研究人員一直試圖模仿光合作用，利用太陽(yáng)的能量制造化學(xué)燃料?，F(xiàn)在，美國(guó)科學(xué)家開(kāi)發(fā)出一種新型銅—鐵基催化劑，可借助光將二氧化碳轉(zhuǎn)化為天然氣主要成分甲烷，這一方法是迄今最接近人造光合作用的方法。研究人員稱，新催化劑如獲進(jìn)一步改良，將降低人類對(duì)化石燃料的依賴。1月出版的美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》報(bào)道了這種新型催化劑，作為將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷的光驅(qū)動(dòng)催化劑，其效率和產(chǎn)量是有史以來(lái)最高的。

一種新的催化劑增加了利用可再生能源產(chǎn)生甲烷的希望。

腦—機(jī)接口技術(shù)助癱瘓男子重獲觸覺(jué)

4月23日，美國(guó)巴泰爾科研中心和俄亥俄州立大學(xué)韋克斯納醫(yī)學(xué)中心的研究團(tuán)隊(duì)在《細(xì)胞》上發(fā)文，他們成功利用腦—機(jī)接口（BCI）系統(tǒng)幫一位癱瘓患者恢復(fù)了手部觸覺(jué)。這項(xiàng)技術(shù)能捕捉到人所無(wú)法感知的微弱神經(jīng)信號(hào)，并通過(guò)發(fā)回受試者大腦的人工感覺(jué)反饋來(lái)增強(qiáng)這些信號(hào)，從而極大地優(yōu)化受試者的運(yùn)動(dòng)功能。BCI系統(tǒng)在改進(jìn)后成為首個(gè)同時(shí)恢復(fù)運(yùn)動(dòng)與觸覺(jué)功能的系統(tǒng)，不僅能讓受試者僅靠觸覺(jué)就能感知到物體，還能夠感知握持或撿拾物體時(shí)所需的壓力。

伊恩·伯克哈特的運(yùn)動(dòng)皮層被植入了微型芯片，從而能夠再次抓住和感覺(jué)物體。

科研人員繪出迄今最大三維宇宙結(jié)構(gòu)圖

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)7月20日?qǐng)?bào)道，在對(duì)400多萬(wàn)個(gè)星系和蘊(yùn)含巨大能量的超亮類星體進(jìn)行分析后，國(guó)際斯隆數(shù)字巡天調(diào)查項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)發(fā)布了迄今最大的宇宙三維結(jié)構(gòu)圖。繪出該圖的是多國(guó)科研人員組成的“擴(kuò)展重子振蕩光譜巡天（eBOSS）”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，該項(xiàng)目是世界最大星系巡天項(xiàng)目“斯隆數(shù)字巡天”的一部分。最新成果建立在世界各地?cái)?shù)十家機(jī)構(gòu)的數(shù)百名科研人員超過(guò)20年合作的基礎(chǔ)上，由eBOSS項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)耗費(fèi)數(shù)年完成。通過(guò)理論分析和天文觀測(cè)，科研人員此前對(duì)宇宙的遠(yuǎn)古歷史和最近的膨脹史都有相當(dāng)了解，但中間卻存在一個(gè)約110億年的認(rèn)知缺口。有關(guān)研究人員表示，新成果填補(bǔ)了這一空白，是宇宙學(xué)領(lǐng)域的重大進(jìn)展。

圖中2D星系（右）經(jīng)過(guò)距離測(cè)量確定后，置入3D星圖中（左）。

美研究人員在超高壓下實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)

10月16日，美國(guó)的一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志發(fā)表研究成果。該團(tuán)隊(duì)在超高壓下的一種氫化物材料中觀察到室溫超導(dǎo)現(xiàn)象，這一新突破讓研究人員朝著創(chuàng)造出具有極優(yōu)效率的電力系統(tǒng)邁進(jìn)了一步。近年來(lái)超導(dǎo)研究的進(jìn)展已表明，富氫材料在高壓下可將超導(dǎo)溫度提高至零下23攝氏度左右。美國(guó)羅切斯特大學(xué)科研人員在實(shí)驗(yàn)室中將可實(shí)現(xiàn)零電阻的溫度提高到了15攝氏度，這個(gè)效果在2670億帕斯卡壓力下的一個(gè)光化學(xué)合成三元含碳硫化氫系統(tǒng)中被觀察到，這個(gè)壓力約是典型胎壓的100萬(wàn)倍，并且達(dá)到了實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)的最高壓力值。

