国中科院金属研究中心成功研究发明的“硅—石墨烯—锗晶体管”。这种材料的独特之处在于，能够将电磁延迟的时间缩短1000 倍，能够以前所未有的强大效率极大提高很多电子元件的处理速度，为我国的石墨烯材料研究领域提供巨大的助力与成就，甚至于足以开启一个崭新的智能科技时代。 石墨烯材料可以说是 21 世纪一种非常重要的尖端材料领域发明，包括中、美、俄等世界主要强国在内的多国，目前都已经对石墨烯领域展开技术攻关并有所建树。石墨烯材料为何这么重要?这里给大家举几个简单的例子。首先，在国防科技领域，石墨烯材料被视作防护材料的一种划时代里程碑，重量更轻、体积更小的石墨烯复合材料，可以获得比传统凯夫拉纤维复合材料以及陶瓷复合材料更好的防弹效果。 根据网络上已有的资料表明，我国早先曾经测试过的石墨烯复合防护材料，在一块普通防弹衣插板相同的体积下足以抵挡住 12.7 毫米穿甲弹的直射攻击，这毫无疑问是现代战争防护材料领域的一次巨大迈进。目前，用国产石墨烯复合材料制成的防御挡板，已经被装上了我国的武直 10 武装直升机进入现役状态，专门负责保护武直 10 的驾驶员机舱
这个脆弱的要害部位，可以对飞行员的生命安全起到非常好的保护效果。同样的，石墨烯材料也可以被用作单兵防弹头盔和防弹衣 的应用领域，经由石墨烯复合材料制成的单兵防护装具，对比传统的凯夫拉纤维防弹装具具备更加强大的防护效果、且重量更轻。在单兵火力不断大幅度提升的现代战争，石墨烯材料制成的单兵防护装具可以极大地增强战士们的战场安全，提供强大而可靠的战场防护保证。 另一方面，就像我们前文中所提到的那样，石墨烯材料除了能被应用在国防科技领域外，其在民用领域和航天领域的应用范围同样也很是不小。此次我国发明的这种“硅-石墨烯-锗晶体管”，拥有全世界同类型产品中功率最大的开泰电流，但同时也是全世界最小的发射节电筒，从严格意义上来说，“硅-石墨烯-锗晶体管”已经可以实现目前世界上效率最高的发射节充电技术，代表着我们中国这一尖端科技领域又一次站在了世界之巅位置引领世界。一旦我国此次发明的这项最新技术进入大规模商业化应用阶段，那么我们可以预见到的一个事实便是人类未来电子产品业的长远发展，将会毫无疑问地由我们中国人来进行定义。 事实上除了石墨烯材料领域所取得的巨大迈进以外，我们中国近些年来的各项长足进步在世界范围内同样独一无二、举世瞩目。就拿大家都非常熟知的 5G 技术应用来说，
新中国科技领域取得的巨大成就 （１）航天技术 在火箭方面，目前我国的长征火箭家族已经发展为9种型号的火箭系列，可以覆盖低轨道、中高轨道和高轨道等太空轨道，运载能力从1.5吨到9.2吨，其中低轨道最高运载能力高达9.2吨，高轨道运载能力最高达到5吨。长征系列火箭标志着我国航天技术具有坚实的基础，基本上具备了发射世界上不同轨道、不同重量卫星的能力，是世界航天发射市场上具有较高知名度和信誉度的高技术产品。 在人造卫星方面，我国也取得了举世瞩目的成就。我国已经成功地发射了科学实验卫星、通信卫星和气象卫星三大系列50多颗各种轨道卫星，而且掌握了技术复杂的卫星回收技术和地球同步卫星控制技术。继著名的两弹一星之后，目前我国已经拥有50多颗在轨卫星，并且掌握了复杂的卫星回收技术和地球同步卫星技术。 在载人航天方面，我国科学家的突出成就同样令世人为之瞩目。载人航天工程包括航天员、飞船应用、载人飞船、运载火箭、航天发射场、着陆场和航天测控与通信七大系统，涉及的学科领域广泛，技术含量密集。我国于1992年开始实施载人航天工程，全国3000多家单位数以万计的工作人员先后参与研制、建设和实验。