向著科技強國目標堅定邁進
張濤（左）、李雋（右）與楊小峰討論“單原子催化”問題。中國科學院大連化學物理研究所供圖
魏炳波在實驗室。
西北工業大學供圖
王恩哥（右一）、江穎（右二）和學生們討論超導材料中的非絕熱效應。
受訪者供圖
鬆遼盆地國際大陸科學鑽探鬆科三井現場。
中國地質大學（北京）供圖
7月8日，國家科學技術獎勵大會、中國科學院第二十二次院士大會和中國工程院第十八次院士大會、中國科學技術協會第十一次全國代表大會在人民大會堂隆重召開。2025年度國家科學技術獎共評選出258個項目和11名科技專家。獲獎者們銳意進取，堅持自主創新，勇攀科技高峰，取得一批重大標志性成果，為全面建成社會主義現代化強國奠定更加堅實的科技基礎。
根據國家科學技術獎勵工作辦公室推薦，本期科技版推出特別報道，通過採訪部分獲獎項目完成人，了解他們的科研成果和攻關歷程，展現我國科技工作者矢志創新、加快實現高水平科技自立自強的風採。
——編者
國家技術發明獎一等獎“空間極端條件下高溫金屬材料超常調制技術與科學實驗系統”
把我國空間材料科學推至世界前沿
本報記者趙永新
由西北工業大學魏炳波院士團隊完成的“空間極端條件下高溫金屬材料超常調制技術與科學實驗系統”，榮獲2025年度國家技術發明獎一等獎。
說到這個項目的名稱，魏炳波笑著告訴記者，“我們其實就做了兩件事：造了‘一口鍋’，煮了‘一鍋飯’。”
可別小看了這“一口鍋”和“一鍋飯”。該項目前后耗時近30年，所蘊含的18項核心技術總體達到國際領先水平，把我國空間材料科學推到世界前沿﹔相關技術成果廣泛應用於空間站材料系統和超常凝固技術領域，產生了重大社會效益和國際影響。
鈮合金、鋯合金、鎢合金等特種稀有金屬材料，是航空航天等領域不可或缺的必備材料。“這些材料極其重要，但在地面環境中研究、制備非常困難。”魏炳波解釋，“它們的熔點普遍超過2000攝氏度，屬於難熔合金。在地面環境中，你即使能把它們熔化了，也找不到能盛它們的容器，更談不上精確測定其液態性質和快速凝固合成了。”
有沒有解決的辦法？
“有，那就是到太空上去研究。”魏炳波告訴記者，空間環境的微重力、無容器和深過冷等極端條件，為研究高溫金屬材料的物理化學性質、制備成形原理和組織性能調控提供了一條“捷徑”。因此，伴隨著航天事業發展起來的空間材料科學，成為科學研究的重要領域。
1992年，我國啟動載人航天工程，並確定了“發射載人飛船、建造空間試驗站、建造載人空間站”的三步走戰略，加快發展空間材料科學迫在眉睫。28歲的魏炳波響應祖國召喚，回國效力。
自1996年起，魏炳波帶領一批青年教師，邊建設、邊研制，設計圖紙、安裝零部件、調試實驗設備、開展實驗研究……經過無數個日夜的持續攻關，團隊建造了具有完全自主知識產權的靜電場、超聲場和電磁場多模式調控重力場，在地面環境創建起空間極端條件，在國際上首創了高溫金屬材料超常調制系列技術與科學實驗系統，並成功進行了系列仿真研究。
隨著中國空間站的建成運行，兼任中國載人航天工程空間材料科學首席科學家的魏炳波，在中國科學院空間應用工程與技術中心顧逸東院士統籌指揮下，在空間站無容器材料實驗櫃進行了多批次在軌實驗，先后完成鈮合金、鋯合金、鎢合金等難熔合金微重力條件下的靜電懸浮、加熱熔化、降溫、過冷、凝固等重要實驗，成功獲取難熔合金熔體的關鍵熱物理性質，在空間凝固制備方面取得多項科學新發現，為我國空間材料科學理論研究、新型高性能難熔合金材料制備等提供了堅實支撐。
回想近30年持續攻關的歷程，魏炳波說：“最重要的一條，就是要有維護民族尊嚴的志氣、骨氣。咱們國家今非昔比，我們更要奮發有為、取得更多國際領先成果，並轉化為新質生產力，服務於科技強國建設。”
國家科學技術進步獎一等獎“鬆遼盆地國際大陸科學鑽探工程：創新與發現”
以科學鑽探進入鬆遼盆地深部
本報記者喻思南
全球變暖將如何影響氣候變化？離當下最近的溫室時代——白堊紀（1.45億至6600萬年前），被認為是認知未來高溫氣候的重要參照。
