摘要：3月27日，2025中关村论坛年会开幕式上发布了2024年度“中国科学十大进展”。这些进展主要分布在数理天文信息、化学材料能源、地球环境和生命医学等科学领域。其中，2项科研成果由北京大学校友主导参与。

3月27日，2025中关村论坛年会开幕式上发布了2024年度“中国科学十大进展”。这些进展主要分布在数理天文信息、化学材料能源、地球环境和生命医学等科学领域。其中，2项科研成果由北京大学校友主导参与。

发现自旋超固态巨磁卡效应

与极低温制冷新机制

图源：北京发布微信公众号

北京航空航天大学物理学院教授金文涛（北京大学物理学院2003级本科校友、2007级博士校友）是该研究成果的主要完成人之一。

超固态是一种在极低温环境下涌现的新奇量子物态，于20世纪60年代末，由诺贝尔物理学奖得主安东尼·詹姆斯·莱格特（A. Leggett）等学者从理论上提出。超固态的独特之处在于同时具备固体与超流体的双重特性，并通过量子叠加效应共存于同一系统中。经多年研究，除冷原子气模拟实验取得进展外，在固体物质中尚未能寻觅到超固态存在的确凿实验证据。因此，在《科学》杂志创刊125周年之际公布的全世界最前沿的125个科学问题中，“固体中是否可能存在超流现象？如何实现？”被列为其中之一。

中国科学院理论物理研究所/中国科学院大学苏刚、李伟，中国科学院物理研究所孙培杰和北京航空航天大学金文涛等在三角晶格阻挫量子磁体磷酸钠钡钴中取得了重大突破。研究发现该阻挫量子磁体实现超固态的磁性对应，即自旋超固态。中子谱学给出了其固态序和超流序共存的证据，与理论预测高度符合，这是首次在固体材料中找到自旋超固态存在的可靠实验证据。

该团队还发现该自旋超固态的巨磁卡效应，利用其强涨落的量子特性，在磁场调控下成功实现了94毫开尔文（零下273.056摄氏度）的极低温，开辟了无氦-3极低温固体制冷新途径。目前，所研发的固态制冷测量器件已实现了无氦-3条件下的极低温电导测量，最低测量温度达到25毫开尔文。其他面向实际应用的固态制冷器件也在探索与研制中。随着量子材料固态制冷技术的不断发展，有望为量子科技、空间探测等国家重大需求提供重要的技术支撑。

高能量转化效率锕系

辐射光伏微核电池的创制

图源：北京发布微信公众号

中国工程院院士、湘潭大学材料科学与工程学院院长、西北核技术研究所研究员欧阳晓平（北京大学技术物理系校友）是该研究成果的主要完成人之一。

在我国核能快速发展的背景下，伴随而来的大量核废料中含有半衰期长达数千年到百万年的锕系核素，长期被视为环境负担。为此，苏州大学王殳凹、王亚星和西北核技术研究所/湘潭大学欧阳晓平等提出了一种新型锕系辐射光伏核电池的技术方案，通过创新设计将核废料中锕系核素衰变释放的能量转化为持久电能，实现了变废为宝。

传统辐射光伏核电池在利用锕系核素衰变能时，会受到α粒子自吸收效应的限制，导致能量转换效率较低，难以充分发挥锕系核素所蕴含的巨大能量。为突破这一瓶颈，该团队通过引入“聚结型能量转换器”概念，通过在分子级别上将放射性核素与能量转换单元紧密耦合，从根本上克服了自吸收效应，大幅提升了衰变能转换效率。实验中，研究团队将核废料中关键的锕系核素243Am均匀掺入稀土发光配位聚合物晶格中，形成了紧密耦合的晶体结构。结果表明，在1%的243Am掺杂条件下，该材料在内辐照下可产生肉眼可见的自发光，其衰变能到光能转换效率可达3.43%。进一步结合钙钛矿光伏电池后，总能量转换效率突破0.889%，单位活度功率可达139微瓦每居里（μW·Ci-1），并在连续运行200小时的测试中展现出优异的性能稳定性。

这一锕系辐射光伏核电池设计思路，在锕系元素化学与能量转换器件之间架起了桥梁，兼具基础研究深度和潜在应用前景，为高效微型核电池开发提供了理论基础，也为放射性废物的资源化利用提供了新的思路。

2024年度 “中国科学十大进展” 遴选活动由国家自然科学基金委员会主办，国家自然科学基金委员会高技术研究发展中心（国家自然科学基金委员会基础研究管理中心）承办，分为推荐、初选、终选和审议等四个环节。《中国基础科学》《科技导报》《中国科学院院刊》《中国科学基金》《科学通报》5家编辑部以及教育部推荐了700多项基础研究成果，由近140位相关学科领域专家学者从中遴选出31项成果；由包括440余位两院院士在内的2700余位专家学者对这31项成果进行实名投票，遴选出10项重大科学研究成果；经国家自然科学基金委员会咨询委员会审议，最终确定2024年度 “中国科学十大进展”。

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来源：全国党媒信息公共平台一点号