2021年2月27日，国家科学技术部高技术研究发展中心（基础研究管理中心）发布了2020年度中国科学十大进展，南方科技大学理学院院长杨学明院士团队凭借“实验观测到化学反应中的量子干涉现象”这一重大科研成果成功入选。这是继物理系教授张立源团队首次观测到三维量子霍尔效应入选2019年度中国科学十大进展之后，理学院连续第二年获得此项殊荣！

据悉，“中国科学十大进展”遴选活动由中国科学技术部高技术研究发展中心（基础研究管理中心）牵头举办，至今已成功举办16届，旨在宣传我国重大基础研究科学进展，激励广大科技工作者的科学热情和奉献精神，开展基础研究科学普及，促进公众理解、关心和支持基础研究，在全社会营造良好的科学氛围。

 “中国科学十大进展”遴选程序分为推荐、初选和终选3个环节。2020年度，《中国基础科学》《科技导报》《中国科学院院刊》《中国科学基金》和《科学通报》等5家编辑部共推荐了286项科学研究进展，所推荐的科学进展皆是在2019年12月1日至2020年11月30日期间正式发表或完成的研究成果。2020年12月，科学技术部高技术研究发展中心（基础研究管理中心）组织召开了2020年度中国科学十大进展初选会议，按照推荐科学进展的学科分布，分成数理和天文科学、化学和材料科学、地球和环境科学、生命和医学科学等4个学科组，邀请专家从推荐的科学进展中遴选出了31项进展进入终选。终选采取网上投票方式，邀请中国科学院院士、中国工程院院士、国家重点实验室主任、部分国家重点研发计划总体专家组专家和项目负责人等3200余名专家学者对31项候选进展进行网上投票，得票数排名前10位的进展入选2020年度中国科学十大进展。

2020年度中国科学十大进展分别为：我国科学家积极应对新冠肺炎疫情取得突出进展、嫦娥五号首次实现月面自动采样返回、“奋斗者”号创造中国载人深潜新纪录、揭示人类遗传物质传递的关键步骤、研发出具有超高压电性能的透明铁电单晶、2020珠峰高程测定、古基因组揭示近万年来中国人群的演化与迁徙历史、大数据刻画出迄今最高精度的地球3亿年生物多样性演变历史、深度解析多器官衰老的标记物和干预靶标、实验观测到化学反应中的量子干涉现象。

其中，关于“实验观测到化学反应中的量子干涉现象”的重大科学意义，科技部做了如下评价：化学反应的进程伴随着复杂的量子力学现象，但其通常难以被直接观测到，因而化学反应的本质亦难以得到透彻的理解。杨学明院士、张东辉院士、孙志刚和肖春雷研究团队提供了一个研究范例。他们研究发现，在氢原子加氢分子的同位素（H+HD→H2+D）反应中，在碰撞能量为1.9～2.2电子伏的范围内，产物H2（v= 2，j= 3）的后向散射呈现显著的振荡（其中v是振动量子数，j是转动量子数）。通过拓扑理论分析，发现该反应存在两条迥然不同的反应路径，振荡是由这两条路径之间的量子力学干涉所产生的。该研究揭示了该反应在较低能量处，量子几何相位效应仍然存在，并可以被观测到。这非常类似于众所周知的Aharonov-Bohm效应，清晰地揭示了化学反应的量子性，也揭示了化学反应途径的复杂性。

 

 

H + HD反应的两条途径，图源：科学网

 

2020年5月15日，这一研究成果发表在《科学》（Science）杂志上，杨学明院士为论文共同通讯作者，南方科技大学、中科院大连化学物理研究所、上海科技大学为共同参与单位。同期Science杂志上F. Javier Aoiz教授以“How interference reveals geometric phase”为题对该项工作进行了评述。

 

杨学明

 

杨学明为我校理学院院长、化学系讲席教授，中国科学院院士，美国物理学会会士，英国皇家化学会会士。1991年获得美国加州大学圣巴巴拉分校化学博士学位；1991-1995年在美国普林斯顿大学、加州大学伯克利分校从事博士后研究。曾担任中国科学院大连化物所分子反应动力学国家重点实验室主任、中国科学院大连化物所副所长，现任国家自然科学基金委化学科学部主任（兼）、中国化学会副理事长。杨学明院士长期从事气相与表面化学反应机理和动力学研究、 自由电子激光技术、先进激光仪器研发。此前其研究成果在2006年、2007年两次入选“中国十大科技进展新闻”。

值得一提的是，去年同期，理学院物理系教授张立源团队首次观测到三维量子霍尔效应入选了2019年度中国科学十大进展。

 

 

论文链接：

https://science.sciencemag.org/content/368/6492/767.full 

科技部高技术研究发展中心官网新闻：

http://www.htrdc.com/gjszx/gsxw02/3444.shtml 

      南科大张立源团队首次观测到三维量子霍尔效应入选2019年度中国科学十大进展：

      https://newshub.sustech.edu.cn/zh/html/202002/34059.html

通讯员：王珮

（部分资料来源于科技部高技术研究发展中心官网、观察者网）