2022年国内テクノロジーニューストップ10を発表！

12月25日、科技日報が主催し、両院の一部学者とメディア専門家が共同で選んだ2022年の国内科学技術ニューストップ10が発表された。

2022年に選ばれた国内科学技術ニューストップ10は、ゲート長が最小の初のトランジスタが作られたことです。二酸化炭素はブドウ糖と脂肪酸に「変換」されました。 「チャイナ・スカイ・アイ」が、連続的に活動し、繰り返される高速電波バーストを初めて発見した。 3番目の航空母艦「福建」が進水した。定常強磁場が世界記録を更新しました。月の新鉱物「嫦娥石」が初めて発見された。 「Kuafu-1」が太陽探査の旅を開始。中国共産党第20回全国代表大会の報告には、教育と科学技術の人材の配置に関する特別な章がある。中国の宇宙ステーションは歴史的に「統合」を完了している。雲南省では多年生の米の品種が栽培されています。

2022年、歴史に残る技術的成果は目を見張るものがあります。広大な宇宙から泥だらけの田んぼまで、膨大な数の科学技術労働者が次々と分野に深い足跡を残し、自立と自己向上の道を勇敢に前進しています。今年、私たちは新時代における中国の科学技術の高まりを共に目撃しました。若者が花開き、夢が広がり、イノベーションの力が豊かな時代をもたらし、イノベーションの灯火が科学技術の世界大国を築く道を照らします。

01

最初に作られた

最小ゲート長トランジスタ

人類は再びムーアの法則の限界に挑戦している。今回は中国人が探検家の役割を演じました。清華大学集積回路学院のチームは、ゲート長が1ナノメートル未満で、優れた電気特性を持つトランジスタを初めて開発した。関連する結果は3月15日にネイチャー誌オンライン版に掲載された。

ゲート長が 1 ナノメートル未満のトランジスタ構造の概略図。画像出典: 清華大学公式サイト 過去数十年にわたり、トランジスタのゲートサイズは縮小し続けています。サイズがナノスケールになると、電子移動度の低下や静的電力消費の増加などの影響がより深刻になります。新しい構造と新しい材料の開発が差し迫っています。現在、主流の業界におけるトランジスタのゲート サイズは 12 ナノメートルを超えています。清華大学の研究チームは、ゲート長が1ナノメートル未満のトランジスタのボトルネックをさらに打破するために、グラフェン膜をゲートとして巧みに使用し、グラフェンの横方向の電界を介して垂直の二硫化モリブデン（MoS2）チャネルのスイッチングを制御し、0.34ナノメートルの同等の物理的ゲート長を達成しました。グラフェンの単一原子層の厚さと優れた導電性が、ついにチップ上で実験的に実証されました。ニューヨーク州立大学バッファロー校のナノエレクトロニクス科学者、Huamin Li 氏は次のようにコメントしています。「この新しい研究により、ゲートのサイズ制限が炭素原子のわずか 1 層の厚さにまでさらに縮小されました。」この記録を破るのはかなり長い間、非常に難しいだろう。グラフェンの単層の厚さはわずか 0.34 ナノメートルで、平面構造をしています。これにはチャネルを垂直構造にする必要があり、これは大きな課題です。また、グラフェンの側壁だけでなく表面もゲートできるため、グラフェン表面の電界を遮蔽することも困難です。中国チームはこれを実現するために自己酸化アルミニウム層を使用しました。誰もが期待している2次元薄膜をベースとした将来の集積回路は、柔らかく、透明で、高密度のチップをもたらすでしょう。新しい素材が使用された場合、CPU とメモリが柔らかくなり、エネルギー効率が向上するなど、完全に柔軟な携帯電話を実現できる可能性があります。

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二酸化炭素はブドウ糖と脂肪酸に「変わる」

「デンプン」に加えて、「食品」を人工的に合成する新しい方法があります。 4月28日、Nature Catalysis誌に最新の研究成果が表紙記事として掲載されました。中国の研究者らは、生合成と組み合わせた電気触媒反応により二酸化炭素と水から高純度の酢酸を効率的に合成し、さらに微生物を利用してブドウ糖と脂肪酸（油）を合成した。

