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“长征七号”火箭首飞成功暨海南文昌
发射基地启用
[本刊汛]2016年6月25日20时，采用通用化、系列化、组合化思想设计的中国新一代运载火箭——“长征七号”遥一火箭在我国新建设的海南文昌航天发射场完成首飞。火箭搭载的多用途飞船缩比返回舱于6月26日15时41分，在尚。次启用的东风着陆场西南戈壁区安全着陆。“长征七号”运载火箭首次发射任务获得圆满成功，既定目标全部实现。
“长征七号”是我国载人航天工程为发射货运飞船而全新研制的运载火箭，是我国新一代运载火箭中的大个子。火箭总长达53.1米，采用低温推进剂。与我国以往的常规推进剂火箭和欧美国家1990年代以来推出的新一代运载火箭相比，“长征七号”克服了运输能力不足、推进剂不环保、任务适应性不足，以及因发射任务日渐繁多而引起的发射场一二级火箭落区日益突出的安全问题等缺点。它采用新型的全液氧煤油发动机动力系统两级半构型，一级由直径3.35米、采用2台120吨推力双摆YF-100发动机的芯级火箭和4个直径2.25米、采用120吨推力YF-100发动机的助推火箭捆绑而成；二级采用4台18吨推力双机双摆YF-115发动机。“长征七号”的地球同步转移轨道（GTO）运载能力达到13.5吨，起飞推力达到960吨，起飞重量达594吨，是我国目前最大运载能力的火箭，将成为我国今后30～50年保持进入空间能力的主力火箭。
此次“长征七号”发射也是海南文昌航天发射场的首次启用。发射场位于北纬19度19分，东经109度48分，是为我国新一代运载火箭发射和适应新任务需要，专门建设的低纬度滨海发射场。它三面临海，具有纬度低、射向宽、运输条件好、落区安全性好等特点。
这次发射是我国载人航天三步走战略的第三步——空间实验室建设的开局之战。“长征七号”搭载了远征1A上面级、多用途飞船缩比返回舱、遨龙一号空间碎片主动清理飞行器、天鸽飞行器（2个）、在轨加注实验装置和翱翔之星立方星等6项7个载荷。其中，多用途飞船缩比返回舱高约2.3米，最大外径2.6米，总质量约2600千克。它在轨飞行时间约20小时，主要用于获取返回舱飞行气动力和气动热数据，验证可拆卸防热结构设计、新型轻量化金属材料制造等关键技术，并开展黑障通信技术试验。多用途飞船缩比返回舱采用弹道式返回着陆，利用伞降系统成功着陆，外观良好，状态正常。它的成功回收，为后续新型载人飞船的论证设计和关键技术攻关奠定了重要基础。
（赵金才）
“神威太湖之光”超级计算机
[本刊讯]2016年6月20日，国际超级计算机大会发布了全球最快的500台超级计算机排行榜，由国家并行计算机工程技术研究中心研发的“神威太湖之光”超级计算机以超第二名近三倍的运算速度夺得第一。此次是中国超级计算机的第八次夺冠。
“神威太湖之光”系统实现了包括处理器在内的所有核心部件全国产化，是中国研制的第三台获得世界冠军的超级计算机。前两台获冠军的均为国防科大研制的天河系列计算机。
“神威太湖之光”共有40 960块处理器（10649600个核心），1.31PB（拍字节）内存。其理论峰值性能达到125.436PFLOPS（Petaflops.千万亿次浮点运算/秒），实测峰值达到93.015PFLOPS，均为世界第一。整机实测功耗为15.3兆瓦，性能功耗比是6GFLOPS/W（60亿次浮点运算/瓦），在关注能效的Green500（绿色500）超级计算机排行榜上位列第三。
