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【科技资讯】中国前沿科技领域不断取得新突破:首块石墨烯太赫兹芯片、首个人体CRISPR试验、高端金属零件3D打印【科技资讯】“中国高等学校十大科技进展”候选项目开始推荐

【科技资讯】中国前沿科技领域不断取得新突破:首块石墨烯太赫兹芯片、首个人体CRISPR试验、高端金属零件3D打印【科技资讯】“中国高等学校十大科技进展”候选项目开始推荐(图1)

人类正在面临一场大变革的“奇点”。 推动世界前进的最根本动力是什么? 是科技

来源:水木然 (smr669),作者:水木然

从“蒸汽机”、到“发电机”、再到“计算机”,这三大科技进步先后使人类发生了三次工业革命,每一次世界都会发生翻天覆地的变化。

 

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关于推荐2016年度“中国高等学校十大科技进展”候选项目的通知

现在“智能化”正在推动人类的下一次工业革命。

 

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各省、自治区、直辖市教育厅(教委),新疆生产建设兵团教育局,各有关直属高校,教育部科学技术委员会委员和各学部:

那么智能化的关键点在哪里呢?我们以“智能手机”为例,“智能手机”是智能时代的开端产品,作为人类行为和交往的基本工具,它的革新可以直接影响我们的效率。

 

为及时宣传高等学校重大科技成果,充分展示高校在我国科技创新方面的进展,教育部科学技术委员会(以下简称“科技委”)决定继续开展“中国高等学校十大科技进展”评选工作,现将2016年度项目评选有关事项通知如下:

 

 

我们都知道,“智能手机”中有大量芯片,比如音频芯片、视频芯片、电源管理芯片、ISP芯片(拍照用)、WIFI芯片、CPU、GPU、基带等等,人们对智能手机的性能的要求越来越高,尤其是续航能力,所以这些芯片的负荷也就越来越高。但是在在材料没有更新的情况下,所有的改进都是量变而不是质变。

 

一、推荐项目应具备的条件

 

现在芯片的材料都是硅,硅的极限宽度是七纳米,已经临近边界。

1. 高校应为项目的主要完成单位,或高校科研人员为项目的主要完成人。推荐项目应归入下列类型之一,并符合其条件。

 

 

A类:探索自然科学现象有重要发现,为国内外首次提出,或其科学理论在国内外首次阐明;该发现在科学理论、学说上有突破性创见,或在研究方法、手段上有原始性创新,具有重大科学价值;得到国内外自然科学界公认。

因此这场变革的临界点落脚到了材料的创新上面。

今天,我们就来看一下新材料之王:石墨烯。

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B类:解决制约国民经济和社会发展的重大科技问题,在技术思路、原理和方法上有创新,技术上有实质性特点和显著进步,综合方面优于同类技术。

首先,我们来认识一下大自然最基本、最神奇的元素——碳

 

C类:具有自主知识产权、创新性的产品、技术、工艺、材料、设计和生物品种等,能够产生重大经济和社会效益。

 

 

碳,是生命的基本单元。碳原子一个一个的排列,演变成氨基酸、核苷酸,然后再一节链一节地接长,演变成为蛋白质和核酸,进而演化出细胞,最后组成了虫、鱼、鸟、兽、猴子、猩猩、直至人类。可以说“碳”是生命世界的栋梁之材。

2. 推荐项目中的标志性成果(如论文、专利、奖励等佐证材料)产生的时间范围应在2015年11月30日至2016年11月30日之间。

没有碳,就没有生命。世界上已经回荡了三四十亿年的生命交响乐,可以说其主旋律就是“碳:元素的化学演变。

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既然碳元素那么神奇,它形成的物质也不同凡响。碳原子的排列方式不同,就组成了不同物质。

 

我们平常所说的钻石(金刚石),就是由碳原子组成的。碳原子排成四面体,碳原子位于四面体的角顶及中心,具有高度的对称性,于是形成了金刚石。

 

