福建省兩項(xiàng)研究成果入選2023年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展

廈門(mén)大學(xué)和福州大學(xué)各有一項(xiàng)

東南網(wǎng)3月2日訊（福建日?qǐng)?bào)記者 李珂） 2月29日，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)發(fā)布2023年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展。我省兩項(xiàng)研究成果入選，分別為：廈門(mén)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、固體表面物理化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室廖洪鋼教授、孫世剛院士團(tuán)隊(duì)研究成果“發(fā)現(xiàn)鋰硫電池界面電荷存儲(chǔ)聚集反應(yīng)新機(jī)制”；福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院鄭仕標(biāo)教授團(tuán)隊(duì)提出的“玻色編碼糾錯(cuò)延長(zhǎng)量子比特壽命”研究成果。

廈門(mén)大學(xué)廖洪鋼教授、孫世剛院士團(tuán)隊(duì)研究成果“發(fā)現(xiàn)鋰硫電池界面電荷存儲(chǔ)聚集反應(yīng)新機(jī)制”，發(fā)現(xiàn)揭示出電化學(xué)界面反應(yīng)在傳統(tǒng)單分子反應(yīng)途徑外，存在“電荷存儲(chǔ)聚集反應(yīng)”機(jī)制。該研究加深了對(duì)多硫化物演變及其對(duì)電池表界面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)影響的認(rèn)識(shí)，為下一代鋰硫電池設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

發(fā)展具有高能量密度和高功率的電池體系是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要途徑。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(shí)現(xiàn)。因?yàn)樗诔浞烹娺^(guò)程中，電池性能會(huì)快速下降。受限于傳統(tǒng)原位表征工具的時(shí)空分辨率及鋰硫體系的不穩(wěn)定性和環(huán)境敏感性等因素，人們對(duì)其內(nèi)部發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程尚不清楚，無(wú)法針對(duì)性解決問(wèn)題。

廈門(mén)大學(xué)廖洪鋼教授、孫世剛院士團(tuán)隊(duì)自主開(kāi)發(fā)高時(shí)空分辨電化學(xué)原位液相透射電鏡技術(shù)，耦合真實(shí)電解液環(huán)境和外加電場(chǎng)，在原子尺度實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰硫電池界面及其反應(yīng)過(guò)程動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)觀測(cè)和研究，發(fā)現(xiàn)鋰硫電池界面電荷存儲(chǔ)聚集反應(yīng)新機(jī)制。北京化工大學(xué)陳建峰院士團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)證實(shí)分子聚集體中的電荷可以自由轉(zhuǎn)移。

近百年來(lái)，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。該新機(jī)制的發(fā)現(xiàn)揭示出電化學(xué)界面反應(yīng)在傳統(tǒng)單分子反應(yīng)途徑外，存在“電荷存儲(chǔ)聚集反應(yīng)”機(jī)制。該研究加深了對(duì)多硫化物演變及其對(duì)電池表界面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)影響的認(rèn)識(shí)，為下一代鋰硫電池設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。相關(guān)研究論文于2023年9月7日發(fā)表在Nature期刊上。自20世紀(jì)60年代鋰硫電池概念提出，該研究是國(guó)際上首次鋰硫電池的研究論文登上Nature期刊。

福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院鄭仕標(biāo)教授團(tuán)隊(duì)參與的“玻色編碼糾錯(cuò)延長(zhǎng)量子比特壽命”研究成果，提出了一種玻色碼量子錯(cuò)誤癥狀無(wú)損檢測(cè)的新方法。

量子計(jì)算具有一些經(jīng)典計(jì)算無(wú)法比擬的優(yōu)越性，受到國(guó)際學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界以及相關(guān)政府部門(mén)的高度重視。實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的最大障礙是，量子系統(tǒng)與環(huán)境的耦合所導(dǎo)致的消相干會(huì)引起錯(cuò)誤，導(dǎo)致量子信息的丟失。借助量子糾錯(cuò)碼來(lái)保護(hù)邏輯比特，是實(shí)現(xiàn)具有實(shí)際意義的量子算法的前提。

福州大學(xué)鄭仕標(biāo)教授提出的一種玻色碼量子錯(cuò)誤癥狀無(wú)損檢測(cè)的新方法。與原有方法相比，其優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)過(guò)程對(duì)系統(tǒng)的擾動(dòng)得到有效減輕，并且此方法可直接推廣到高階糾錯(cuò)碼。南方科技大學(xué)的俞大鵬院士領(lǐng)導(dǎo)的小組利用該方案，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了離散變量邏輯比特對(duì)盈虧平衡點(diǎn)的超越，研究成果《利用分離變量編碼邏輯比特突破盈虧平衡點(diǎn)》發(fā)表于《自然》。鄭仕標(biāo)教授為論文的共同通信作者，福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院的楊貞標(biāo)教授為共同作者之一。

據(jù)了解，2023年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)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。

活動(dòng)由近100位相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域?qū)＜覐?00多項(xiàng)科學(xué)研究成果中遴選出30項(xiàng)成果，在此基礎(chǔ)上邀請(qǐng)包括中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)工程院院士在內(nèi)的2100多位基礎(chǔ)研究領(lǐng)域高水平專(zhuān)家對(duì)30項(xiàng)成果進(jìn)行投票，評(píng)選出10項(xiàng)重大科學(xué)研究成果，經(jīng)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)咨詢(xún)委員會(huì)審議，最終確定入選2023年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展的成果名單。

中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展遴選活動(dòng)旨在宣傳我國(guó)基礎(chǔ)研究重大進(jìn)展，弘揚(yáng)科學(xué)家精神，激發(fā)廣大科技工作者的科學(xué)熱情，開(kāi)展科學(xué)普及，提升全民科學(xué)素養(yǎng)。遴選活動(dòng)自2005年啟動(dòng)以來(lái)已成功舉辦19屆，歷年入選進(jìn)展記錄了我國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究的重要成果，得到社會(huì)各界廣泛關(guān)注。2022年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展中，廈門(mén)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所合作研究的“溫和壓力條件下實(shí)現(xiàn)乙二醇合成”項(xiàng)目入選。