“神威太湖之光”的中央处理器（CPU）是上海高性能集成电路设计中心自主设计的国产众核芯片申威26010（SW26010）。该芯片采用28纳米制程工艺，主频1.45GHz（吉赫），由4个核心组构成。核心组之间通过片上网络互联，每个核心组包括1个管理核心和64个8×8网格分布的计算核心。管理核心的功能为管理、通信和计算，采用双浮点流水线结构；计算核心的功能为计算，采用单浮点流水线结构。每个核心采用64位精简指令集（RISC）架构，支持256位向量指令。整个芯片共计260个核心，双精度浮点计算峰值达到3.06TFLOPS（Teraflops，万亿次浮点运算/秒）。
“神威太湖之光”由40个机柜组成，每个机柜有4个超级节点，每个超级节点包括32个节点板，每个节点板上有4个节点卡，每个节点卡含两个节点，每个节点上装有1个SW26010众核处理器和32GB（吉字节）DDR3（第三代双倍速率同步动态随机存储器）内存。节点之间通过基于PCI-E 3.0（外设部件互联标准扩展3.0版）的神威网络系统进行互联。联接结构分为三层，顶层为连接各个超级节点的中心交换网络；中间层为单个超级节点内部256个节点全互联的超级节点网络，供超级节点内部互联通信使用；底层为资源共享网络，用于连接计算系统和其他资源如输入输出资源等。节点通信使用的主机通道适配器（HCA）卡和交换芯片由迈络思（Mellanox）公司提供。节点间的信息传递接口（MPI）的通信速率为12GB/S（吉字节/秒），延迟约为1微秒。
“神威太湖之光”的冷却系统采用计算节点板上全封闭式循环水冷技术和定制化的液体水冷单元，水冷机组由克莱门特（Climaveneta）公司提供。
“神威太湖之光”使用基于Linux的国产化的神威睿思操作系统，并针对SW26010众核处理器，配备了定制的C/C++语言和Fortran语言的神威编译器、自动向量化工具、基础数学库，以及支持OpenACC 2.0语法的神威OpenACC并行编译工具等。目前，在“神威太湖之光”上开展研究的应用包括先进制造、地球模拟、生命科学和大数据分析等，其中三项应用获得2016年“戈登贝尔奖”提名。
（王涛）
中国科研团队捕获到马约拉纳费米子
[本刊讯]上海交通大学贾金锋团队与浙江大学许祝安、张富春团队、南京大学李绍春团队以及美国麻省理工学院傅亮合作，在国际上首次成功地探测到马约拉纳零能模的自旋特性，得到马约拉纳费米子存在的强有力证据，相关研究成果于2016年6月21日在线发表在Physical Review Letters上。 马约拉纳费米子是1937年由意大利物理学家马约拉纳（E.Majorana）预言的一种特殊粒子，其自身也是它的反粒子。在粒子物理领域，科学家试图通过无中微子双β衰变实验来证实中微子是马约拉纳费米子，但一直未取得成功。理论物理学家预言，马约拉纳费米子也会在某些凝聚态体系中出现——在这些凝聚态体系中存在一种奇特的准粒子，它们具有和马约拉纳费米子相同的性质，即马约拉纳零能模。
2008年，傅亮等人从理论上预言：在三维拓扑绝缘体和s波超导体的界面处，可以存在磁通诱导的马约拉纳费米子。随后，一些研究组相继在一维和二维体系中观测到了马约拉纳费米子存在的迹象——零能峰。由于其他因素也能引起零能峰，所以零能峰并不能完全证实马约拉纳费米子的存在。2014年，李（Patrick A.Lee）和劳（K.T.Law）等人理论上预言一维系统中马约拉纳费米子具有自旋选择性的安德烈夫反射效应（spin selective Andreev reflection）。贾金峰等研究团队立刻意识到可以用自旋极化扫描隧道显微镜来测量这种有自旋选择性的安德烈夫反射。