十年来，工程技术人员继承并发扬中国日益成熟的航天技术，探索了一条具有中国特色的载人航天发展之路，突破了一大批具有自主知识产权的核心技术，提升了信息、材料、能源等新兴学科的整体水平。 2000年，我国先后两次成功地发射了神舟一号和二号宇宙飞船，在世界上仅次于美俄之后。2002年3月25日，我国又在酒泉卫星发射中心发射了“神舟”三号宇宙飞船，并且获得了圆满成功。“神舟”三号飞船的成功发射和返回，表明我国载人航天工程技术日臻成熟，为最终实现载人飞行打下了坚实基础；“神州”五号这次发射是人类探索太空史上的一次重大成就。继俄罗斯和美国之后，中国成了世界上第三个将人类送入太空的国家。同时也表明我国利用飞船开展空
2020年度重大科技成果转化 项目申报指南 (该指南在线填写“苍溪县重大科技成果转化项目”) 一、资金支持方式。 专项资金采取前补助支持方式。 二、支持类型和经费。 拟立项不超过2项，每项支持资金不超过15万元， 三、实施周期。 项目实施周期为2年，起止时间2021年1月—2022年12月。 四、支持方向 （一）重点支持企业自有的所有权明晰、技术先进、预期效益好的成果转化，或签有明确标的合同的进行技术转移登记的技术引进、转移项目。 （二）其他重点方向 1．智能装备。重点支持高档数控机床及关键功能部件、工业机器人及服务机器人、智能机器人生产装配线、智能装备功能部件、增材制造装备及其应用系统、柔性制造装备系统、智能监测监控装备系统、核电装备、大型油气钻采装备、大型石化成套设备、大型工程施工成套设备、地质与环境检测设备、智能设计总制造平台等智能装备及关键部件中试及产业化。 2．节能环保。节能装备、节能电机、节能材料、节能技术、环保技术、生活垃圾处理、工业废气、废水处理、高效节能绿色照明产品、环境污染治理技术与成套设备、废弃物资源综合利用、清洁生产成套技术与装备的中试及产业化、高效节能技术及设备等方面重大科技成果的转化应用。 3．新能源。天然气综合利用、生物质能源、清洁能源、太阳能、风能、地热能、储能新能等方面重大科技成果的转化应用。 4．油气化工。围绕苍溪天然气相关的油气化工新型催化剂，页岩气、天然气、煤层气综合开发利用新技术、新工艺、新材料方面重大科技成果的转化应用。 5．粮油、畜禽、经作、林业、水产等主要动植物突破性新品种、新技术、新模式，食品、饮料精深加工技术及创新产品，农产品加工副产物综合利用关键技术及产业化等方面重大科技成果的转化应用。
扫描隧道显微镜 20 世纪重大科技成果之一 关键词：扫描隧道显微镜隧道效应分辨率控制电路 摘要：扫描隧道显微镜是利用探针尖端与物质表面原子间的不同种类的局域相互作用，来测量表面原子结构和电子结构的显微新技术，它的出现被科学界誉为是表面科学和表面现象分析技术的一次革命． 扫描隧道显微镜（Scanning Tunnelins Microscopy 以下简称STM）是20 世纪80 年代初发展起来的一种新型显 微表面研究新技术，其核心思想是利用探针尖端与物质表面原子间的不同种类的局域相互作用来测量表面原子结构 和电子结构．1981 年在IBM 公司瑞士苏黎世实验室工作的G．宾尼希（G．Binning ）和H．罗雷尔（H．Rohrer）利用针尖和表面间的隧道电流随间距变化的性质来探测表面的结构，获得了实空间的原子级分辨图象．这一发明使 显微科学达到了一个新的境界，并对物理、化学、生物、材料等领域的研究产生了巨大的推动作用．为此G．宾尼希和H．罗雷尔于1986 年被授予诺贝尔物理奖． 1．显微镜的历史 人类观察微小物体的历史是从放大镜开始的，然后进人光学显微镜时代．据说世界上第一台光学显微镜是荷兰 的眼镜师詹森父子于1590 年偶然发明的．