電気化学的に結合したバイオ発酵による二酸化炭素と水の長鎖生成物への変換の概略図。研究チーム提供の画像。ブドウ糖と油は重要な食品成分です。長い間、触媒プロセスを通じて二酸化炭素と水をブドウ糖や油に変換する唯一の方法は、作物を育てることでした。この研究では、研究者らはまず電気分解を利用して二酸化炭素を効率的に還元し、高純度の酢酸を合成し、次にビール酵母を使って酢酸を発酵させた。このプロセスは、まず二酸化炭素をビール酵母の「食物」である酢に変換し、その後ビール酵母が「酢を食べ続け」てブドウ糖と脂肪酸を合成する、と理解できます。この点について、中国科学院の院士であり、中国化学会触媒委員会の委員長である李燦氏は、この研究は「食品」の人工的および半人工的な合成に新たな技術を提供するものだとコメントした。中国科学院院士で上海交通大学微生物代謝国家重点実験室所長の鄧子新氏は、この研究は電気化学と生細胞触媒を組み合わせることでブドウ​​糖などの食品を製造するための新しい戦略を切り開き、電気を基盤とした新しい農業やバイオ製造業のさらなる発展に向けた新しいパラダイムを提供するものだと確信している。次に、研究チームは、電気触媒とバイオ発酵の2つのプラットフォームの適応性と互換性をさらに研究します。同時に、将来、デンプンの合成、色素の製造、医薬品の製造などを行う場合、電気触媒設備はそのままにして、発酵に使用する微生物を交換するだけで済みます。

03

中国のスカイアイが初めて発見

継続的にアクティブに繰り返される高速電波バースト

貴州省の「大鍋」は今年、たくさんの「おいしい料理」を「煮込んで」きました。 6月9日、ネイチャー誌に高速電波バーストに関する研究結果が掲載された。中国科学院国立天文台などの研究者らは、「中国天眼」（FAST）の協力を得て、世界で初めて継続的に活動する反復高速電波バーストFRB 20190520Bを発見した。この発見は、高速電波バーストという謎の宇宙現象をより深く理解する上で大きな意義を持つ。

「チャイナ・スカイ・アイ」の全景。写真は新華社記者の欧東曲氏によるもの。高速電波バースト（FRB）は宇宙で最も明るい電波爆発現象であり、太陽が約 1 年かけて放射できるエネルギーを 1 ミリ秒で放出します。高速電波バーストは2007年の発見以来、天文学における最先端の研究分野の1つとなっているが、その物理的起源、放射メカニズム、周囲の環境は未だに不明である。 2019年、研究者らがFAST「マルチサイエンスターゲット同時スカイサーベイ」（CRAFTS）データを体系的に処理していたところ、5月20日のデータに繰り返し高分散パルスが含まれていることが発見された。彼らはすぐに、そのパルスが新たな高速電波バースト、FRB 20190520B から来たものであると判定した。その後の観測で、研究者らは、FRB 20190520B は一度だけ点滅して跡形もなく消える他の高速電波バーストとは異なり、継続的に活動し、点滅し続けていることを発見した。この高速電波バーストの発生源、つまりそのホスト銀河を見つけるために、研究者たちは複数の国際的な機器を使用して地上と天空の協調観測を組織し、電波干渉計アレイ、光学および赤外線望遠鏡、宇宙高エネルギー観測所からのデータを統合しました。彼らは、30億光年離れた金属の少ない矮小銀河にあるFRB 20190520Bの位置を突き止め、その近傍領域が既知の電子密度の中で最大であることを確認し、それに対応する高密度で持続的な電波源を発見した。この点について、高速電波バースト分野の創始者であるダンカン・ロリマー氏は次のようにコメントしている。「高速電波バーストにはさまざまな分類があると思います。高速電波バーストのサンプルが増え続けるにつれて、今後数年のうちに高速電波バーストの謎のベールを脱ぐことができるようになると期待されています。」

04

3番目の航空母艦

福建省の船が進水

6月17日の朝、中国の軍事ファンの間では、わが国の3番目の航空母艦がその日、中国船舶重工集団江南造船所で進水式と命名式を行ったというニュースが瞬く間に広まった。遼寧艦、山東艦に続く福建艦で、船体番号は「18」。

