重磅！专家解读2025年度“中国科学十大进展”

3月25日

2025年度“中国科学十大进展”

在2026中关村论坛年会开幕式上发布

这些科学进展都是什么？

它们为何格外重要？

一起来看专家解读

01

嫦娥六号样品首次揭示

月背演化历史和巨型撞击效应

嫦娥六号任务首次从月球背面南极—艾特肯（SPA）盆地带回月壤，为人类揭开月球背面演化历史提供了珍贵样本。

通过分析嫦娥六号返回样品，该研究取得多项原创突破：识别出具有撞击成因的新型月球岩石，厘定月球最大撞击盆地——SPA盆地及其内部的阿波罗盆地分别形成于42.5亿年前和41.6亿年前，为认识月球早期撞击历史提供关键时标；首次获得月球背面月幔的水含量和化学组成，发现其比正面月幔更“干”，且锶—钕同位素组成更为亏损，铀—铅同位素比值偏离正面月幔演化曲线，揭示巨型撞击改造了SPA盆地之下的月幔性质；首次获得月背古磁场信息，明确月球磁场强度在28亿年前发生反弹，揭示月球磁场并非单调衰减而是存在波动。

该系列成果将月球正面和背面表壳不对称性延伸至深部月幔，刷新人类对月球古磁场时空分布的认知，重塑了内太阳系早期撞击历史及其效应，引领月球科学研究迈向内、外动力系统耦合认知的新阶段。

主要完成人：吴福元、陈意、徐义刚、李春来、林杨挺、胡森、杨蔚、蔡书慧、车晓超、龙涛、惠鹤九

主要完成单位：中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学院广州地球化学研究所、中国科学院国家天文台、中国地质科学院地质研究所、南京大学

02

创新方法实现规模化制备

柔性超平金刚石薄膜

金刚石具有极高的硬度、超高的载流子迁移率、强大的介电击穿强度、优异的热导率以及宽禁带特性，被誉为“终极半导体材料”，在众多领域展现出革命性潜力。然而，传统的制备技术难以实现大规模、超平整金刚石薄膜的生产，限制了其产业化应用的发展。

该研究基于薄膜生长界面的非对称模型，创造性地开发出一种“边缘暴露剥离”方法，采用“一步法”实现英寸级柔性超薄、超平整金刚石薄膜的规模化制备。该方法通过理论建模优化剥离角度和厚度参数，在几秒钟内即可完成传统激光切片、底材刻蚀等需耗时数十小时的工艺，大幅提升生产效率并降低成本。所得亚微米厚度的金刚石薄膜具有亚纳米级的表面粗糙度和可360度弯曲的弯折能力，其超平整的表面完美兼容现有半导体CMOS工艺，并且具备传统刚性金刚石块材所不具有的柔韧性，为“弹性应变工程”及“应变传感”的应用奠定了基础。

该方法有望加速金刚石薄膜在下一代高性能电子、柔性光电子和量子技术等领域的应用。

主要完成人：褚智勤、林原、李携曦、王琦

主要完成单位：香港大学、南方科技大学、北京大学东莞光电研究院

03

可控核聚变大科学装置实现“亿度”运行

可控核聚变具有资源丰富、环境友好、固有安全等突出优势，是目前认识到的能够最终解决人类能源问题的重要途径之一。该研究在全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）与环流三号核聚变装置（HL-3）上均实现了上亿摄氏度运行。

EAST团队瞄准托卡马克稳态高性能等离子体前沿物理研究，解决了等离子体芯部与边界的物理集成、等离子体与壁相互作用等前沿物理问题，实现了上亿摄氏度、1,066秒的稳态长脉冲高约束模等离子体运行，验证了聚变堆稳态高约束运行的可行性。高温高约束模千秒量级运行，是人类首次在实验装置上模拟出未来聚变堆运行所需的条件，对未来聚变堆的建设和运行具有重大的意义。

HL-3团队相继攻克了高功率微波回旋管、高功率中性束加热等关键技术，解决了聚变“燃烧”关键门槛条件的科学难题，实现了离子温度1.17亿摄氏度、电子温度1.6亿摄氏度的高参数运行。同时在等离子体电流超过100万安培、离子温度1亿摄氏度以上和高约束模式运行工况下，聚变三乘积提升了近10倍达到1020 keV·s·m⁻³量级，为可控核聚变装置的燃烧实验奠定了重要基础。

