11月26日上午，由中国科学院科技战略咨询研究院、文献情报中心与科睿唯安联合举办的“2019研究前沿发布暨研讨会”在京举行。会上向全球发布《2019研究前沿》报告和《2019研究前沿热度指数》报告。
中科院院长、党组书记白春礼，科睿唯安全球执行副总裁、亚太区董事总经理刘煜出席会议并致辞。
会上，中科院战略咨询院战略情报研究所所长冷伏海做了《2019研究前沿》和《2019研究前沿热度指数》发布报告，介绍了两个报告的研制方法和主要分析结果，评估了世界主要国家在10个领域的100个热点前沿和37个新兴前沿的研究活跃程度。
为在学术化、专业化的基础上向公众传播科技前沿的主要进展与发展趋势，会议分别邀请清华大学高等研究院“杨振宁讲座”教授、中科院院士王小云以“密码前沿研究”为题，中科院物理研究所研究员丁洪以“凝聚态物理中的马约拉纳费米子”为题，推想科技CEO陈宽以“人工智能深度学习技术在医学影像中的应用”为题做专题报告，就相关研究前沿进行了深度解读与分析。
《2019研究前沿》报告遴选展示了10个高度聚合的大学科领域中的100个热点前沿和37个新兴前沿，较为客观地反映了相关学科的发展趋势。《2019研究前沿热度指数》在《2019研究前沿》基础上，评估了世界主要国家在上述前沿领域中的研究活跃程度。报告显示，2019年，在十大学科领域整体层面，美国最为活跃，位居全球首位。中国位居第二，英国、德国和法国分别列第三、第四和第五。中国和美国之间的差距正在进一步缩小。
从十大领域来看，除化学与材料科学，数学、计算机科学与工学，生态与环境科学领域，美国在其他7个领域的研究前沿热度指数得分均排名第一，领先优势明显。中国在化学与材料科学，数学、计算机科学与工学以及生态与环境科学领域3个领域排名第一，在农业、植物学和动物学，地球科学，生物科学，物理，经济学、心理学及其他社会科学领域5个领域排名第2，整体表现突出，但在临床医学和天文学与天体物理领域仅分别排名第9名和第11，与美国差异悬殊，短板依旧明显。总体来看，中国多领域表现突出，但十大学科领域的发展仍不均衡，存在明显洼地，未来发展的竞争优势、压力和挑战并存。（来源：科技战略咨询研究院）
近期材料领域最新研究进展
一、工程热物理所激光热效应组装柔性纤维器件研究取得进展
近日，中国科学院工程热物理研究所储能研发中心与新加坡南洋理工大学合作，提出一种新型的基于激光热效应的纤维内微粒精确操控技术，突破纤维材料不利于进行内加工的固体特性，实现固体内微粒的精准移动及控制，组装出半导体异质功能结构，为制备复杂而高效的纤维内功能结构与器件提供了新思路。
该研究通过二氧化碳激光器的精准加热，将固态的纤维材料转换为液态，并在纤维内部产生可精密调控的马兰戈尼热流动。纤维内集成的微粒可伴随纤维材料的热流动改变位置，并可通过调制激光控制微粒移动的方向和速度。这突破了固态纤维材料内物质固有位置无法精密调控的难题，使利用纤维内部物质组合构造更加复杂的功能结构器件成为可能。该研究提出的方法利用流体为载体对微粒进行操控，对微粒的结构、组成材料、尺寸、数目并无选择性，这一特性极大扩展了方法的适用范围。基于以上原理，获得了在纤维中利用半导体材料微粒制造同质结与异质结的方法，证明了该方法的易用性与在光电、光伏、热电、储能等多个领域的应用前景。
相关成果发表在《自然-通讯》上。该研究得到中科院国际合作伙伴计划、清洁能源先导专项的支持。
二、地球环境所环境光催化材料表面修饰及催化性能增强机制研究获进展
近期，中国科学院地球环境研究所环境污染控制小组研究员黄宇团队聚焦NO光催化降解过程中的吸附热力学吸/脱附、能带调控光吸收及高效光生电子-空穴分离等行为，开展纳米材料表面的空位调控研究，设计和发展出一系列高效纳米光催化材料，并有效将其应用于大气中低浓度NO的降解研究。
