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這七位科學家緣何摘得2018未來科學家大獎?

9月
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2018

2018年9月11日17時 今日科學 新民網

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來源/東方IC

昨天下午,第三屆未來科學家大獎獲獎名單在北京揭曉。李家洋、袁隆平、張啟發因系統性地研究水稻特定性狀的分子機制和採用新技術選育高產優質水稻新品種中的開創性貢獻獲得生命科學獎。馬大為、馮曉明、周其林獲得物質科學獎,以表彰他們在發明新催化劑和新反應方面的創造性貢獻,為合成有機分子,特別是藥物分子提供了新途徑。林本堅獲數學與計算機科學獎,他開拓浸潤式微影系統方法,持續擴展納米級集成電路製造,將摩爾定律延伸多代。

生命科學獎:李家洋、袁隆平、張啟發

水稻承擔著養育中國乃至全世界半數以上人口的重任。水稻的產量和品質受到遺傳和環境等多種複雜因素的綜合影響,我們對這些性狀的控制能力仍然十分有限。同時,中國南北地域的多方差異對水稻優質品種的選育提出更高的要求。因此,持續改進水稻的性狀、實現水稻的高產優質是當代科學家們不懈追求的目標。

袁隆平教授開創性地培育出第一個水稻雄性不育系,使雜交水稻成為可能,並得以廣泛應用於農業生產中,極為顯著地提升了水稻的產量。不同親本雜交所產生的後代其性狀會優於親本,這種現象稱為雜種優勢。水稻是自花授粉植物,自然情況下難以存在不同親本水稻的雜交後代,雜種優勢亦不能得以體現。但是水稻雄性不育系的培育、雜交水稻育種體系的成功,證明雜種優勢同樣可適用於水稻,由此奠定了利用雜種優勢有效地選育高產高抗水稻品種的理論基礎。

繼袁隆平在雜交水稻領域的突破性工作後,張啟發教授和李家洋教授開拓性地將現代分子遺傳學和基因組學技術應用於水稻育種中。張啟發創造性地構建了水稻「永久F2群體「,闡釋了雜種優勢的遺傳學基礎,並首次發現了控制水稻穗粒大小的基因。他的研究成果顯著地降低了雜交育種的隨機性,極大地拓展了雜種優勢在水稻育種中的應用。

與張啟發教授在雜種優勢的工作相輔相成,李家洋致力於研究水稻株型對其產量的影響,發現水稻分櫱數和穗型是產量的決定性因素。他提出通過株型間的特定組合尋找在光合作用效率與土地利用率等各方面的理想株型來設計選育高產優質超級稻的新思路,以此思路為指導,李家洋培育出20個水稻新品種。自2016年起,這些水稻新品種的種植面積已達3千5百萬畝。

李家洋、袁隆平和張啟發在推動水稻產量可持續增長的「命題」下相得益彰,獲得了重大成就。他們的原創性工作對中國在基礎科學領域以及國計民生的巨大影響博得國際科學界的公認。據此頒發未來科學大獎-生命科學獎,以獎勵他們的卓越成就。

物質科學獎:馬大為,馮曉明,周其林

發展新的化學反應及合成策略是現代化學和分子科學的基石之一。化學工作者在創造新物質的過程中,催生、帶動和促進了諸多相關學科領域的發展,包括新藥研發、香料工業、材料科學、基因測序等領域。同時,合成化學為人類在分子水平認知物質世界和生命提供了重要方法和基礎。在過去的100多年裡,合成化學取得了巨大的發展,為原子之間成鍵和斷鍵提供了多種模式。然而,實現鍵的斷裂和形成的精準性和高效性高度依賴於可以有效促進反應並控制區域和立體選擇性的催化劑。

基於理性的分子設計和創新的思路,馬大為、周其林、馮小明分別發展了各具特色的催化劑,極大地促進或改變了幾類重要有機化學反應的發展。馬大為以胺基酸銅的絡合物為催化劑實現了碳–氮鍵的高效構築,為含苯胺片段的藥物及材料的合成提供了一種簡便、實用的方法。周其林基於螺雙二氫茚優勢配體骨架設計和發展了多種新型手性螺環配體及催化劑。其中,超高效不對稱催化氫化的手性螺環銥、銠催化劑提供了高效合成手性藥物和關鍵中間體的新方法、新技術。馮小明設計合成了系列手性雙氮氧配體及催化劑,以優秀的對映選擇性實現了多種手性Lewis酸催化的碳–碳成鍵新反應,為一些重要生理活性手性化合物的合成提供了有效方法。

馬大為的馬氏胺化反應,周其林的周氏手性螺環配體及催化劑,馮小明的馮氏手性雙氮氧配體及催化劑在國際上學術界和工業界得到了廣泛的認可和應用。

來源/東方IC

數學與計算機科學獎:林本堅

林本堅一系列突破性的創新所開拓的浸潤式微影(也稱光刻)方法,革新了集成電路的製程,使先進半導體晶片的特徵尺寸能持續縮減為細微納米量級,在過去十五年以及可預見的未來,為建造最強大的計算和通信系統做出了關鍵貢獻。

傳統的「乾式」微影自1959年半導體工業界發明平面積成電路以來被持續使用了四十年,然而受限於基本光學衍射,在90年代後期,用該方法製造特徵尺寸小於65納米的晶片面臨無法逾越的瓶頸。林本堅博士預見昂貴的「乾式」微影技術將進入死角,建議使用浸潤式或「濕式」微影,該方法是一種新的微影工序,透過液體介質置換透鏡和晶圓表面之間的氣隙以提高光學解析精度。雖然原始的浸潤式概念在80年代曾提出過,但距離可實現的方法很遠。為使得全面表征及優化浸潤式微影系統,林本堅定義了並導出了關鍵性能指標和縮放公式,為極高解析度的三維浸潤式微影光學系統規範了必須遵行的縮放定律。他還研發出克服液體中微氣泡形成的方法,開拓了在熱力學極限下,經由水而衍射的微影工序。他的一系列發明在科學和工程上證實了「濕式」微影方法可用於最先進的IC製程,他的突破性發明和持久的技術引領促使全球半導體工業界改用「濕式」微影方法。在過去的十五年中浸潤式微影方法用最有成本效益的193nm

ArF為雷射源顯影,將IC技術節點從65nm循產業路線圖持續降至7nm,使得摩爾定律得以持續延伸了七代。根據IEEE近期的數據統計,浸潤式微影技術製造了至少世界上80%的電晶體。

新民晚報見習記者 郜陽


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