项目名称： 世界首例真实稳定可控的单分子电子开关器件

申报单位： 北京大学

负责人： 郭雪峰

项目简介：

立项依据

利用单分子构建电子器件对突破目前半导体器件微小化发展的瓶颈意义重大。实现可控的单分子电子开关功能是验证分子能否作为核心组件应用到电子器件中的关键。自上个世纪70年代以来，设计构筑稳定可控的单分子器件，探索其与微电子工艺的兼容性，并获得真正意义上的分子电子开关，在当代纳米电子学研究中具有重要的科学意义。

主要创新点

郭雪峰团队围绕单分子光电子学领域开展了长达8年的潜心钻研和持续攻关。他们原创性地发展了以石墨烯为电极、通过共价键连接的稳定单分子器件的关键制备方法。在此基础上，通过功能导向的分子工程学成功地克服了二芳烯分子与石墨烯电极间强耦合作用的核心挑战性问题，从而突破性地构建了一类全可逆的光诱导和电场诱导的双模式单分子光电子器件。这项研究工作使得在中国诞生了世界首例真实稳定可控的单分子电子开关器件。这也是几十年来我国在分子电子学领域的科学研究第一次发表在《Science》杂志上。

标志性成果的产生方式

论文于2016年6月17日发表在《Science》上，申请了发明专利。这项研究证明功能分子可以作为核心组件来构建电子回路，为将功能分子应用到实用电子器件中迈出了关键的一步。《Science》同期配发了长篇正面评述，得到了国内外同行的广泛认可和各种媒体的亮点报道。

项目名称： 中国对全球气候变化的影响

申报单位： 北京大学

负责人：   李本纲

项目简介：

立项依据

气候变化是近二十年来倍受公众关注的全球问题，也是非常热门的科学研究领域。自《联合国气候变化框架公约》（1994年）正式生效以来，从1997年的《京都议定书》签署到2015年《巴黎协定》最终达成，分歧和辩论一直是历届气候大会的主要基调，历次气候谈判的“悬而不决”也持续带给国际社会和各国政府严重的困惑与困扰。“共同但有区别的责任”原则是世界各国参与国际气候谈判的基础。作为世界上最大的发展中国家，中国理应承担相应的共同责任，也仅应承担符合中国国情的区别责任。

综合评估一个国家或地区对全球气候变化的影响，是一项大规模的系统性研究工作。研究对象需包括已知的全部气候胁迫因子，研究内容需贯穿“污染物排放-迁移转化-气候效应”全过程，研究的时间跨度需覆盖工业革命至今长达260多年的历史时间段。全胁迫因子/全过程/长时间尺度的综合影响评估，需解决区域交叉影响、历史累积效应、相互作用与反馈等复杂过程的非线性解析问题，还需解决复杂过程综合评估的不确定性问题。

因此，客观评估中国对全球气候变化的影响，是符合重大国家需求的战略问题，也是极具挑战的重要科学问题。

主要创新点

本项目结合国际科学界认可的全球排放数据和模型，建立了全球气候变化的区域综合影响评估体系，首次全面而客观地评估了中国对全球气候变化的影响及其时间变化趋势，在解决长期以来困扰政府决策及科学界认识的“中国贡献”问题方面获得了新的认识，在区域综合影响的非线性解析、不确定性表征、评估方法体系等方面具有明显创新性。具体如下：

建立了针对“区域综合影响”的评估方法体系，解决了基础数据的时间延展和数据同化、区域影响的非线性解析、数据/过程/结果的不确定性评估三大关键技术难点。为气候变化领域多胁迫因子/长时间尺度/非线性过程的类似科学问题研究提供了重要借鉴，在方法学上具有明显的创新性。

系统评估了中国对全球气候变化的综合影响，结果表明中国对全球辐射强迫的影响为10%±4%，远低于近年来中国大气污染物排放的全球占比，属全球首次综合评估一个国家或地区对全球变化的影响。该评估结果符合国家重大战略需求，可为中国参与气候谈判及履约提供重要的参考依据。