研究团队在超导材料上生长拓扑绝缘体薄膜，使拓扑绝缘体薄膜的表面成为拓扑超导体，在30毫开的极低温下，利用自旋极化扫描隧道显微镜在薄膜表面的涡旋中心进行测量，直接观察到了由马约拉纳费米子的自旋选择性的安德烈夫反射效应所引起的特有自旋极化电流，实验结果与理论计算完全相符。这是实验上首次观测到马约拉纳费米子的自旋相关性质，确定性地证明了马约拉纳费米子的存在，并为观察神秘的马约拉纳费米子提供了一个直接的办法。（王晋岚）
首次实现稳定可控的可逆单分子光电子开关
[本刊讯]北京大学化学与分子工程学院郭雪峰团队和美国宾夕法尼亚大学尼灿（Abraham Nitzan）团队、北京大学信息科学技术学院徐洪起团队合作，以二芳烯分子为功能中心、石墨烯为电极，成功实现了可逆单分子光电子开关，相关研究成果于2016年6月17日在线发表在Science上。
随着纳米科学和技术的快速发展，分子器件被广泛研究，而分子开关是几乎所有分子器件的基本组成单元。过去20年，只有不多几个研究团队制备出单向单分子电子开关，如何获得稳定、可逆的单分子电子开关是人们必须面对的挑战。
围绕这一挑战，郭雪峰研究团队进行了长期探究。2007年，利用碳纳米管电极和二芳烯分子构建出具有从关态到开态单向开关功能的单分子光电子开关；2012年，进一步完善单分子器件的制备方法，发展出利用石墨烯为电极的第二代碳基单分子器件的制备方法，在此基础上于2013年实现了单向单分子电子开关功能。
通过理论分析和实验探索，研究团队意识到，如何有效调控分子和电极之间的界面耦合是问题的关键。通过在二芳烯功能中心和石墨烯电极之间引入亚甲基基团，实现了稳定可控的可逆单分子电子开关器件。（王晋岚）
乙烯乙炔分离技术获重大进展
[本刊讯]浙江大学邢华斌教授与利莫瑞克大学、得克萨斯大学圣安东尼奥分校等单位合作研究“杂化多孔材料孔化学和尺寸控制实现乙炔乙烯分离”，取得重大成果。该研究提出了离子杂化多孔材料分离乙炔和乙烯的新方法，不仅为乙烯和乙炔的高效分离与节能降耗提供了解决方法，而且也为其他吸附分离材料的设计提供了新的途径。研究论文于2016年5月19日在线发表于science杂志。
气体吸附分离过程中普遍存在分离的选择性和容量难以兼具的现象，由于这一限制，在实现高纯气体的制备中往往会导致设备投资和能耗居高不下。乙烯和乙炔是基础化工原料，乙烯生产的技术水平、产量和规模标志着一个国家石油化学工业的发展水平。在聚合级乙烯和乙炔的生产过程中，至关重要的一步是乙炔和乙烯的分离，现有的方法包括溶剂吸收和乙炔选择性加氢，但却存在着能耗高和消耗大等不足。
针对该挑战，研究人员首次提出了离子杂化多孔材料吸附分离乙炔和乙烯的新方法。一方面，通过无机阴离子的强氢键相互作用实现乙炔分子的高度亲和识别，获得文献报道最高的乙炔乙烯分离选择性。与此同时，通过调控阴离子的空间几何分布和孔径大小，实现被吸附的气体分子-气体分子之间或气体分子-多孔材料之间形成协同相互作用，获得迄今为止所报道的最大的吸附容量。整个过程简单、高效和节能，在极低乙炔分压（约0.024大气压）下，吸附容量可达2.1毫摩/克，乙炔/乙烯（1/99，体积比）的分离选择性可达39.7～44.8，从而解决了传统气体吸附过程分离选择性和容量难以兼具的巨大挑战。研究人员采用中子衍射等实验手段验证了杂化多孔材料选择性吸附乙炔的结构及机理。混合气吸附分离获得的穿透曲线十分陡峭，表明该多孔材料具有很好的扩散传递性能。实验室中应用该材料分离乙烯和乙炔的过程是将材料装填人吸附柱中，混合气体以一定流速通入吸附柱，乙炔被完全吸附，得到高纯度乙烯。分离结束后，采用惰性气体吹扫或加热抽真空方法可以实现材料的再生和乙炔气体的回收。 （肖逸）
