中國科學家2016突破：捕捉神秘粒子、液態金屬運動、細胞再生治病

內地媒體總結2016年中國科學家取得的三項重大突破，或將影響人類未來生活，分別是：成功捕捉馬約拉納費米子、讓液態金屬鎵銦合金「動起來」、細胞再生技術臨床取得成績。

成功捕捉馬約拉納費米子

2016年，上海交通大學科研團隊在實驗室裡捕捉到一種物理學界已經尋找了80多年的神秘粒子——馬約拉納費米子。

在物理學領域，科學家把構成物質的最小、最基本的單位叫做「基本粒子」，它們是在不改變物質屬性前提下的最小體積物質，也是構成各種各樣物質的原材料，其中一類粒子叫做費米子，包括電子和質子。一般認為，每一種粒子都有它的反粒子，與粒子的質量、壽命、自旋相同，但所有內部相加性量子數如電荷、重子數等與正常粒子大小相同、符號相反。費米子與其反粒子就像一對長相一模一樣，但脾氣完全相反的雙胞胎，只要一見面就「大打出手」，產生的能量甚至會讓它們自身瞬間湮滅。

而在1937年，義大利物理學家埃托雷·馬約拉納就預言，自然界中可能存在一類特殊的費米子，這種費米子的反粒子不但和它自己長相一樣，脾氣也完全相同，這就是「馬約拉納費米子」。

直到2016年初，上海交通大學大賈金鋒教授研究組與浙江大學許祝安、張富春研究組，南京大學李紹春研究組及美國麻省理工學院傅亮教授等合作形成的研究團隊，利用特殊的材料製備方法，率先觀測到了在拓撲超導體渦旋中存在馬約拉納費米子的重要證據。

馬約拉納費米子反粒子的發現是實現量子計算機製造的關鍵。量子計算機以其驚人的數據處理速度被人們熟知，如果把量子電腦比作飛機的話，那麼普通電腦只能算是自行車。但迄今為止人類仍然沒有製造出真正意義上的量子計算機，其中原因就是用於量子計算的粒子狀態並不穩定。而馬約拉納費米子的狀態非常穩定，或將成為製造量子計算機的完美選擇之一。找到馬約拉納費米子，意味著人類在量子物理學領域取得了一個重大突破，也意味著在固體中實現拓撲量子計算成為可能。這個發現或將引發新一輪電子技術的革命，使人類進入拓撲量子計算的時代。

讓液態金屬鎵銦合金「動起來」

科幻電影中的液態金屬機器人給人留下深刻印象，機器人可以隨意改變形態，神出鬼沒。中科院理化所研究員、清華大學教授劉靜所帶領的團隊研究的正是製造液態機器人的金屬——鎵銦合金。

鎵銦合金有許多神奇的屬性，不同於一般金屬，鎵銦合金在室溫下也能保持液態，且不像水銀一般容易蒸發毒氣。但想讓鎵銦合金「說站就站，說趴下就趴下」卻並不容易。

劉靜的團隊研究發現，在液態金屬中添加固體金屬，就好像為液態金屬注入了骨骼，令其擁有支撐自身的力量動了起來，可以節律性地振盪跳躍，可以在電場中做各種複雜的運動。劉靜2017年的目標是希望把液態金屬組裝起來，使其能夠站立，他說：「就像類似於科幻電影裡面可變形的液態金屬機器，這是完全有可能的。」

細胞再生技術臨床取得成功

位於北京的中科院遺傳發育所，戴建武研究員的獨門絕技——組織再生和損傷修復功能生物材料研究技術，已經在臨床取得了令人驚喜的成績。他的研究成果，給因脊髓損傷而無法站立的病人帶去了福音。

戴建武指出，脊髓損傷難以再生修復主要原因有兩點：其一，損傷部位形成神經再生抑制微環境，損傷部位的神經幹細胞主要分化為膠質細胞而非神經元；其二，膠質瘢痕嚴重阻礙神經再生。而戴的團隊設計研發出基於膠原蛋白的神經再生支架，相當於在脊髓受傷處架起一個可降解的「腳手架」，讓內源神經幹細胞順著支架「長」過來。

2015年4月，一名從高空墜落損傷脊髓的建築工人接受了再生支架的移植，原本腰部以下毫無知覺的病人已經能夠在支具、輪椅的輔助下緩慢行走。

早在2013年，戴建武的技術令8名因數宮內膜受損而導致不育的育齡婦女懷孕生子。或許在未來，除了吃藥，病人還能夠透過細胞再生技術修復受損部位，治癒疾病。