长生命周期温室气体、短生命周期胁迫因子及土地利用变化等要素对全球气候变化的综合作用与影响，存在明显的相互抵消，使得中国对全球气候变化的综合影响200多年来基本保持稳定（8% ~ 12%）。该研究结果增进了对全球气候变化多要素综合作用过程及效应的科学认识，具有重要的科学意义。

标志性成果的产生方式

相关研究成果于2016年3月17日以“The contribution of China’s emissions to global climate forcing（中国排放对全球气候强迫的贡献）”为题发表在《自然》杂志上，《自然》杂志同期还发表了对该项研究的评述文章“China’s contribution to climate change（中国对气候变化的贡献）”。

Li B. et al., 2016. The contribution of China’s emissions to global climate forcing. Nature, 531:357-361. （北京大学为论文第一作者单位，李本纲为论文第一作者和通讯作者）

http://www.nature.com/nature/journal/v531/n7594/full/nature17165.html

项目名称： 发现原子核层次手征对称性和空间反射对称性的联立自发破缺

申报单位： 北京大学

负责人： 孟 杰

项目简介：

立项依据

对称性及其破缺是基本的科学问题。手征对称性在自然界中广泛存在。原子核层次的手征对称性于1997年由孟杰与合作者预言，并于2001年得到实验证实，引起广泛关注。探索原子核层次的手征对称性，可以提供原子核的形状及其转动模式的信息，具有重要的科学意义。

主要创新点

孟杰团队长期致力于原子核手征对称性的研究。2006年预言原子核手征对称性破缺的多样性，其实验特征为原子核中存在多对近简并的转动带，即多重手征带，推动相关实验验证并得到证实。

2011年，孟杰团队主导的国际合作组在南非iThemba国家实验室在原子核Br-80中发现了手征对称性破缺的证据，将手性原子核研究扩展到更轻的质量核区。2016年，通过重离子熔合蒸发反应，利用在束伽马符合测量、带电粒子符合、线极化测量等实验手段，在原子核Br-78中发现了两对宇称相反的近简并双带结构，以及它们之间的电偶极跃迁。该工作发现了最轻的手性原子核Br-78以及该原子核中多重手征带的八极关联，给出手征对称性和空间反射对称性联立自发破缺的证据。

标志性成果的产生方式

论文2016年3月18日以“Evidence for Octupole Correlations in Multiple Chiral Doublet Bands”为题发表在《Physical Review Letters》，并被遴选为封面文章。这是核物理领域，中国学者在该刊发表的首篇封面文章。

项目名称：小剂量右美托咪定减少老年患者术后谵妄的发生

申报单位： 北京大学

负责人： 王东信

项目简介：

立项依据

谵妄是一种急性发生的、暂时性脑功能障碍，文献报告的术后谵妄发生率为11-51%，并随年龄增长而升高。谵妄的发生伴随病人预后不良，包括并发症增加、死亡率升高、住院时间延长，而且存活患者术后远期认知功能恶化、生活质量下降。但迄今还没有一种公认有效的能够预防谵妄的药物。

右美托咪定是一种高选择性α2-肾上腺素能受体激动剂，通过作用于大脑（蓝斑）、脊髓和自主神经系统的相应受体而发挥抗焦虑、镇静、催眠和镇痛作用。目前右美托咪定被越来越多地用于ICU机械通气病人的镇静，其在这方面的另一个重要优势是不增加谵妄的发生。但已有的研究均存在以下几个问题：①已有研究均以传统的作用于GABAA受体的镇静催眠药为对照，而GABAA受体激动剂（特别是苯二氮卓类）会增加谵妄的发生。因此目前的证据并不能说明右美托咪定是否具有预防谵妄的作用；②已有研究中的病人都是接受机械通气的病人。而ICU中的非机械通气病人同样是谵妄的高危病人，右美托咪定对这部分病人有无谵妄预防作用还不清楚；③镇静剂量的右美托咪定导致低血压和/或心动过缓的发生率增加，在一定程度上会影响其临床应用。右美托咪定对病人血流动力学的影响具有剂量依赖性，减小药物剂量可减轻用药期间血流动力波动。但小剂量右美托咪定是否同样能够预防危重病人谵妄的发生还不清楚。