福建省船の進水式と命名式。写真は新華社記者の李剛氏によるもの。福建航空母艦は中国が独自に設計・建造した初のカタパルト式航空母艦である。直線的で全長に渡る飛行甲板を採用し、電磁カタパルトや着艦拘束装置を備え、満載排水量は8万トンを超え、前世代の航空母艦「山東」より2万トン増加している。米国の雑誌「ザ・ディプロマット」の編集者ロバート・ファーリー氏は、福建航空母艦が「米国外で建造された中で最大かつ最も先進的な航空母艦」になると考えている。福建省の艦艇の外観における明らかな改良点は、直線的で全長にわたる飛行甲板の採用である。まっすぐで長い飛行甲板には、スキージャンプ甲板よりも空母搭載機を駐機するためのスペースが広く確保されています。スキージャンプデッキは上向きの構造のため、艦首後部に J-15 戦闘機を数機しか駐機できません。福建省の艦艇は戦闘機駐機スペースが大幅に拡大し、艦載機を甲板前方まで並べることができるようになった。福建省の艦艇にはエレベーター2基、電磁カタパルト3基も装備されており、革新的な電磁カタパルト離陸/電磁着艦装置を採用している。分析によると、福建省の空母は最大着陸能力状態と最大回復状態で20機以上の戦闘機を回収できる。一部の専門家は、電磁カタパルトにより、甲板上の3つの離陸地点が同時に満載状態で離陸できるようになると考えている。同時に、第3カタパルトが設置されると、元の長い離陸地点の離陸方向が傾斜デッキに向けられ、航空母艦は同時に複数の方向に「離陸」できるようになります。

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安定した強力な磁場

世界記録を破る

8月12日、安徽省合肥市から朗報が届いた。国家級の科学技術インフラ「定常強磁場実験装置」が新たな技術ピークに達し、磁場強度45万2,200ガウスの定常強磁場を作り出し、23年近く維持されてきた同型磁石の世界記録を破り、科学研究を支えることができる世界最高の定常磁場となった。

ハイブリッド磁石を用いた定常高磁場実験装置。画像提供：中国科学院合肥物理科学研究所。定常強磁場は、材料科学研究に必要な極端な実験条件であり、主要な科学的発見を促進する強力なツールです。世界の科学技術大国は、強磁場実験条件の構築を常に重視してきました。現在、世界にはアメリカ、フランス、オランダ、日本、中国の合肥科学島の 5 つの主要な定常強磁場実験室があります。 2016年には早くも中国科学院合肥物理科学研究所の高磁場チームが中心磁場強度40万ガウスのハイブリッド磁石を独自に開発し、磁場強度で世界第2位となった。 5年以上にわたる集中的な技術研究を経て、高磁場チームは磁石構造を革新し、新材料を開発し、製造プロセスを最適化し、ついに大きな技術的進歩を達成しました。今回発生した452,200ガウスの定常強磁場は、我が国の科学実験の極限条件の構築、さらには世界の強磁場技術の発展においても重要なマイルストーンとなりました。国家定常強磁場実験施設は2017年9月に稼働を開始して以来、稼働時間が50万時間を超え、国内外の170台以上に実験条件を提供し、3,000件以上のプロジェクトで最先端の研究を実施し、一連の重大な科学技術成果を達成したと報告されている。

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月の新鉱物「嫦娥石」が初めて発見される

星空は広大で無限であり、月探査研究は新たな章を開きました。 9月9日、中国国家宇宙局と国家原子力庁は共同で、中国の科学者が初めて月面で新しい鉱物を発見し、「嫦娥石」と名付けたと発表した。これは嫦娥5号の月サンプル研究におけるもう一つの大きな科学的成果である。

嫦娥石の理想的な結晶図。画像は中国核工業集団の核地球研究所提供。 「嫦娥石」は我が国で発見された最初の新しい月の鉱物であり、人類が発見した6番目の新しい月の鉱物でもあります。この発見は我が国の月の鉱物発見の歴史を変え、我が国を世界で3番目に新しい月の鉱物を発見した国にしました。専門家によると、「嫦娥石」は嫦娥5号の月のサンプルの玄武岩の破片から発見されたという。これは隕石ナトリウム・マグネシウム・カルシウムファミリーに属する新しいリン酸鉱物です。非常に小さな円柱状で、粒子サイズは2～30ミクロンです。 2021年、中国核工業集団北京地質研究所は嫦娥5号の月土壌科学研究サンプルの研究を行う最初の機関の一つとなるよう申請し、承認され、月土壌科学研究サンプル50mgと月土壌光学フィルムサンプルを相次いで取得した。同研究所の研究チームは、月の土壌粉末サンプルの鉱物学的研究中に新たな鉱物の手がかりを発見した。研究者らは、X線回折などの一連の技術的手段を通じて、14万個の月のサンプル粒子から直径約10ミクロンの単一の結晶粒子を分離し、その結晶構造を解読することに成功した。国際鉱物学会（IMA）の新鉱物命名・分類委員会（CNMNC）によって新鉱物として確認されました。