主要完成单位：中国科学院合肥物质科学研究院、核工业西南物理研究院

04

发现神经酰胺受体和菌源调控物

及其在心血管与代谢性疾病中的作用

心血管与代谢性疾病在全球范围内严重威胁人类健康，以高胆固醇等为中心的传统病因理论难以完全解释其发生发展，仍有大量患者存在残余风险。近年研究发现宿主内源性脂质——神经酰胺是心血管与代谢性疾病的独立风险因素。但自神经酰胺于1884年被发现以来，其作用受体与调控机制一直是该领域百余年来的未解之谜，严重制约了靶向干预研究。

该研究从受体识别、代谢调控及疾病干预等维度开展。研究发现神经酰胺的作用受体FPR2和CYSLTR2，并揭示其加重多种心血管和代谢性疾病的分子机制；系统阐明了神经酰胺是宿主感知肠道菌源酶及其代谢物的关键信使，发现肠道真菌生成的新型次级代谢产物镰刀粪酮A通过抑制肠道神经酰胺合成酶CerS6调节神经酰胺水平，改善心血管与代谢性疾病。

该研究破解了神经酰胺发现至今的未解之谜，突破了以高胆固醇为中心的传统治疗框架，开辟了心血管与代谢性疾病药物开发的新途径。

主要完成人：姜长涛、孔炜、孙金鹏、乔杰、汪锴、于晓、郑金刚、郑明华

主要完成单位：北京大学、山东大学、中日友好医院、温州医科大学

05

基因编辑猪肝植入人体

突破跨物种器官移植壁垒

供体短缺是制约器官移植发展的瓶颈，而异种移植是破解器官短缺问题的重要途径。该研究实现了基因编辑猪肝成功植入受试者体内。

为了突破异种移植免疫排斥与生理不相容等瓶颈，该研究对供体猪采用了六基因编辑策略：敲除三种猪抗原基因（GGTA1、B4GALNT2、CMAH），避免超急性排斥；转入两种人补体调节蛋白基因（hCD46、hCD55），抑制补体活化介导的体液免疫排斥；转入一种人凝血调节蛋白基因（hTBM），改善凝血紊乱。同时，在同种移植三联免疫抑制（FK506、MMF、MP）基础上，针对性地制定了异种移植“七联免疫抑制”方案：增加ATG、CD20抗体抑制细胞性免疫排斥，C5抗体减少补体杀伤，TNF-α抗体降低全身性炎症反应。该研究采用“异位辅助肝移植”术式，保留受体原肝，减少手术创伤，降低手术风险，有利于日后作为桥接治疗进行推广应用。

该研究实现了猪肝植入受试者体内的重大临床突破，为异种器官移植开展提供了重要的理论支撑和技术支持。

主要完成人：窦科峰、王琳、董海龙

主要完成单位：中国人民解放军空军军医大学

06

炎性衰老机制解析与多维靶向干预

解析器官衰老的分子机制并建立系统性干预策略，是衰老生物学与转化医学的核心挑战。该研究通过对蛋白质稳态、代谢调控及干细胞功能的深入解析，不仅揭示了人类多器官衰老的时空规律与分子驱动力，更完成了从机制发现到靶向干预重塑的系统性跨越。

该研究绘制了跨越人类50年生命周期的衰老轨迹与特征，揭示了淀粉样蛋白积聚及炎症应激是器官衰老的核心驱动机制。进而发现肾脏来源的内源代谢物甜菜碱可作为促炎激酶TBK1的天然抑制剂，在分子层面模拟运动的抗炎效应，为延缓衰老提供了具有明确靶点的候选分子。针对干细胞耗竭这一核心问题，研究基于合成生物学构建了长寿基因FOXO3增强的工程化干细胞，证实其在老年灵长类动物模型中可显著改善多组织衰老指标、抑制慢性炎症，并在认知与生殖功能上展现出逆转衰老相关衰退的潜能。

该研究实现了从机制解析、靶点发现到干预验证的完整闭环，深化了对炎性衰老本质的理解，并为衰老相关疾病的精准干预开辟了研究新范式。

主要完成人：刘光慧、王思、张维绮、曲静、宋默识、杨家印

主要完成单位：中国科学院动物研究所、首都医科大学宣武医院、中国科学院北京基因组研究所（国家生物信息中心）、四川大学华西医院

07

深渊海沟最深处发现

繁盛的化能合成生物群落

该研究通过“奋斗者”号载人潜水器极限深潜，在西北太平洋千叶—堪察加海沟和阿留申海沟发现了一个惊人的海底生态系统——在深度5,800~9,533米的深渊海底，蓬勃生长着目前已知地球上最深的化能合成生态群落。这一海底生态系统规模巨大，在海底延绵分布超2,500公里。它们不依赖阳光，而是利用地质流体中的化学反应获取新陈代谢所必需的能量。这些群落主要由管状蠕虫和双壳类软体动物组成，它们依靠沿着断层上涌的富含硫化氢和甲烷的流体维持生命。研究进一步揭示了深渊沉积层深部存在着一个前所未知、规模巨大的甲烷储库及产甲烷生物圈。