发射基地启用
[本刊汛]2016年6月25日20时，采用通用化、系列化、组合化思想设计的中国新一代运载火箭——“长征七号”遥一火箭在我国新建设的海南文昌航天发射场完成首飞。火箭搭载的多用途飞船缩比返回舱于6月26日15时41分，在尚。次启用的东风着陆场西南戈壁区安全着陆。“长征七号”运载火箭首次发射任务获得圆满成功，既定目标全部实现。
“长征七号”是我国载人航天工程为发射货运飞船而全新研制的运载火箭，是我国新一代运载火箭中的大个子。火箭总长达53.1米，采用低温推进剂。与我国以往的常规推进剂火箭和欧美国家1990年代以来推出的新一代运载火箭相比，“长征七号”克服了运输能力不足、推进剂不环保、任务适应性不足，以及因发射任务日渐繁多而引起的发射场一二级火箭落区日益突出的安全问题等缺点。它采用新型的全液氧煤油发动机动力系统两级半构型，一级由直径3.35米、采用2台120吨推力双摆YF-100发动机的芯级火箭和4个直径2.25米、采用120吨推力YF-100发动机的助推火箭捆绑而成；二级采用4台18吨推力双机双摆YF-115发动机。“长征七号”的地球同步转移轨道（GTO）运载能力达到13.5吨，起飞推力达到960吨，起飞重量达594吨，是我国目前最大运载能力的火箭，将成为我国今后30～50年保持进入空间能力的主力火箭。
此次“长征七号”发射也是海南文昌航天发射场的首次启用。发射场位于北纬19度19分，东经109度48分，是为我国新一代运载火箭发射和适应新任务需要，专门建设的低纬度滨海发射场。它三面临海，具有纬度低、射向宽、运输条件好、落区安全性好等特点。
这次发射是我国载人航天三步走战略的第三步——空间实验室建设的开局之战。“长征七号”搭载了远征1A上面级、多用途飞船缩比返回舱、遨龙一号空间碎片主动清理飞行器、天鸽飞行器（2个）、在轨加注实验装置和翱翔之星立方星等6项7个载荷。其中，多用途飞船缩比返回舱高约2.3米，最大外径2.6米，总质量约2600千克。它在轨飞行时间约20小时，主要用于获取返回舱飞行气动力和气动热数据，验证可拆卸防热结构设计、新型轻量化金属材料制造等关键技术，并开展黑障通信技术试验。多用途飞船缩比返回舱采用弹道式返回着陆，利用伞降系统成功着陆，外观良好，状态正常。它的成功回收，为后续新型载人飞船的论证设计和关键技术攻关奠定了重要基础。
（赵金才）
“神威太湖之光”超级计算机
[本刊讯]2016年6月20日，国际超级计算机大会发布了全球最快的500台超级计算机排行榜，由国家并行计算机工程技术研究中心研发的“神威太湖之光”超级计算机以超第二名近三倍的运算速度夺得第一。此次是中国超级计算机的第八次夺冠。
“神威太湖之光”系统实现了包括处理器在内的所有核心部件全国产化，是中国研制的第三台获得世界冠军的超级计算机。前两台获冠军的均为国防科大研制的天河系列计算机。
“神威太湖之光”共有40 960块处理器（10649600个核心），1.31PB（拍字节）内存。其理论峰值性能达到125.436PFLOPS（Petaflops.千万亿次浮点运算/秒），实测峰值达到93.015PFLOPS，均为世界第一。整机实测功耗为15.3兆瓦，性能功耗比是6GFLOPS/W（60亿次浮点运算/瓦），在关注能效的Green500（绿色500）超级计算机排行榜上位列第三。