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クアフ1号が太陽探査の旅を開始

10月9日、我が国の先進的な宇宙太陽観測衛星である総合太陽探査衛星「崋富1号」が酒泉衛星発射センターから打ち上げられ、太陽探査の旅が正式にスタートしました。

「Kuafu-1」の概略図。衛星開発チーム提供の画像。この衛星の設計寿命は4年で、高度約720キロメートルの太陽同期夜明け・夕暮れ軌道で運用されます。その科学的目標は、「1つの磁場と2つの嵐」を目指すこと、つまり太陽の磁場と、太陽上で最も激しい2つの爆発現象であるフレアとコロナ質量放出を同時に観測し、それらの形成、進化、相互作用、相互関係を研究し、宇宙天気予報をサポートすることです。科学的目標を達成するために、Kuafu-1 は 3 つのペイロードを搭載しています。そのうち、全円盤ベクトル磁力計は太陽の太陽円盤全体のベクトル磁場を観測するために使用されます。ライマンアルファ太陽望遠鏡は主にコロナ質量放出の形成とヘリオコロナの伝播を観測するために使用されます。太陽硬X線イメージャーは主に太陽フレアの非熱放射形態とエネルギースペクトル特性を観測するために使用されます。 12月13日、宇宙探査機「くあふ1号」の3つのペイロードの軌道上での2か月間の運用を経て、太陽の科学観測画像が数枚公開された。これらの科学画像は国内外で多くの初の成果を達成し、Kuafu-1号の3つのペイロードの観測能力と進歩を実証した。次の段階では、「Kuafu-1」は定められた計画に従って軌道上試験を継続して実施・完了し、できるだけ早く軌道上科学運用段階に入る予定です。同時に、「咸富1号」は3つのペイロードの複合観測の特徴を十分に発揮し、国内外の協力とデータの公開・共有を強化し、「1つの磁場、2つの嵐」の科学目標をできるだけ早く実現し、太陽活動25週のピーク年の観測と研究に中国の目立った貢献を果たすことになる。

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第20回全国大会報告特別章

教育技術人材の配置

10月16日、中国共産党第20回全国代表大会が北京で開催された。中国共産党第20回全国代表大会の報告では、教育、科学技術、人材が全体計画の第5部に位置付けられており、これは意義深い重大な革新であると考えられている。

ギャラリー内の画像は著作権で保護されており、転載は許可されていません。中国共産党第20回全国代表大会の報告では、「科学教育による国家建設戦略を実行し、近代化建設のための人材支援を強化する」ための重要な準備に丸々1章が割かれていた。報告書は、教育、科学技術、人材が現代社会主義国家の全面的建設にとって根本的かつ戦略的な支えであると指摘している。科学技術が主要な生産力であり、人材が主要な資源であり、イノベーションが主要な原動力であることを堅持し、科学教育による建設戦略、人材による建設戦略、イノベーション主導の発展戦略を徹底的に実行し、発展の新たな分野と新たな軌道を開拓し、絶えず発展の新たな勢いと新たな優位性を生み出していかなければなりません。この体系的、統合的、協調的な展開は、相互に補完し、協力し、現代化社会主義国家の建設を力強く支える3つの要素の重要な戦略的地位を反映しており、私たちが第2の百周年目標に向かって前進するための行動計画を策定しました。振り返ってみると、中国共産党第18回全国代表大会ではイノベーション主導の発展戦略の実施が提唱され、中国共産党第19回全国代表大会ではイノベーションが発展の主たる原動力であると提唱され、中国共産党第20回全国代表大会では高度な科学技術の自立と自己向上の実現が提唱されており、党中央が一貫して科学技術イノベーションを重視していることを反映しています。現在、新たな科学技術革命と産業変革が世界のイノベーション環境の再構築を加速させ、世界の経済構造を再構築しています。技術革新は、この一世紀にわたる変化において重要な変数となっています。世界知的所有権機関が発表した「世界イノベーション指数報告書」では、中国の順位は2012年の34位から2022年には11位に上昇しました。科学技術イノベーションの強さが中国の発展の未来を決定します。これは全党と全国で高いコンセンサスとなっている。

