英國《物理世界》雜志12月12日公布了其評選的2025年度十大科學(xué)突破榜單，研究成果覆蓋天文學(xué)、反物質(zhì)、原子分子物理等多個(gè)領(lǐng)域。編輯團(tuán)隊(duì)基于三項(xiàng)核心標(biāo)準(zhǔn)：對知識與理解的顯著貢獻(xiàn)、對科學(xué)進(jìn)步或?qū)嶋H應(yīng)用具重要價(jià)值，以及對讀者的普遍吸引力，從2025年報(bào)道的所有科學(xué)發(fā)現(xiàn)中評選出了這十項(xiàng)突破。其中，中國科學(xué)院團(tuán)隊(duì)在二維材料領(lǐng)域的重大進(jìn)展——研制出首例二維金屬材料入選。
中國科學(xué)家研制的二維金屬材料之一——單層二硫化鉬封裝的二維金屬鉍。圖片來源：科學(xué)網(wǎng)
以下是本年度十大突破（排名不分先后）。
首例二維金屬材料制備成功
中國科學(xué)院團(tuán)隊(duì)突破傳統(tǒng)認(rèn)知，首次制備出單原子層超薄金屬，厚度僅為頭發(fā)絲直徑的二十萬分之一。團(tuán)隊(duì)通過將金屬熔化并利用單層二硫化鉬作為范德華壓砧擠壓，成功實(shí)現(xiàn)原子極限厚度下各種二維金屬的普適制備。該成果被視為二維材料領(lǐng)域的重大進(jìn)展，為研究二維金屬的獨(dú)特物理性質(zhì)及相關(guān)應(yīng)用打開大門。
小行星樣本揭示生命起源線索
一個(gè)國際研究團(tuán)隊(duì)在近地小行星“貝努”的返回樣本中，發(fā)現(xiàn)了鹽、氨、糖、富氮/氧有機(jī)物以及超新星塵埃痕跡。這些由美國國家航空航天局（NASA）的OSIRIS-REx探測器于2020年采集的樣本，其復(fù)雜的化學(xué)成分支持了小行星撞擊可能為早期地球帶來生命形成所需原材料的假說。該研究不僅深化了我們對生命起源的理解，也揭示了太陽系天體的形成機(jī)制。
分子超流現(xiàn)象首獲觀測
包括加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)在內(nèi)的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)首次在分子氫中觀測到超流性。克服了氫在超流溫度下會凝固的難題，團(tuán)隊(duì)通過將氫分子簇束縛在氦液滴中并嵌入甲烷分子作為探針，歷時(shí)近20年，成功探測到超流轉(zhuǎn)變。這一突破為探索量子與經(jīng)典行為的邊界開辟了新途徑。
空心光纖突破通信傳輸極限
由英國南安普敦大學(xué)和微軟AzureFiber組成的團(tuán)隊(duì)開發(fā)出新型空心光纖，其核心以空氣替代傳統(tǒng)玻璃，利用玻璃膜反射光波。測試表明，該光纖信號衰減比標(biāo)準(zhǔn)光纖減少35%，傳輸速度提升45%，有望減少長距離通信中放大器的需求，為更快速、環(huán)保的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施奠定基礎(chǔ)。
質(zhì)子弧療法用于臨床治療
意大利特倫托質(zhì)子治療中心的團(tuán)隊(duì)率先完成質(zhì)子弧療法（PAT）的臨床應(yīng)用。該技術(shù)通過弧形路徑多角度輸送質(zhì)子束，優(yōu)化了腫瘤靶向劑量分布。在與傳統(tǒng)掃描方案的對比驗(yàn)證后，團(tuán)隊(duì)成功對9名癌癥患者實(shí)施了PAT治療，標(biāo)志著質(zhì)子治療技術(shù)進(jìn)入新階段。
蛋白質(zhì)量子比特實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞磁傳感
美國芝加哥大學(xué)團(tuán)隊(duì)利用熒光蛋白開發(fā)出可在活細(xì)胞內(nèi)合成的量子比特。這種直徑3納米的蛋白質(zhì)具備類似鉆石氮空位中心的光學(xué)與自旋特性，經(jīng)基因改造后能在細(xì)菌中表達(dá)，并以8%的自旋對比度實(shí)現(xiàn)磁場傳感，為細(xì)胞內(nèi)原位磁共振測量提供了全新工具。
反質(zhì)子自旋獲量子精密測量
歐洲核子研究中心的BASE合作組首次實(shí)現(xiàn)對單個(gè)反質(zhì)子的相干自旋操控。通過將反質(zhì)子冷卻并囚禁于電磁阱中，利用微波脈沖操控其自旋態(tài)，測量精度較此前提升16倍。這一突破為檢驗(yàn)物質(zhì)—反物質(zhì)對稱性提供了前所未有的精度，可能揭示標(biāo)準(zhǔn)模型之外的新物理。
智能手機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建地震預(yù)警系統(tǒng)
美國加州大學(xué)伯克利分校與谷歌合作，利用全球安卓手機(jī)內(nèi)置加速度計(jì)構(gòu)建地震警報(bào)網(wǎng)絡(luò)。2021—2024年測試期間，系統(tǒng)平均每月檢測312次地震（震級1.9—7.8），并向受影響用戶發(fā)送警報(bào)。該低成本方案有望彌補(bǔ)傳統(tǒng)地震監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的覆蓋空白，并助力災(zāi)后應(yīng)急響應(yīng)。
系外氣態(tài)巨行星首張?zhí)鞖鈭D繪成
德國哥廷根大學(xué)團(tuán)隊(duì)通過光譜分析系外行星WASP-127b的大氣，繪制出首張系外行星天氣圖。研究發(fā)現(xiàn)該行星存在時(shí)速達(dá)3.3萬公里的超音速風(fēng)，極地與赤道溫差超1000℃，大氣中水蒸氣的檢測暗示可能存在特殊降雨過程，為系外行星氣候研究樹立新標(biāo)桿。
單原子顯微成像更清晰
包括美國馬里蘭大學(xué)在內(nèi)的團(tuán)隊(duì)借助電子顯微鏡技術(shù)，以15皮米分辨率捕獲二維材料二硒化鎢中單個(gè)原子的清晰圖像，分辨率達(dá)原子尺寸的十分之一。該技術(shù)首次直接觀測到莫爾晶格中的集體振動(dòng)（莫爾聲子），為理解材料微觀相互作用及設(shè)計(jì)新型量子材料提供關(guān)鍵手段。（記者 張夢然）