“神威太湖之光”的中央处理器（CPU）是上海高性能集成电路设计中心自主设计的国产众核芯片申威26010（SW26010）。该芯片采用28纳米制程工艺，主频1.45GHz（吉赫），由4个核心组构成。核心组之间通过片上网络互联，每个核心组包括1个管理核心和64个8×8网格分布的计算核心。管理核心的功能为管理、通信和计算，采用双浮点流水线结构；计算核心的功能为计算，采用单浮点流水线结构。每个核心采用64位精简指令集（RISC）架构，支持256位向量指令。整个芯片共计260个核心，双精度浮点计算峰值达到3.06TFLOPS（Teraflops，万亿次浮点运算/秒）。
“神威太湖之光”由40个机柜组成，每个机柜有4个超级节点，每个超级节点包括32个节点板，每个节点板上有4个节点卡，每个节点卡含两个节点，每个节点上装有1个SW26010众核处理器和32GB（吉字节）DDR3（第三代双倍速率同步动态随机存储器）内存。节点之间通过基于PCI-E 3.0（外设部件互联标准扩展3.0版）的神威网络系统进行互联。联接结构分为三层，顶层为连接各个超级节点的中心交换网络；中间层为单个超级节点内部256个节点全互联的超级节点网络，供超级节点内部互联通信使用；底层为资源共享网络，用于连接计算系统和其他资源如输入输出资源等。节点通信使用的主机通道适配器（HCA）卡和交换芯片由迈络思（Mellanox）公司提供。节点间的信息传递接口（MPI）的通信速率为12GB/S（吉字节/秒），延迟约为1微秒。
“神威太湖之光”的冷却系统采用计算节点板上全封闭式循环水冷技术和定制化的液体水冷单元，水冷机组由克莱门特（Climaveneta）公司提供。
“神威太湖之光”使用基于Linux的国产化的神威睿思操作系统，并针对SW26010众核处理器，配备了定制的C/C++语言和Fortran语言的神威编译器、自动向量化工具、基础数学库，以及支持OpenACC 2.0语法的神威OpenACC并行编译工具等。目前，在“神威太湖之光”上开展研究的应用包括先进制造、地球模拟、生命科学和大数据分析等，其中三项应用获得2016年“戈登贝尔奖”提名。
（王涛）
中国科研团队捕获到马约拉纳费米子
[本刊讯]上海交通大学贾金锋团队与浙江大学许祝安、张富春团队、南京大学李绍春团队以及美国麻省理工学院傅亮合作，在国际上首次成功地探测到马约拉纳零能模的自旋特性，得到马约拉纳费米子存在的强有力证据，相关研究成果于2016年6月21日在线发表在Physical Review Letters上。 马约拉纳费米子是1937年由意大利物理学家马约拉纳（E.Majorana）预言的一种特殊粒子，其自身也是它的反粒子。在粒子物理领域，科学家试图通过无中微子双β衰变实验来证实中微子是马约拉纳费米子，但一直未取得成功。理论物理学家预言，马约拉纳费米子也会在某些凝聚态体系中出现——在这些凝聚态体系中存在一种奇特的准粒子，它们具有和马约拉纳费米子相同的性质，即马约拉纳零能模。
2008年，傅亮等人从理论上预言：在三维拓扑绝缘体和s波超导体的界面处，可以存在磁通诱导的马约拉纳费米子。随后，一些研究组相继在一维和二维体系中观测到了马约拉纳费米子存在的迹象——零能峰。由于其他因素也能引起零能峰，所以零能峰并不能完全证实马约拉纳费米子的存在。2014年，李（Patrick A.Lee）和劳（K.T.Law）等人理论上预言一维系统中马约拉纳费米子具有自旋选择性的安德烈夫反射效应（spin selective Andreev reflection）。贾金峰等研究团队立刻意识到可以用自旋极化扫描隧道显微镜来测量这种有自旋选择性的安德烈夫反射。