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中国の宇宙ステーション

「融合」の歴史的完成

10月31日15時37分、中国の天宮宇宙ステーションの2番目の科学実験モジュールである孟天実験モジュールが、海南省文昌宇宙発射センターから長征5号B堯4号ロケットに搭載され、無事に打ち上げられた。 11月1日午前4時27分、孟天実験モジュールは先に打ち上げられた天河コアモジュールとの精密ドッキングに成功した。その後、孟天実験モジュールは水平回転を実施し、3つのモジュールはバランスのとれた対称的な「T」構成を形成しました。中国の宇宙ステーションは歴史的に「統合」を完了した。

2022年11月3日、孟天実験モジュールの移送が完了し、天河コアモジュールと文天実験モジュールを組み合わせた宇宙ステーションの基本的な「T」構成が形成されました。画像出典: 中国の有人宇宙飛行 孟天実験室は中国の宇宙ステーションの3番目のモジュールであり、2番目の科学実験モジュールです。作業モジュール、ペイロードモジュール、貨物エアロックモジュール、リソースモジュールで構成され、離陸重量は約23トンです。孟天実験モジュールの構成は、4 つのモジュールが端から端まで接続された入れ子人形に少し似ています。作業室は実験室全体の前方に位置し、科学実験設備が備わっています。後ろの他の 2 つのコンパートメントには貨物出口通路が装備されています。中国の天宮宇宙ステーション建設の主な目的は、科学に貢献し、大きな科学技術成果を生み出す先進的な国家宇宙実験室を建設することである。現在、約40件の軌道上科学実験プロジェクトを企画・実施しています。科学者たちは、孟天を使って10年以内に1,000件以上の科学実験を完了する計画だ。 「夢天」は最も強力な実験室として、微小重力下で植物細胞、骨格筋、物質の溶融、タンパク質の結晶化など、さまざまな分野の現象を研究することができます。

10

雲南省が多年生稲の品種を開発

稲作では、もともと毎年苗を育てて移植するのが一般的でした。しかし、雲南大学のイノベーションにより、米は一度植えれば複数回収穫できる多年生作物となり、種子、お金、労力を節約できる可能性がある。雲南大学の研究チームは今年10月に収穫試験に成功し、実際の生産に使える多年生稲の品種を栽培できたと判断した。当該研究成果は11月7日にNature Sustainability誌に掲載された。

多年生稲の試験圃場。新華社通信は、野生イネのよく発達した地下茎とそれを支える農業・栽培技術を利用して育成された多年生イネの品種は、一度植えるだけでよいと報じた。 2シーズン目以降は、畑を耕したり、種を買って蒔いたり、苗を育てて移植したりする必要がありません。畑が適切に管理されていれば、「次から次へと作物を収穫」することができます。雲南大学チームは1997年に多年生稲の実験を開始しました。2016年にはフィールド試験が開始され、多年生稲の適応性、安定性、収穫量、害虫や病気の防除に関する根気強い実験が行われました。彼らは多年生野生米を使用し、それを一年生栽培米と交配しました。何度も自家受粉を行った後、多年生稲の系統を選抜し、育てました。最終的に、3種類の米が国の認可を通過しました。この新品種の米は、月平均最低気温が13.5℃以上で、気温が4℃以下の日が5日以内の稲作地域であればどこでも栽培できる。これらの多年生米は4年間連続して植えることができ、年に2回収穫でき、1ムーあたりの平均収穫量は一年生米よりもわずかに高くなります。多年生米は、苗の育成や植え付けなどの農作業のステップを省略できるため、生産投入量全体の半分を節約できます。さらに、多年生稲を植えることで耕作層の土壌構造が改善され、土壌有機物の含有量が増加するため、環境に優しい技術となります。

出典：科技日報