二、申报程序与具体要求

但金刚石由于是天然物质,因此含有杂质。

 

1.填写《中国高等学校十大科技进展申报表》(见附件1),项目简介严格限制在500字以内。提交论文索引和引用证明,论文、专利、奖励等复印件及其它相关佐证材料。《申报表》和佐证材料必须突出重点,简明扼要,双面打印,不得超过20个页面,一式二份。

但碳元素形成的另外一种物体石墨烯(Graphene)就不同了,它是完全纯洁的物体。虽然也是由碳原子组成(跟钻石是同素异形体)。但是石墨烯的原子尺寸结构非常特殊,石墨烯是由一层碳原子构成的二维碳膜(只有一层原子厚度),它是世界上唯一只有一层原子构成的物质,特殊到必须用量子场论才能描绘。

 

2.省、自治区、直辖市教育厅(教委),新疆生产建设兵团教育局负责组织下属高校的申报工作,教育部直属及其他中央直属高校负责本单位项目的推荐。各组织单位推荐的项目不得超过3个。

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2004年,英国曼彻斯特大学物理学家将它成功从石墨中分离出石墨烯,证实它可以单独存在,因此2010年诺贝尔物理学奖。

 

 

铅笔里用的石墨就相当于无数层石墨烯叠在一起,而碳纳米管就是石墨烯卷成了筒状。

3.科技委委员和学部委员每人可推荐1项,不占用被推荐人所在组织推荐单位名额。推荐人均需填写亲笔签名的《中国高等学校十大科技进展学部委员推荐表》(见附件2),所推荐项目方为有效。推荐表直接报被推荐人所在的组织推荐单位科技处,由该处通知被推荐人,按程序组织申报,并将推荐表与推荐材料一同报送。

 

4. 各组织推荐单位应负责对申请项目及成果归属、申报人及其排列顺序等进行全面了解和核实,推荐项目必须在主要完成人所在单位进行公示,公示期不少于5个工作日,公示无异议或虽有异议但经处理后再次公示无异议的项目方可推荐。公示内容和公示结果须发公函与推荐材料一同报送。

 

 

5.各组织推荐单位均应将所有推荐项目汇总成表,填写《中国高等学校十大科技进展推荐汇总表》(见附件3),制成纸质和电子两种文档,纸质文档请加盖公章。

石墨烯有多神奇?

在塑料里掺入百分之一的石墨烯,就能使塑料具备良好的导电性;加入千分之一的石墨烯,能使塑料的抗热性能提高30摄氏度。

 

 

科研人员还发现,细菌的细胞在石墨烯上无法生长,而人类的细胞则可以正常生长。

 

由于石墨烯的电子在一个平面内,其运动速度达到了光速的三百分之一,远远超过了电子在一般导体的运转速度,所以导电性极佳。如果用石墨烯制作电容装置,它的充放电速度是锂电池100倍——1000倍,石墨烯手机充电时间只需5秒,电池就满档,可以连续使用半个月!石墨烯电池只需充电10分钟,环保节能汽车就有可能行驶1000公里!

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6.2016年度“中国高等学校十大科技进展”推荐项目书面申报和网上申报同时进行。纸质材料报(寄)送教育部科技委秘书处;电子文档由相关单位登录教育部科技管理平台V3.0(网址为:https://stmp.moe.edu.cn:80/)进行网上申报。

很多人抱怨智能手机用不多久就得一天充几次电,但不久之后“一天一充”的现状将成为历史,充电宝也将被新技术所淘汰。

 

 

同时,就好比金刚石是地球上天然存在的最坚硬物质,石墨烯也是最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高200倍。

7.本通知附件中的有关电子文档(Word版)请登录科技委网站在“下载专区”栏目中下载http://www.moe.edu.cn/s78/A16/s3719/s4537/。教育部科技管理平台V3.0操作方法可在平台中“系统信息/常用下载”中下载相关帮助文档。

 

 