詹森父子制造的显微镜是一支可以伸缩的管子，在它的两头各放了一片凸 透镜，当管子的长短调节得合适的距离，用它可以看清很小的物体．在当时人们仅是把他制作了这种管子当作玩具， 并没有用到科学研究上．直到十七世纪中叶，才真正认识到显微镜发明的科学意义，人们竞相利用显微镜观察微观 世界，并给生物学带来了划时代的进步．尤其是英国物理学家罗伯特·胡克（R．Hooke 1635 一1703），使用自制的显微镜观察生物，并于1665 年出版了《显微镜图集》．为了提高放大率，人们必须增加透镜的数目，但随着透镜数 目的增加，便遇到了透镜像差．所谓透镜的像差，就是经过透镜所成的像会产生畸变、弯曲或延展等缺陷，当放大 率增大时，透镜的这些缺陷也随之扩大，物象也就变得模糊起来，这样就失去了增大放大率的真实意义．十八世纪中叶，德国数学家欧拉（L．Euler 1707—1783）和英国光学家J·多隆特（J．Dellond 1706 —1761）等人发现了用不同的玻璃制作的透镜加以组合消去色差的办法，这一发现促进了对光学玻璃的研究．到了十九世纪中 叶，光学显微镜的放大率已达到l000 到1500 倍左右；人们发现，如果再提高显微镜的放大率，映像将变得极不清 晰，这就说明光学显微镜的放大本领有一个难以超越的极限．那么，光学显微镜的性能为什么会有这个难以超越的 极限呢？决定这个极限的因素是什么？德国耶拿大学的阿贝（E．Abbe 1840—1905）从波动光学的基础对显微镜的 映像理论进行了分析，他认为：问题并不在于显微镜本身，而起因于作为成像媒介的光波．光线是具有一定波长的 光波，光波遇到粒子会产生衍射效应．当粒子小于光的波长时，光波将绕过粒子，因而不产生粒子的阴影，我们也 就看不清粒子的像．光学显微镜是用可见光来观察物体的，由于光的波动性产生的衍射效应使光学显微镜的分辨极 限只能达到光波的半波长左右，确切的表达式为： 0.61 d （1） N sin 其中λ为波长，α为物镜的孔径角，N 为折射率， d 为最小可分辨长度．显然在可见光范围内 d 的最小值约为0．3 μm．阿贝从理论上推得，光学显微镜的分辨本领不超过2000?，这个数值与实验得到的极限值一致．由阿贝理论得 知：如果利用波长更短的波来作为像的形成源，显微镜的分辨本领有可能进一步提高． 本世纪二十年代，法国物理学家德布罗意（de．Broglie 1892 —1980）发现：一切微观粒子，例如：电子、质子、 中子等，也具有波动性．人们把这种波称为德布罗意波．电子的德布罗意波长为： h （2） m 其中h 为普朗克常数，电子受电场V 加速获得动能，其速度为： 2eV m 1
1.嫦娥三号登陆月球、神舟十号飞船和天宫一号交会对接 2013年12月15日，“嫦娥三号”携带的“玉兔”月球车在月球开始工作，标志着中国首次地外天体软着陆成功。这也是人类时隔37年再次在月球表面展开探测工作。 作为一项庞大的系统工程，探月任务成为中国科技工业综合实力的一次完美展现。准时发射，精确入轨，稳定落月，创新探索，嫦娥三号的每一步都代表着中国航天新的进步。探月工程副总指挥许达哲说：“美国和前苏联达到这样一个目标，都经过了20次以上的任务，我们是用三次就实现这样一个目标。” 2013年12月2日，长征三号乙运载火箭载着“嫦娥三号”月球探测器在西昌升空。 玉兔月球车与登陆器互拍：在月球表面展示五星红旗 2013年夏天，执行我国第五次载人航天任务的“神舟十号”飞船实现了我国首次载人航天应用性飞行，实施了我国首次航天器绕飞交会试验，这标志着神舟飞船与“天宫一号”的对接技术已经成熟，我国将就此进入空间站建设阶段。