这一突破性发现为理解深海碳循环的复杂机制提供了新视角，极大地拓展了我们对生命极限的理解，挑战了“深渊生命能量主要来源于上层沉降有机质”传统观点，证实了深渊海沟的化学合成生态系统比之前预想的更为复杂和活跃。

主要完成人：全球深渊探索计划研究团队

主要完成单位：中国科学院深海科学与工程研究所

08

全功能二维半导体/硅基混合架构

异质集成闪存芯片

面对摩尔定律逼近物理极限的根本性挑战，具有1~3个原子层厚度的二维半导体是国际公认的破局关键。芯片产业界与学术界正致力于通过异质系统集成突破来验证二维电子学的优势。然而，二维半导体原子结构如同“蝉翼”般纤薄而脆弱，这一独特属性让其大规模集成充满挑战。

该研究通过原子尺度制备技术（ATOM2CHIP）实现了二维电子学底层科学机制创新到工程化集成的全链条突破。其技术蓝图包含全栈片上集成工艺与跨平台系统设计，实现二维半导体与CMOS芯粒原子尺度“共形粘附”集成、异质电路内部单片高密度互连与协议通信。该研究率先研发出了二维半导体/硅基混合架构（“长缨”）闪存芯片，是支持8位指令与32位并行处理的高复杂度、指令驱动的全功能芯片，集成良率高达94.3%。

该成果具有我国完整自主知识产权，为原子级芯片集成提供了新范式。

主要完成人：周鹏、刘春森

主要完成单位：复旦大学

09

实现基于熔盐堆的钍铀核燃料转换

熔盐堆是以高温熔盐作为冷却剂的第四代先进核能系统，具有固有安全、无水冷却、常压工作和高温输出等优点，是国际公认最适配钍资源核能利用的堆型。

该研究突破了熔盐堆本体与主回路一体化设计的基础理论瓶颈，建立了复杂多物理场耦合条件下的设计理论与方法体系，实现了结构安全性与传热效率的协同优化；阐明了极端服役环境下关键结构材料的使役行为与组织演化机理，建立了材料性能调控与精密制备的技术体系；揭示了燃料介质与结构材料相互作用的本征规律，提出了燃料体系组分优化与腐蚀抑制的理论及技术方案。最终建成了液态燃料基熔盐实验堆并完成堆内钍铀转化原理验证实验，成功获取关键核素演化特性的直接证据，验证了新型燃料循环路线的科学可行性。

该成果是钍基熔盐堆“实验堆—研究堆—示范堆”三步走发展战略的关键里程碑，为我国率先实现钍基熔盐堆工业应用和钍资源规模化利用奠定了基础，进一步巩固了我国在国际熔盐堆核能系统研究领域的引领地位。

主要完成单位：中国科学院上海应用物理研究所

10

界面调控新方法创制面向空天应用的

高性能柔性叠层太阳能电池

柔性钙钛矿/晶硅叠层光伏技术具有低成本、高效率、轻质可弯曲、高功率重量比等特点，是新一代空天光伏技术的重要方向。然而，该技术仍面临在弯曲、热胀冷缩等应力下易出现界面分层与性能衰减的挑战，制约了其器件效率和稳定性。

该研究基于“光—电—力”协同调控原理，提出了两种界面调控新方法：其一，构建具有“一松一紧”结构的双层缓冲层，在纳米尺度协同实现应力耗散与高效电荷传输，在小面积柔性叠层电池实现超过33.3%（1 cm2）的国际认证光电转换效率，全硅片尺寸器件实现了29.8%（261 cm2）的认证光电转换效率，并展现出卓越耐弯曲性与宽温域稳定性；其二，发展了反应等离子体沉积的氧化铟铈薄膜，提升了自组装单分子层的覆盖度与界面电荷传输效率，并采用原位退火制备锌掺杂氧化铟前透明电极增强光电与机械力学性能，获得了认证光电转换效率达33.6%、开路电压为2.015 V的柔性太阳能电池，在反复弯曲与湿热环境下保持稳定，持续光照下寿命超2,000小时。

该研究为硅基光伏产业开辟了新的应用场景，有望在航空航天等领域发挥重要作用。

主要完成人：张晓宏、刘江、杨新波、何博、李振国、徐希翔、曲铭浩

主要完成单位：苏州大学、隆基绿能科技股份有限公司

来源：科普时报

配图为主办方供图

编辑：吴裕慧

一审：施新杭

二审：卢立明