26萬平方公裡的鬆遼盆地，留存了白堊紀最完整的陸地古環境記錄。以科學鑽探進入盆地深部，是獲取這些信息最直接、最有效、最可靠的方法。
錨定“獲取全球最完整白堊紀陸相岩心記錄”科學目標，從2006年起，鬆遼盆地國際大陸科學鑽探工程項目團隊開啟了一場漫長攻堅。
“怎麼讓井位選得准、鑽井打得深、岩心取得出，是首先需解決的技術難題。”項目首席科學家、中國地質大學（北京）王成善院士介紹，在“選得准”上，創新井位選址方法技術，科學地確定了“三井四孔”選址和工程方案﹔在“打得深”上，攻克超高溫泥漿、超高溫鑽進工藝等技術難題，使用“地殼一號”鑽機，創造了ICDP（國際大陸科學鑽探計劃）成立以來7018米最深鑽井紀錄，以及我國鑽探工程最高鑽完井井溫紀錄﹔在“取得出”上，創新深井取心鑽進方法，確保了8187米的超長連續岩心採取率高達96%。
助力破解岩心蘊含的信息，團隊研發了高分辨率、多參數標定的研究技術體系。比如，把岩心描述精度從米級提升到厘米級，把連續時間標尺的精度從百萬年提升至萬年，為相關研究提供了高精度時間標尺約束的陸相“金柱子”。
基於鑽探發現，團隊在揭示白堊紀陸地溫室氣候—環境演變規律上取得一系列重大突破。例如，發現了白堊紀“恐龍時代”構造尺度、軌道尺度、年際尺度等多時間尺度陸地氣候變化，提出了恐龍等陸地生物兩階段滅絕的新認識等。
“鬆遼科鑽是ICDP成立22年來，鑽探最深、取心最長、硬岩取心率最高、學術成果位居第一的項目。”王成善語帶自豪。
ICDP和國際地科聯稱贊鬆遼科鑽“是中國、是ICDP、是全世界的燈塔工程”。“透視地球、洞見地球、感知地球，必須向地球深部進軍。”王成善說，鬆遼科鑽是我國“深地”戰略的標志性成果，極大提升了我國的“入地”能力。
鬆遼科鑽實施以來，吸引了40多家單位，上千名科技工作者參與，獲得了ICDP、科技部、國家自然科學基金委、中國地質調查局、中石油等聯合資助。
“鬆遼科鑽是工業和科學合作的典范，沒有各方的協同攻關，我們不可能取得今天的成果。”王成善說，“我們將在深地探索上繼續努力，為應對全球氣候變暖作出更多中國貢獻。”
國家自然科學獎一等獎“單原子催化”
開辟催化研究新領域
本報記者谷業凱
催化是現代化學工業的“基石”，在能源轉化、材料合成、環境保護等領域發揮著重要作用。催化的本質，是反應物在“活性位”作用下加速轉化為產物的過程。在原子尺度上最大化“活性位”數量、精准構筑“活性位”，是催化科學長期追求的目標。
近日揭曉的2025年度國家科學技術獎中，由中國科學院院士、中國科學院大連化學物理研究所研究員張濤，中國科學院院士、清華大學教授李雋，團隊成員王愛琴、喬波濤、楊小峰共同完成的“單原子催化”成果，獲得2025年度國家自然科學獎一等獎。
“單原子催化”是由我國科研團隊在國際上首次提出並發展的原創科學概念。目前，已有百余個國家的數千個研究團隊投身該領域，僅2025年，國際學術界發表的相關論文就超過5000篇。“我希望‘單原子催化’能夠引領世界催化研究的發展。”張濤表示。
大連化物所是我國催化研究的重鎮。20世紀80年代起，張濤就開始致力於高分散金屬催化的基礎與應用研究，力求在原子水平上准確理解催化過程，並實現催化劑的理性設計與調控。1995年，年僅32歲的張濤就被任命為課題組組長。他決心帶領團隊在基礎研究領域闖出一片天地。
彼時，納米催化正值“風口”。“納米催化再往下做還有什麼呢？”漸漸地，一個答案在張濤腦海裡清晰起來，“如果把每一個原子都分開，讓它們各自成為獨立的活性中心，這種化學尺寸上的‘極限’一定能激發不同的催化活性。”循著這個想法，團隊開始向著更基礎、更微觀、更艱深但也更富生命力的科學深處走去。
一個小小的納米粒子，都因極易團聚而不能輕易穩定存在，更何況是原子？再加上當時的制備技術和表征水平受限，“看見”單個原子的難度可想而知。“我們在尋找一個好的‘點’，把對概念的認識提升到一個新的層面。”張濤表示。