此外，女航天员王亚平在“天宫一号”上为全国青少年进行了太空授课。 2、实现量子反常霍尔效应 清华大学薛其坤院士领衔的团队2013年成功观测到“量子反常霍尔效应”，被杨振宁称为诺奖级的科研成果。“量子反常霍尔效应”的实现既是理论物理领域的突破，又具有极高的商用价值。量子霍尔效应是整个凝聚态物理领域最重要、最基本的量子效应之一。我们使用计算机的时候，会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题。这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道、相互碰撞从而发生能量损耗。而量子霍尔效应则可以对电子的运动制定一个规则，让它们在各自的跑道上“一往无前”地前进，“这就好比一辆高级跑车，常态下是在拥挤的农贸市场上前进，而在量子霍尔效应下，则可以在‘各行其道、互不干扰’的高速路上前进。”量子霍尔效应的产生需要非常强的磁场，而量子反常霍尔效应的美妙之处是不需要任何外加磁场，在零磁场中就可以实现量子霍尔态，更容易应用到人们日常所需的电子器件中。现代芯片处理器消耗约100瓦的功率，其中有约80%浪费在晶体管材料的能耗。量子反常霍尔效应可以解决电子设备的问题发热，让元器件集成密度大大提高，“上千亿次的计算机能够集成浓缩成一部Pad掌上电脑，或者迷你Pad，走进寻常百姓家，完全可能。” 量子反常霍尔效应的示意图：拓扑非平庸的能带结构产生具有手征性的边缘态，从而导致量子反常霍尔效应 3、使用小分子化学物质诱导多能干细胞，逆转生命时钟 北京大学邓宏魁教授领导的团队2013年成功使用4种小分子化学物质，将小鼠的皮肤细胞诱导成全能干细胞并克隆出后代。与克隆羊“多莉”的技术相比，诱导多能干细胞技术是更简便和彻底的克隆方式。 传统观点认为，哺乳动物细胞只有在胚胎的早期发育阶段具有分化为各种类型组织和器官的“多潜能性”，而随着生长发育分化成为成体细胞之后会逐渐丧失这一特性。人类一直在寻找方法让已分化的成体细胞逆转（脱分化），使之重新获得类似胚胎发育早期的“多潜能性”，并将其重新定向分化成为有功能的细胞或器官，应用于治疗多种重大疾病。通过借助卵母细胞进行细胞核移植（传统克隆）或者使用特定物质诱导（iPS）的方法，体细胞被证明可以被进行“重编程”获得“多潜能性”。日本人山中伸弥曾以病毒诱导法获得iPS细胞，获得2012年诺奖。而邓宏魁团队使用小分子化学物质替代病毒，大大提高了技术安全性，具有革命性意义。中国科学家“逆转生命时钟”邓宏魁团队提出细胞命运决定的“跷跷板模型”，为实现小分子诱导iPS奠定基础。 4、艾滋病感染粘膜疫苗研究取得重大进展 清华大学张林琦、香港大学陈志伟和中科院广州生物医药与健康研究院陈凌的研究团队三方合作，于2013年完成了艾滋病感染黏膜疫苗在恒河猴体内的临床前试验研究，看清了预防艾滋病的“攀登珠峰之路”。 该团队发现这种黏膜疫苗可以大大提高针对艾滋病病毒的T和B淋巴细胞的免疫能力，从而可以有效地抑制病毒在体内的复制与传播。 艾滋病被发现的30多年以来，已导致2500万人死亡，至今全球仍有3300万感染者人体内的各类粘膜是艾滋病毒感染的主要途径，该疫苗如能最终进入临床试验并证实有效，将对阻断和减缓艾滋病毒通过粘膜途径感染（性接触）在普通人群中的流行具有重大科学意义和社会意义。 张林琦形容说，过去的艾滋病载体疫苗、DNA疫苗和重组蛋白疫苗等都只能打中艾滋病毒的“手脚”，粘膜疫苗则有望最终打中“心脏”。 陈凌博士（右二）和他的团队在实验室分析参加攻毒试验的恒河猴的试验结果。 5、中科大测出量子纠缠速度下限（光速的10000倍） 相距遥远的两个量子会呈现关联性，影响其中一个粒子时，另一个也会发生反应，这就是被爱因斯坦
