吉林
文／科普评论员
2026年7月8日，2025年度国家科学技术奖揭晓——国家自然科学奖一等奖罕见地同时颁给三个项目：南昌大学江风益院士团队的"V缺陷三维PN结及应用"、中科院大连化物所张涛院士团队的"单原子催化"、北京大学王恩哥院士与江颖教授团队的"水的氢键强度及动力学过程全量子效应研究"。国家自然科学一等奖是我国基础科学研究最高奖，历史上多次空缺，此次三项齐发，近四十年来少见。下面用大白话讲清：它们到底是干啥的？为啥牛？跟你我有啥关系？
一、"坏缺陷"变成"好帮手"——V缺陷三维PN结与纯芯片LED（南昌大学）
通俗说：你家LED灯通常是蓝光芯片激发黄色荧光粉混出白光，有损耗、会老化。氮化镓LED里一直有个被认为"有害"的结构叫V型缺陷（V-defect），国际学界拼命想消灭它。江风益团队反其道而行——发现适当利用这种V缺陷，能把传统二维平面PN结拓展成三维PN结，给空穴（正电荷）开一条"匝道"绕过势垒，发光效率大幅提升。
核心突破：打破"缺陷越少越好"的教条，证明V缺陷可"变废为宝"，提出V缺陷三维PN结理论，大幅提升黄光、红光及蓝绿光LED效率。
影响和你能看到的改变：
- 开辟无荧光粉纯芯片发光路线（不同颜色芯片直接混色白光），已批量用于道路、隧道、桥梁照明；
- 实现硅基氮化镓LED与硅电路晶圆级集成，造出微型显示屏及首款黄光AR眼镜；
- 南昌大学以非985高校身份作为唯一完成单位首获该奖，具标志性意义。
二、催化剂拆到"最后一个原子"——单原子催化（中科院大连化物所）
通俗说：现代工业约80%的化工过程靠催化——合成氨制化肥、炼油、制药、汽车尾气净化都用得上。传统催化剂是纳米金属颗粒，大部分原子"埋在内部"不参与反应，白白浪费贵金属（铂、钯等）。张涛团队2009年制备出国际首例负载型单原子铂催化剂，2011年联合清华李隽等正式提出"单原子催化"（SAC）概念——把金属分散到单个原子级别"钉"在载体上，理论上原子利用率接近100%，贵金属用量可降70%–90%，活性反而更高。
打个比方：以前用"金砂团"催化，大部分金原子派不上用场；现在每粒金原子都被单独固定、全部参与反应——既省钱又高效，还能在原子尺度看清催化"黑匣子"里发生了什么。
核心突破：中国科学家原创并被国际广泛认可的催化新概念，建立单原子催化完整理论框架，实现从概念创立到工业应用的跨越。
影响和你能看到的改变：
- 已在氯乙烯生产、烯烃氢甲酰化、制药、精细化工实现工业应用；
- 未来有望降低汽车尾气净化器、绿氢电解水（析氢/析氧）、CO₂转化制甲醇中的贵金属成本，助力"双碳"。
三、看穿"水的量子心"——水的氢键强度及全量子效应研究（北京大学）
通俗说：水占人体70%、地球表面71%，但水中单根氢键究竟多强？质子（氢原子核）的量子隧穿和零点能对氢键影响多大？百年来物理学用"玻恩–奥本海默近似"——把原子核当经典粒子只量子化电子——漏掉了轻元素（特别是氢）显著的核量子效应。北大团队历时二十余年跳出这一近似，同时考虑电子与原子核的全量子描述，并自主研发可识别氢原子的高阶静电力扫描探针显微镜，首次"看见"表面水分子中的氢原子、精确测定单根氢键强度，定量给出核量子效应对氢键的贡献（可达约14%），发现质子四质子协同隧穿新机制，利用全量子效应调控出打破传统"冰规则"的二维冰新物态。
核心突破：攻克水/冰微观结构世界性难题，建立超越玻恩–奥本海默近似的全量子凝聚态物理新范式，自研高分辨扫描探针显微镜打破国外垄断。
影响和你能看到的改变：
- 为水解制氢、海水淡化膜设计、生物大分子水合作用、大气成核等提供微观理论基础；
- 全量子范式可推广至锂、硼等轻元素体系，推动量子材料与新能源基础研究。
三项成果一句话速览
- V缺陷三维PN结（南昌大学）：半导体里"坏缺陷"被巧妙利用成三维通道，LED光效跃升，无荧光粉纯芯片照明和黄光AR眼镜成真。
- 单原子催化（中科院大连化物所）：催化剂拆到单个原子尺度，贵金属用量大降、效率更高，已在化工领域工业应用。
- 水全量子效应（北京大学）：首次精确测出水中氢键强度及核量子贡献，重新理解"水为什么是水"，开辟全量子物理新研究范式。
这三项告诉我们：中国基础研究也开始做出被国际同行写进教科书的原创贡献——从发光器件底层理论、催化概念革新，到重新认识最常见的"水"。（本文由AI辅助完成，图片源于网络并编辑）
主要参考资料
1. 中华人民共和国科学技术部．《2025年度国家自然科学奖获奖项目目录》．2026-07-08
2. 江西省教育厅／央广网．《南昌大学江风益院士团队"V缺陷三维PN结及应用"荣获国家自然科学奖一等奖》．2026-07-08
3. 中国科学院大连化学物理研究所／中国新闻网．《"单原子催化"获国家自然科学奖一等奖》．2026-07-08
4. 北京大学新闻网．《北京大学12项成果荣获2025年度国家科学技术奖》．2026-07-08
5. 央视网／光明日报．《水的氢键强度及动力学过程全量子效应研究获国家自然科学奖一等奖》．2026-07-08
6. 《知识分子》．《近40年来首次，国家自然科学一等奖颁给了3个项目》．2026-07-09
⚠️ 免责声明：本文为面向普通读者的科普解读，力求通俗准确地介绍获奖项目的科学内涵与社会意义，不构成任何投资、产业政策或技术商业应用之建议。项目细节以国家科学技术奖励工作办公室公示材料及各团队公开发表论文为准。
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