三、时间安排及其他事项

 

1.教育部科技管理平台网上“十大科技进展”推荐项目申报系统将在2016年11月25日-12月5日开放,项目申报只能在系统开放时间内进行,过期不予受理。各申报单位请妥善安排项目申报时间,尽量提前上传申报材料,避免因系统关闭影响项目申报。

根据这个性能,比尔盖茨甚至提出要制定出新是带安全套的计划,并给了英国曼彻斯特大学10万美元基金,以研发更薄更坚韧的安全套。

 

2. 1998-2010年以第一完成单位统计汇总的入选项目和2011-2015年以全体完成单位统计汇总的入选项目情况见教育部科技委网站“高校十大科技进展”专栏http://www.moe.edu.cn/s78/A16/s3719/s3810/。

 

 

在信号传输方面,石墨稀的电子传输速度极快,它制造的处理器频率有望达到1THz以上,是目前硅芯片的100到1000倍。根据IBM的研究人员们在《科学》杂志上展示的石墨烯晶体管,其最高射频速度高达100GHz(每秒1000亿次循环),而此前的最好成绩是40GHz。

3.联系方式

 

通讯地址:北京西单大木仓胡同35号教育部科技委秘书处

 

 

邮 编:100816

 

在承受性方面,石墨烯可承受1 亿~2 亿A/cm2 的电流密度,这是铜耐受量的100 倍左右。

 

在信号感应方面,石墨烯由于有巨大的表面,所以对周围环境极其敏感,传感极为灵敏,即使是一个气体分子吸附或释放都可以检测到,从而捕捉到微小的电阻变化。据新加坡一个科研团队展示的科研成果,石墨烯感光元件的性能比传统传感器强1000倍,在昏暗的光线环境中,这类传感器依然能够捕捉到较为清晰的物体影像。

除此之外,有研究者试着用石墨烯纳米带来制成量子点,他们在纳米带的某些特定位置改变宽度,形成量子禁闭。

联 系 人:崔欣哲 朱小萍

 

 

在军事方面,美军在轰炸科索沃的军事行动中就曾大量使用石墨炸弹,早在海湾战争时期,美军就在伊拉克使用这种石墨炸弹来瘫痪萨达姆政府的供电设施和通讯网。最后使伊拉克全国供电系统85%瘫痪。

而中国也在2009年宣布造出了石墨炸弹,以250公斤集束炸弹为载体,内装填147枚碳纤维子弹药,每一枚包含32束碳纤维。据了解一枚国产石墨炸弹炸弹可以覆盖6000平方米的范围,可以有效的瘫痪敌人城市的电力系统。这让美国大吃一惊。

 

联系电话:010-66096763

放眼未来,互联网正在升级到物联网,无论是5G还是智能时代,未来一定是万物互联的。这就对智能设备材料的性能、传感性、敏感度都提出了更高的要求,目前来看石墨烯已经做好了充分的准备,是最好的基础材料,石墨烯才是万物互联的基石!

 

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因此石墨烯被称为“黑金”,对于未来的超级计算机来说,石墨烯也有可能成为材料备选。科学家预言石墨烯将改变人类的21世纪。

 

传 真:010-66020784

 

E-mail:kjw6933@moe.edu.cn

 

鉴于石墨烯所蕴含的无限应用潜力,世界各国都在不遗余力推动石墨烯产业化发展。2011 年英国将石墨烯确定为今后重点发展的四项新兴技术之一,2013 年,韩国宣布将在国内形成石墨烯联盟。2013 年1 月,欧盟委员会将石墨烯列为“未来新兴技术旗舰项目”之一,十年提供10亿欧元资助,将石墨烯研究提升至战略高度。全球已有超过200个机构和1000多名研究人员从事石墨烯研发。

 

附件:

 

1.中国高等学校十大科技进展申报表

此外,全球各大企业,尤其是通讯巨头都在争相投入,三星、苹果和谷歌公司开始积累各种与石墨烯有关的专利,未来的竞争之战已在实验室打响。

 