厉害了我的国！2017 年11 大科技成果让世界惊叹！ 不知不觉，已经到了11 月份，在2017 过去的10 个月中，中国在各个领域取得了许多令世界瞩目的重大成果。让我们一起乘坐时光隧道，去重温那些令人骄傲的时刻吧！2 月27 日，中国航空工业自主研制的新型长航时侦察打击一体型多用途无人机系统“翼龙” 口成功首飞，中国成为全世界继美国之后具备新一代察打一体无人机研制能力的国家。“翼龙” H属于世界一流水平，是中国首款装配涡轮螺旋桨发动机的无人机，能够执行侦察、监视和对地打击等任务，经扩展还能进行情报收集、电子战、搜救，适用于军事任务、反恐维稳、边境巡逻和民事用途。4 月26 日，中国首艘国产航母001A 型在大连造船厂正式下水，标志着中国国防实力迈向新阶段，中国一跃成为目前全世界仅有的三个正在建造/海试大型航母的国家之一。印度建造一艘航母花了13 年，美国花了8 年，而中国只用了3 年，实力见证强大。5 月3日，世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机在我国诞生，为最终实现超越经典计算能力的量子计算这一被国际学术界称为“量子称霸”的目标，奠定了坚实的基础。量子计算利用量子相干叠加原理，具有超快的并行计算和模拟能力。计算能力随可操纵的粒子数呈指数增长，可为经典计算机无法解决的大规模计算难题提供有效解决方案。5 月5 日，我国自主研制的新一代喷气式大型客机C919 在上海浦东机场成功首飞。C919 的机翼设计采用了超临界机翼，可
使飞机的巡航气动效率提高20% 以上，进而使其巡航速度提高将近100 多千米/小时。C919 综合性能处于国际领先水平，与波音737MAX和空客A320neo相当。5月18日，我国首次实现海域可燃冰试采成功，标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家，有望重塑世界能源政治格局。5 月31 日，中国人修建的蒙内铁路正式通车。铁路连接肯尼亚首都内罗毕与东非第一大港蒙巴萨，速度比之前英国殖民时期修建的“米轨”铁路快4 倍，票价比当地长途汽车便宜一半，被肯尼亚人誉为“世纪铁路”。这条铁路沿途自然环境恶劣，英国人至今还心有余悸，而中国充分考虑当地自然环境限制，巧妙克服困难，在规定的工期内提前半年完工，使中国制造在海外大放异彩。6月15 日，我国在酒泉卫星发射中心采用长征四号乙运载火箭，成功发射硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”。该卫星有效载荷种类全、规模大、探测模式多，在世界现有同类卫星中，具有先进的暗弱变源的巡天能力、独特的多波段快速光变观测能力。该卫星将对一系列的高能天体及其活动开展前沿性探索，为高能物理研究提供有力支持。6 月26 日，中国自主研制的标准动车组“复兴号”成功开通。与“和谐号”相比，“复兴号”不仅寿命提升了50% ，长达30 年，而且时速最高达400km/h ，同时车厢里提供充电、wifi 以及阅读灯等设施。“复兴号”实现了我国高铁从最早的“洋基因”、“混血”，到现在“纯种”的巨大跨越！6 月28 日，海军新型驱逐舰首舰下水仪式在上海成功举办。该型舰是我国完全自主