睡眠障碍是术后谵妄的重要危险因素。在以往的研究中，右美托咪定用于机械通气病人镇静可在一定程度上改善睡眠质量，表现为提高睡眠效率、降低睡眠破碎指数、减少N1睡眠比例、增加N2睡眠比例。在我们早期的一项小样本量随机对照研究中，术后入ICU的老年病人预防性静脉输注小剂量右美托咪定虽未减少谵妄发生，但明显改善了术后当晚的主观睡眠质量（姚月琴，王东信，史成梅。右美托咪定对老年重症患者术后谵妄的影响。临床麻醉学杂志 2012;28:700-702）。

基于以上背景，我们推测对于术后入ICU的老年病人，小剂量输注右美托咪定可能改善术后睡眠质量，并可能通过改善睡眠质量而减少谵妄的发生。为此设计了以下两项研究：（1）在一项样本量的随机对照研究中，观察小剂量右美托咪定输注对术后入ICU老年患者睡眠结构的影响；（2）在一项大样本量随机对照研究中，观察小剂量右美托咪定输注对术后入ICU老年患者谵妄发生率的影响。

主要创新点

（1）在我们的小样本量随机对照研究中，76例术后入住ICU但不接受机械通气的老年患者手术随机接受小剂量右美托咪定（0.1ug/kg/h）或安慰剂（生理盐水）输注15小时，睡眠监测显示右美托咪定延长总睡眠时间、提高睡眠效率、改善睡眠结构（降低N1睡眠百分比、提高N2睡眠百分比），并改善患者主观睡眠质量。该研究首次证明对于术后入ICU的老年病人，不产生明显镇静作用的小剂量右美托咪定输注可以改善睡眠质量。

（2）在我们的大样本量、多中心随机对照研究中，700例非心脏术后进入ICU的老年病人随机接受小剂量右美托咪定（0.1ug/kg/h）或安慰剂（生理盐水）输注，结果显示右美托咪定明显降低术后前7天谵妄发生率（右美托咪定组9%，对照组23%，P<0.0001）；此外右美托咪定还减少了术后30天内非谵妄并发症发生率、缩短了机械通气时间及ICU停留时间、增加了7天内出院率；进一步分析显示右美托咪定明显改善了术后前3天的睡眠质量评分，这与其减少术后前3天谵妄患病率的作用在时间上是一致的。小剂量右美托咪定输注没有明显增加心动过缓、低血压的发生，相反，可以显著降低心动过速、高血压和低氧血症的发生。该研究首次证明对于非心脏手术后进入ICU老年病人，小剂量右美托咪定输注可减少的谵妄发生率、改善近期预后，可能与改善术后睡眠质量有关，且治疗是安全的。

标志性成果的产生方式

论文发表：

1.    Wu XH, Cui F, Zhang C, Meng ZT, Wang DX, Ma J, Wang GF, Zhu SN, Ma D. Low-dose dexmedetomidine improves sleep quality pattern in elderly patients after noncardiac surgery in the intensive care unit: a pilot randomized cControlled trial. Anesthesiology. 2016;125(5):979-991.

2.    Su X, Meng ZT, Wu XH, Cui F, Li HL, Wang DX, Zhu X, Zhu SN, Maze M, Ma D. Dexmedetomidine for prevention of delirium in elderly patients after non-cardiac surgery: a randomised,double-blind, placebo-controlled trial. Lancet. 2016;388(10054):1893-1902.