华为总裁任正非很看好石墨烯。他认为目前一些新技术新商业模式的颠覆还不足以动摇整个时代。这个时代将来最大的颠覆,是石墨烯时代颠覆硅时代。

 

中国曾在80年代奉行“造不如买、买不如租”、“市场换技术”,因此中国集成电路产业遭到毁灭性的打击。在2015年4月,美国商务部决定对中国四家国家超级计算机中心禁售至强PHI计算卡,当时各种唱衰中国超算的声音不绝于耳。

2.中国高等学校十大科技进展学部委员推荐表

 

然而就像毛泽东曾经讲过一句话——“封锁吧,封锁十年八年,中国的问题就解决了”!

 

3.中国高等学校十大科技进展推荐汇总表

 

来源:教育部科学技术委员会

 

据报道:中国现在已成功做出世界第一块石墨烯太赫兹芯片,而且世界首款石墨烯基锂离子电池产品——“烯王”,已经在中国诞生。

 

泰晤士报指出,在截至今年初的逾2.5万件石墨烯应用专利申请中,近1/3来自中国。只有12件申请来自曼彻斯特。2015年全球石墨烯专利数据显示:排名首位的依然是中国,之后是美国、韩国、日本。

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中国还有一个巨大优势:世界石墨的70%在中国。而且中国石墨的产地特别集中,其中60%在黑龙江,黑龙江石墨的50%又在鸡西,鸡西目前已探明石墨资源储量(矿石)约5.4亿吨,远景储量达8.5亿吨,显然产地越集中就越有利于石墨烯的开发。

您可以点击下方“阅读原文”获取通知附件。

 

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权威行业分析报告:

预计到2020年石墨烯年产能将达到千吨级,全球石墨烯市场规模将超1000亿元,其中中国占比50%~80%,中国将在全球石墨烯产业中起到主导和核心作用。

特殊钢系列报告之一:大国钢铁之中国特殊钢简介

 

特殊钢系列报告之二:国内重点特殊钢生产企业介绍

特殊钢系列报告之三:国外重点特殊钢生产企业介绍

水木然认为,如果石墨烯的作用被发挥出来,那么中国的大数据、物联网、云计算、智能设备等各项前沿产业也必定会取得惊人成绩,届时中国的移动电商、跨界电商、社交媒体、电子货币、移动支付等等的效率都会的大大的提升,“万物互联”的实现就不再是问题,这些影响最后都会作用于经济效率的提升。这就是石墨烯对中国的意义!

 

什么样的不锈钢餐具才安全?

习大大在九次全国代表大会上指出:“科技是国之利器,国家赖之以强,企业赖之以赢,人民生活赖之以好。中国要强,中国人民生活要好,必须有强大科技。”

因为石墨烯的诞生地在曼彻斯特大学,去年习主席访英时曾参观曼彻斯特大学国家石墨烯研究院,由习大大牵线,华为随后宣布与之签署合作石墨烯研究项目,后来任正非在数次讲话中无比重视石墨烯技术。


中国科学家将进行世界首个人类CRISPR基因编辑临床试验

来源:生物谷(ID:BIOONNEWS)  

作者:T.Shen

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如今,中国科学家即将利用CRISPR–Cas9基因编辑技术将修饰后的细胞注入人体进行人类临床试验,这将是世界上首个在人类机体中进行的CRISPR试验。

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进行这项研究的是来自四川大学华西医院(West China Hospital)的研究者Lu You(卢铀),他计划下个月在肺癌患者机体中检测利用CRISPR–Cas9修饰后的细胞的性能,这项临床试验已于7月6日获得了医院伦理审查委员会的批准审核。研究者卢铀,毕业于华西医科大学,长期从事肺癌和食管癌等胸部肿瘤放化疗和分子靶向治疗的临床与基础研究,肿瘤综合治疗及抗肿瘤新药临床试验研究。