厉害了我的国！2017年11大科技成果让世界惊叹！ 不知不觉，已经到了11月份，在2017过去的10个月中，中国在各个领域取得了许多令世界瞩目的重大成果。让我们一起乘坐时光隧道，去重温那些令人骄傲的时刻吧！2月27日，中国航空工业自主研制的新型长航时侦察打击一体型多用途无人机系统“翼龙”Ⅱ成功首飞，中国成为全世界继美国之后具备新一代察打一体无人机研制能力的国家。“翼龙”Ⅱ属于世界一流水平，是中国首款装配涡轮螺旋桨发动机的无人机，能够执行侦察、监视和对地打击等任务，经扩展还能进行情报收集、电子战、搜救，适用于军事任务、反恐维稳、边境巡逻和民事用途。4月26日，中国首艘国产航母001A型在大连造船厂正式下水，标志着中国国防实力迈向新阶段，中国一跃成为目前全世界仅有的三个正在建造/海试大型航母的国家之一。印度建造一艘航母花了13年，美国花了8年，而中国只用了3年，实力见证强大。5月3日，世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机在我国诞生，为最终实现超越经典计算能力的量子计算这一被国际学术 界称为“量子称霸”的目标，奠定了坚实的基础。量子计算利用量子相干叠加原理，具有超快的并行计算和模拟能力。计算能力随可操纵的粒子数呈指数增长，可为经典计算机无法解决的大规模计算难题提供有效解决方案。5月5日，我国
自主研制的新一代喷气式大型客机C919在上海浦东机场成功首飞。C919的机翼设计采用了超临界机翼，可使飞机的巡航气动效率提高20%以上，进而使其巡航速度提高将近100多千米/小时。C919综合性能处于国际领先水平，与波音737MAX和空客A320neo相当。5月18日，我国首次实现海域可燃冰试采成功，标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家，有望重塑世界能源政治格局。5月31日，中国人修建的蒙内铁路正式通车。铁路连接肯尼亚首都内罗毕与东非第一大港蒙巴萨，速度比之前英国殖民时期修建的“米轨”铁路快4倍，票价比当地长途汽车便宜一半，被肯尼亚人誉为“世纪铁路”。这条铁路沿途自然环境恶劣，英国人至今还心有余悸，而中国充分考虑当地自然环境限制，巧妙克服困难，在规定的工期内提前半年完工，使中国制造在海外大放异彩。6月15日，我国在酒泉卫星发射中心采用长征四号乙运载火箭，成功发射硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”。该卫星有效载荷种类全、规模大、探测模式多，在世界现有同类卫星中，具有先进的暗弱变源的巡天能力、独特的多波段快速光变观测能力。该卫星将对一系列的高能天体及其活动开展前沿性探索，为高能物理研究提供有力支持。6月26日，中国自主研制的标准动车组“复兴号”成功开通。与“和谐号”相比，“复兴号”不仅寿命提升了50%，长达30年，而且时速最高达400km/h，同
2014年中国十大科技成果 铁基超导摘得国家大奖 2014年初的国家科学技术奖励大会上，赵忠贤院 士等人的“40K以上铁基高温超导体”研究获颁2013年 度国家自然科学一等奖。 超导被认为是21世纪材料领域最重要的课题，在 这个领域已有10人获得5次诺贝尔奖。基于超导原理的 磁悬浮铁路已经为中国人所熟悉，医院使用的磁共振 成像仪器（MRI）中的磁体也基本上都是由超导材料制 成的。超导现象一般要在接近绝对零度时才会出现，找到转变温度在40K以上的材料已经十分难得。《科学》杂志对此评论称，“中国如洪流般不断涌现的研究结果标志着在凝聚态物理领域，中国已经成为一个强国。” 没想到的是，这一奖项随后在科学界引发质疑。有科学家称，日本科学家Hosono在200 8年就在高压状态获得43K的临界温度，中国科学家常压下的稀土元素替换做法和加高压起到的是类似效果，因此算不得原创。 