一種氫、硫和碳的化合物被壓在兩顆鉆石之間，在室溫下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)。

“基因魔剪”首次直接用于人體試驗(yàn)

一名遺傳失明癥患者成為接受CRISPR-Cas9基因療法直接人體試驗(yàn)的第一人。據(jù)3月初英國(guó)《自然》網(wǎng)站報(bào)道，科學(xué)家首次開(kāi)展臨床試驗(yàn)，將CRISPR-Cas9基因療法直接用于人體，治療遺傳性眼病——萊伯氏先天性黑蒙癥（LCA10）。LCA10是導(dǎo)致兒童失明的主要原因，目前尚無(wú)治療方法。CRISPR-Cas9有“基因魔剪”之稱，在最新試驗(yàn)中，這種基因編輯系統(tǒng)的組件被編碼于病毒基因組中，然后直接注入患者眼睛的近光感受器細(xì)胞內(nèi)。這項(xiàng)最新試驗(yàn)名為“光明”（BRILLIANCE），旨在測(cè)試該基因編輯技術(shù)移除導(dǎo)致LCA10的基因突變的能力，具有里程碑意義。

圖為人類視網(wǎng)膜。CRISPR療法首次被直接用于人體，以治療一名遺傳性失明患者。

引力波探測(cè)器發(fā)現(xiàn)迄今最強(qiáng)黑洞合并事件

引力波探測(cè)器探測(cè)到了天文學(xué)家未曾想到的驚人發(fā)現(xiàn)——迄今為止我們所知的最大規(guī)模的黑洞合并事件。9月2日，《物理評(píng)論快報(bào)》和《天體物理學(xué)期刊快報(bào)》分別上線文章，介紹了這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)。此次黑洞合并最早發(fā)現(xiàn)于2019年5月21日，合并產(chǎn)生的引力波被美國(guó)激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）和意大利室女座干涉儀（Virgo）探測(cè)到，合并事件被命名為GW190521。這是上述引力波探測(cè)器當(dāng)年第二次探測(cè)到非常規(guī)的黑洞合并事件。此次合并事件中，兩個(gè)黑洞的質(zhì)量分別是太陽(yáng)的85倍和66倍，合并后形成的新黑洞質(zhì)量接近150個(gè)太陽(yáng)。

黑洞碰撞概念圖

冷凍電鏡技術(shù)突破原子分辨率障礙

如果想繪制出蛋白質(zhì)最微小的部分，科學(xué)家通常需要使數(shù)百萬(wàn)個(gè)單個(gè)蛋白質(zhì)分子排列成晶體，然后用X射線晶體學(xué)分析它們；或者快速冷凍蛋白質(zhì)的副本，然后用電子轟擊它們，這是一種低分辨率的方法，叫做冷凍電鏡技術(shù)。在電子束技術(shù)、探測(cè)器和軟件進(jìn)一步的幫助下，來(lái)自英國(guó)和德國(guó)的兩組研究人員將分辨率縮小到1.25?；蚋。@已經(jīng)足以計(jì)算出單個(gè)原子的位置。增強(qiáng)的分辨率或使更多的結(jié)構(gòu)生物學(xué)家選擇使用冷凍電鏡技術(shù)。目前，這項(xiàng)技術(shù)只適用于異常堅(jiān)硬的蛋白質(zhì)。下一步，研究人員將努力在剛性較小、較大的蛋白質(zhì)復(fù)合物（如剪接體）中達(dá)到類似清晰程度的分辨率。相關(guān)論文于10月21日發(fā)表于《自然》。

冷凍電鏡揭示了去鐵鐵蛋白的原子細(xì)節(jié)。