该研究首次利用单体三聚氰胺自模板法制备出棒状的N空位修饰的多孔g-C3N4，其光催化氧化去除NO的效率、反应速率相比常规方法制备的g-C3N4分别提升1.8倍、2.6倍。研究表明，性能增强主要是因为N空位能有效地吸附-活化O2和NO分子、提高光生电子-空穴的分离效率（图1）。
通过一步水热法将氮掺杂碳量子点（NCDs）原位沉积在羟基锡酸锌（ZnSn（OH）6）空心立方体表面，该团队巧妙构筑出Z-型异质结，其独特的光生载流子传输机制不仅提高了电子和空穴的有效质量，更加速了表面分子氧的活化，使三元纳米复合物氧化还原能力最大化，显著提高了可见-近红外光辐照下NO去除效率和NO2选择性催化（图2）。开发出的高效光催化纳米涂层技术，解决了g-C3N4粉体材料难以成膜的技术难题，也为低温TiO2基纳米光催化涂层的制备及负载提供新思路，具有广阔应用前景。
在不同波长的光源照射下，ZHS, SnO2/ZHS, NCDs/ZHS and SnO2/NCDs/ZHS样品对NO去除活性随时间的变化关系（d）及相应的NO转化能力（e）
三、中科院深圳先进院成功开发黑磷烯等离子体液相高效制备技术
近日，中国科学院深圳先进技术研究院研究员喻学锋和正高级工程师黄逸凡合作在高质量黑磷烯制备领域取得新突破，相关研究成果"Rapid and scalable production of high-quality phosphorene by plasma-liquid technology"以通讯快报的形式发表在国际化学期刊Chemical Communications。论文第一作者是助理研究员黄浩，共同第一作者是博士康翼鸿，合作者包括教授朱剑豪、西班牙阿拉贡纳米科学研究所教授Ricardo Ibarra 等。
作为一种绿色的工业技术，等离子体技术已被广泛应用于材料表面处理、纳米材料合成以及半导体制造领域。但利用等离子体技术来制备黑磷烯的技术路线尚未有报道。
前期，团队在黑磷烯液相超声制备（Advanced Functional Materials 25 （45）， 6996-7002）、离子插层（Small Methods, 1900083；Materials Horizons 6 （1）， 176-181）等方向做了大量工作。
在本项工作中，基于多年的黑磷烯制备经验和等离子体技术特色，团队自主设计出等离子体液相制备系统，包括电源模块、反应模块等。通过高压电源在阳极产生等离子体，作用于N,N-二甲基甲酰胺溶剂，等离子体中的活性粒子将N,N-二甲基甲酰胺分子分解，分解产物在电场驱动下对阴极黑磷晶体进行插层，同时在层间产生气体，弱化层间力，使得黑磷晶体快速膨胀，从而高效地制备出高质量大尺寸的黑磷烯。同时由于制备时间短，此方法制备的磷烯氧化程度低，展现出优良的光电响应性能，这为黑磷烯作为高性能电子材料的应用奠定了基础。
四、锂离子电容器负极预嵌锂技术方面取得进展已申请专利
日前，中国科学院电工研究所超导与能源新材料研究部马衍伟团队在锂离子电容器负极预嵌锂技术方面取得进展，相关研究结果发表于材料期刊Energy Storage Materials，并申请了国家发明专利。
负极预嵌锂是制备高性能锂离子电容器的关键技术之一。该研究创新性提出了以高比容量的Li3N作为锂离子电容器的预嵌锂剂，首次采用干法工艺制备出活性炭与Li3N复合正极，软碳材料作为负极，组装成软包装锂离子电容器。Li3N在首周充电后完全分解为Li+和N2，Li+进入负极完成预嵌锂过程，N2通过二次封口工艺排除，不残留非电化学活性物质。基于电极材料的能量密度达到74.7Wh/kg，功率密度达到12.9kW/kg，且循环10000周后容量保持率为91%。该方法操作工艺简单、效率高，易于实现锂离子电容器的规模化制备。（来源：电工研究所）