2014年底，这一争论已经逐渐平息，而获奖成员之一的陈仙辉教授又发现了一种新的铁基超导材料OHFeSe。 首颗“量子卫星”关键部件研制完成 有了量子通信，CIA再也别想监听你啦。光量子电话网的“一 次一密”提供了绝对安全：两人通话期间，密码机每分每秒都在 产生密码，一旦通话结束，这串密码就会立即失效，下一次通话 绝对不会重复使用。 中国已经建成了试验性的量子通信城域网，可用于金融机构 的隐匿通信等工程，也可用于对电网、煤气管网、自来水网等重 要能源供给和民生网络基础设施的监视和通信保障。 今年末，由中国科学家完全自主研发的世界首颗“量子科学 实验卫星”完成关键部件的研制与交付，卫星有望先于欧美在2 016年左右发射，在轨设计寿命为2年。到2030年，中国有望建立 首个全球量子通信网络。 国际权威学术期刊《自然》曾评论：“在量子通信领域，中国用了不到十年的时间，由一个不起眼的国家发展成为现在的世界劲旅。” 量子通信首席科学家，中国科学技术大学潘建伟教授 意念控制瘫痪肢体 因中风导致偏瘫的董阿姨只通 过“想”，就能“指挥”自己原本无 法动作的肢体“听话”地完成相应动 作，以后甚至能站起来行走、拿东西， 直至慢慢康复。 身随意动、思行合一，这不是科 幻电影中的场景，而是借助了天津大 学研制的人工神经康复机器人系统。 “我们给机器人系统起名为‘神工一
国家重大科技成果转化项目 实施目标： 按照产学研用一体化要求，围绕国家战略性新兴产业发展方向，支持部分重点领域科技成果向现实生产力转化。 项目支持重点： 根据当前产业发展现状，围绕产业发展的关键薄弱环节，同时与发展战略性新兴产业做好衔接，今年科技成果转化支持重点如下： （一）高端装备所需关键零部件技术 （二）节能降耗及低碳经济技术 （三）部门公认急需转化的技术 支持原则 （一）突出重点、兼顾一般。重点对高端装备所需关键零部件、节能低碳给予支持，同时适当支持其他行业急需的成果转化项目。同等条件下优先支持条件成熟、企业牵头的产学研用合作联盟承担项目以及跨年度项目。 （二）集中资金、滚动支持。对方案切实可行、目标任务明确的重点领域项目，集中资金予以支持，补助资金一次核定，根据项目实施进度及考核情况分次拨付。 （三）目标考核。根据项目承担单位提出的预期目标，分年度组织力量对滚动支持项目进行考核，重点核查项目预期目标完成情况。对考核合格的项目，拨付后续补助资金，考核不合格的，后续资金不再下达。 申报条件及要求 （一）项目承担单位应在中华人民共和国境内注册，具有独立法人资格。 （二）项目相关技术获得国家技术发明奖、国家科技进步奖或国家发明专利，获奖日期或专利授权日期在2009年至2012年12月底期间。 （三）项目应在产品性能、工艺技术方面有重大突破，指标达到国内领先或国际先进水平，成果处于中试、产业化或初期应用阶段；属产学研用合作项目，应具有以生产企业为主体、联合上游科研或下游应用企业的具体实施机制，明确合作形式（如合作开发、技术转让等），并签订相应的合同或协议。知识产权归属清晰，权利义务明确，没有法律纠纷，具有优势互补、强强联合的特点，具备良好的前期研究开发基础和产业化条件。 （四）项目承担单位需提交切实可行、细致严谨、目标明确的项目实施方案。 （五）项目近三年内未获中央财政资金支持。 申报程序 （一）各省、自治区、直辖市、计划单列市以及新疆生产建设兵团财政部门会同同级工业和信息化主管部门对申报项目进行审核后，联合向财政部、工业和信息化部提出申请，其中：重点扶持领域项目数量应占推荐项目总数的70%及以上；国务院有关部委、有关直属机构和中央企业，可根据所属行业情况向财政部、工业和信息化部直接推荐行业急需的成果转化