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来自宾夕法尼亚大学从事免疫疗法的研究人员Carl June表示,这或许是一项让我们很多人都非常激动的研究,同时也是一项将CRISPR–Cas9基因编辑技术推向人类临床试验的巨大进步。目前科学家们利用许多基因编辑技术来进行人类临床试验,其中包括研究者June进行的一项研究,他们当时利用基因编辑技术来帮助患者抵御HIV,June同时也是一项临床试验的科学顾问,这项研究计划利用CRISPR–Cas9修饰的细胞来用于癌症治疗。

上个月,由美国国立卫生研究院相关专家组成的顾问小组已经批准了这项研究计划,但该临床试验还需要得到FDA及大学伦理审查委员会的批准,美国的研究人员表示,他们将在今年年底开始这项研究计划。

无效的化疗


这项在中国进行的人类临床试验将会招募转移性的非小细胞肺癌患者和化疗、放疗及其它疗法相继失败的肺癌患者,研究者Lu表示,目前针对癌症的疗法选择非常有限,而基于CRISPR的技术或将为多种疾病的患者带来光明,尤其是那些每天需要治疗的癌症患者。

研究者Lu的研究团队将从招募的患者机体提取免疫细胞-T细胞,随后利用CRISPR–Cas9基因编辑技术敲除细胞中的特殊基因,该基因所编码的蛋白PD-1可以扮演细胞检查点的角色,其可以对细胞发起的特殊免疫反应进行检查,从而抑制健康细胞被攻击。CRISPR–Cas9技术可以同分子向导配对来识别出携带特殊酶类的染色体上的特殊遗传序列。

随后研究者在实验室中扩增被基因编辑的细胞,并将这些修饰后的细胞重新注入到患者的血液中,这些工程化的细胞就可以在患者机体中进行循环并且“游入”癌症组织中;即将在美国进行的临床试验也利用了类似的方法来敲除编码PD-1的基因,同时研究者还计划敲除第二个基因,并在细胞重新注入患者体内之前插入第三个基因。

去年,FDA批准就已经批准了利用抵御肺癌的基于两种抗体的疗法来阻断PD-1,但研究者很难预测这些抗体疗法能够阻断PD-1以及激活机体免疫反应的程度。相比较而言,以较大的把握来剔除关键基因阻断PD-1,同时通过扩大细胞的培养来增加反应的机会,这样或许比基于抗体的疗法效果要强很多,”来自纽约市斯隆凯特林癌症纪念中心的研究者Timothy Chan这样说道。

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验证细胞


如今我们都知道,CRISPR技术可以对基因组中错误位点的基因进行编辑,但同时也会带来有害的副作用,来自华西医院的研究者Lei Deng表示,这项临床试验所使用的细胞将会由合作者之一的一家成都的生物技术公司进行检验和鉴定,从而确保修饰后的细胞在被注入患者机体之前其纠正的基因已经被敲除了。

由于这项技术可以靶向作用T细胞,而T细胞可以以多种非特异性的方式来介导多种免疫反应,因此研究者Timothy Chan担心,这种方法或许有可能诱导过度的自体免疫反应,从而使得细胞开始攻击机体肠道组织或者肾上腺及其它正常组织。如今研究人员从肿瘤特殊位点提取出了特殊的T细胞,因为这些T细胞可以特异性地攻击癌细胞;研究者Deng说道,该临床试验中靶向作用的肺癌肿瘤组织或许并不容易接近,如今我们将再次确保FDA批准的抗体疗法的作用,以使其不会产生较高比率的自体免疫反应。

研究者指出,目前进行的I期临床试验将会检测这种方法的安全性,Deng表示,我们将检测三种不同的剂量体系对10名患者的作用效果,同时我们计划逐渐增加患者的作用剂量,并且从一名患者开始进行研究,同时监测患者是否会出现副作用,并且密切关注患者血液中的标志物的水平,以此来揭示疗法是否在患者机体中发挥作用。

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