研究团队在超导材料上生长拓扑绝缘体薄膜，使拓扑绝缘体薄膜的表面成为拓扑超导体，在30毫开的极低温下，利用自旋极化扫描隧道显微镜在薄膜表面的涡旋中心进行测量，直接观察到了由马约拉纳费米子的自旋选择性的安德烈夫反射效应所引起的特有自旋极化电流，实验结果与理论计算完全相符。这是实验上首次观测到马约拉纳费米子的自旋相关性质，确定性地证明了马约拉纳费米子的存在，并为观察神秘的马约拉纳费米子提供了一个直接的办法。（王晋岚）
首次实现稳定可控的可逆单分子光电子开关
[本刊讯]北京大学化学与分子工程学院郭雪峰团队和美国宾夕法尼亚大学尼灿（Abraham Nitzan）团队、北京大学信息科学技术学院徐洪起团队合作，以二芳烯分子为功能中心、石墨烯为电极，成功实现了可逆单分子光电子开关，相关研究成果于2016年6月17日在线发表在Science上。
随着纳米科学和技术的快速发展，分子器件被广泛研究，而分子开关是几乎所有分子器件的基本组成单元。过去20年，只有不多几个研究团队制备出单向单分子电子开关，如何获得稳定、可逆的单分子电子开关是人们必须面对的挑战。
围绕这一挑战，郭雪峰研究团队进行了长期探究。2007年，利用碳纳米管电极和二芳烯分子构建出具有从关态到开态单向开关功能的单分子光电子开关；2012年，进一步完善单分子器件的制备方法，发展出利用石墨烯为电极的第二代碳基单分子器件的制备方法，在此基础上于2013年实现了单向单分子电子开关功能。
通过理论分析和实验探索，研究团队意识到，如何有效调控分子和电极之间的界面耦合是问题的关键。通过在二芳烯功能中心和石墨烯电极之间引入亚甲基基团，实现了稳定可控的可逆单分子电子开关器件。（王晋岚）
乙烯乙炔分离技术获重大进展
[本刊讯]浙江大学邢华斌教授与利莫瑞克大学、得克萨斯大学圣安东尼奥分校等单位合作研究“杂化多孔材料孔化学和尺寸控制实现乙炔乙烯分离”，取得重大成果。该研究提出了离子杂化多孔材料分离乙炔和乙烯的新方法，不仅为乙烯和乙炔的高效分离与节能降耗提供了解决方法，而且也为其他吸附分离材料的设计提供了新的途径。研究论文于2016年5月19日在线发表于science杂志。
气体吸附分离过程中普遍存在分离的选择性和容量难以兼具的现象，由于这一限制，在实现高纯气体的制备中往往会导致设备投资和能耗居高不下。乙烯和乙炔是基础化工原料，乙烯生产的技术水平、产量和规模标志着一个国家石油化学工业的发展水平。在聚合级乙烯和乙炔的生产过程中，至关重要的一步是乙炔和乙烯的分离，现有的方法包括溶剂吸收和乙炔选择性加氢，但却存在着能耗高和消耗大等不足。
针对该挑战，研究人员首次提出了离子杂化多孔材料吸附分离乙炔和乙烯的新方法。一方面，通过无机阴离子的强氢键相互作用实现乙炔分子的高度亲和识别，获得文献报道最高的乙炔乙烯分离选择性。与此同时，通过调控阴离子的空间几何分布和孔径大小，实现被吸附的气体分子-气体分子之间或气体分子-多孔材料之间形成协同相互作用，获得迄今为止所报道的最大的吸附容量。整个过程简单、高效和节能，在极低乙炔分压（约0.024大气压）下，吸附容量可达2.1毫摩/克，乙炔/乙烯（1/99，体积比）的分离选择性可达39.7～44.8，从而解决了传统气体吸附过程分离选择性和容量难以兼具的巨大挑战。研究人员采用中子衍射等实验手段验证了杂化多孔材料选择性吸附乙炔的结构及机理。混合气吸附分离获得的穿透曲线十分陡峭，表明该多孔材料具有很好的扩散传递性能。实验室中应用该材料分离乙烯和乙炔的过程是将材料装填人吸附柱中，混合气体以一定流速通入吸附柱，乙炔被完全吸附，得到高纯度乙烯。分离结束后，采用惰性气体吹扫或加热抽真空方法可以实现材料的再生和乙炔气体的回收。 （肖逸）