20余年的摸索，每一步都在把未知變成已知。2009年，團隊終於成功制備出國際首例實用載體負載的單原子催化劑﹔2011年，“單原子催化”這一新概念被首次提出﹔團隊進而拓展了“單原子催化”新反應，闡明了“單原子催化”的特征與機理，並發展了單原子催化劑穩定性理論……從概念創立到系統認知，“單原子催化”來到了國際學術舞台中央。
“我們通過理論研究，不僅解答了單原子催化劑為什麼可以穩定，為什麼可以催化，還搞清楚了它是如何來調控化學反應的。這改變了以往如同‘黑匣子炒菜’般對催化反應的理解模式。”李雋說。
“單原子催化”，將多相催化領域對“活性位”的認識從傳統的微納尺度推進到更加微觀和精准的原子尺度，為原子精准催化奠定了基礎，開辟了新的研究領域，引領並推動了催化學科的發展。在“單原子催化”的帶動下，國內外科學家已在氯乙烯生產、烯烴多相氫甲酰化、制藥、精細化工等方面實現了工業應用。
“埋頭從事科學研究，一是好奇心的驅動，另外就是國家的需求。國家需要什麼，那你就要把這個做出來。”張濤說。
國家自然科學獎一等獎“水的氫鍵強度及動力學過程全量子效應研究”
在一杯水中找到百年謎題的答案
本報記者李君強
一杯水，究竟藏著多少秘密？
看起來再普通不過的水，卻讓我國科學家花了25年時間追問一個問題。
一個世紀以來，科學家大多沿用玻恩—奧本海默近似來研究凝聚態物理問題，在該范式下原子核的量子效應常常被忽略不計，隻考慮電子的量子屬性。“我們一直在思考，原子核真的只是‘配角’嗎？”中國科學院院士、北京大學物理學院教授王恩哥說。
帶著問題，王恩哥和北京大學物理學院教授江穎等人把目光投向了水和氫原子。氫是自然界最輕的原子，在水中佔比高，它的量子特性最容易顯現。如果能夠真正“看清”氫原子，關於原子核量子效應的謎題或許就能迎刃而解。
“25年前，很多人會覺得‘水有什麼好研究的，太簡單了’。”談起當年的選擇，王恩哥笑著回憶。面對質疑，他的回答很簡單：“我想把這個簡單的事情搞清楚。”
這是一條幾乎沒人走過的路。理論上，要突破沿用了百年的傳統理論框架，建立電子和原子核同時納入量子描述的新方法﹔實驗上，要發展前所未有的超高分辨成像技術，在單個氫原子、單根氫鍵尺度開展研究。兩道難關都要闖過，缺一不可。
2010年初，在美國完成博士后研究的江穎回到北京大學。第一次聽王恩哥介紹“研究原子核量子效應”的設想時，他並不相信。“在我過去的印象裡，原子核的質量比電子大得多，原子核的量子效應非常弱，還有什麼價值去研究？”江穎坦言。
但隨著實驗的一步步推進，江穎從最初懷疑到完全信服，認知不斷刷新。“很多過去看起來反常的現象，考慮原子核的量子效應以后，都變得自然了。”江穎說。團隊不斷突破極限，自主研發出世界領先的掃描探針顯微鏡，能探測極其微弱的高階靜電力，探測靈敏度比以往國際最高水平提高了一個數量級以上，拍攝到世界上第一張水分子內部氫原子的照片，實現了人類“看見”最小原子的夢想。
理論與實驗相互印証，他們首次測定了單根氫鍵中核量子效應的貢獻，發現全新的質子協同隧穿機制，制備出顛覆“冰規則”的二維冰，實現全量子調控的新物態，從而建立起突破傳統框架的全量子效應新范式……許多過去難以解釋的“反常”現象因此有了新的答案。
“這項研究不僅加深了人類對水和冰本質的認識，也為新材料、能源、生命科學等領域打開了新的研究思路。”王恩哥表示，曾經鮮有人關注的方向，經過25年的堅持，已經逐漸成為國際研究的重要前沿。
回望這段漫長的科研歷程，王恩哥再次提起那句朴素的話：把簡單的事情做對，就是不簡單。
在他看來，真正的基礎研究，往往始於一個最普通的問題，也需要最長久的耐心。“許多今天看似遙遠的探索，終將在未來成為理解世界、改變世界的重要基石。”王恩哥說。
《 人民日報 》（ 2026年07月10日 18 版）
(責編：白宇、衛嘉)
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