3月27日，国家自然科学基金委员会在2025中关村论坛年会开幕式上发布了2024年度“中国科学十大进展”。本次发布的“中国科学十大进展”主要分布在数理天文信息、化学材料能源、地球环境和生命医学等科学领域。同时，在27日下午举办的2024年度“中国科学十大进展”专家解读会上，行业内多位专家对包括嫦娥六号返回样品揭示月背28亿年前火山活动、实现大规模光计算芯片的智能推理与训练、阐明单胺类神经递质转运机制及相关精神疾病药物调控机理等在内的中国科学十大进展进行了详细解读。
进展一
嫦娥六号返回样品
揭示月背28亿年前火山活动
首批月球背面样品的研究成果表明嫦娥六号月壤样品与位于月球正面的阿波罗任务和嫦娥五号任务返回样品存在巨大差异，CE-6月壤密度明显偏低，粒度呈双峰式分布，铝和钙含量高，包含玄武岩、角砾岩、粘结岩、玻璃和浅色岩屑等，月壤的成分与当地玄武岩成分存在较大差异，显示月壤来源的复杂性。当地玄武岩属低钛低铝类型，Sr-Nd-Pb同位素显示其来自极度亏损的月幔源区，形成于约28亿年前的火山喷发。
进展二
实现大规模光计算芯片的
智能推理与训练
针对大规模可重构智能光计算难题，清华大学方璐、戴琼海等摒弃了传统电子深度计算的范式，首创了分布式广度光计算架构，建立干涉—衍射联合传播模型，研制了国际首款大规模通用智能光计算芯片“太极”，实现每焦耳160万亿次运算的系统级能量效率，首次赋能光计算实现自然场景千类对象识别、跨模态内容生成等通用人工智能任务。针对大规模神经网络的训练难题，该团队构建了光子传播对称性模型，摒弃了电训练反向传播范式，首创了全前向智能光计算训练架构，摆脱了对GPU离线训练的依赖，支撑智能系统的高效精准光训练。
进展三
阐明单胺类神经递质转运机制
及相关精神疾病药物调控机理
中国科学院生物物理研究所赵岩团队联合中国科学院物理研究所姜道华等，利用冷冻电镜技术揭开了多种关键神经递质转运体的神秘面纱，系统阐明了它们识别并转运神经递质多巴胺、去甲肾上腺素、甘氨酸和囊泡单胺的过程。
进展四
实现原子级特征尺度与
可重构光频相控阵的纳米激光器
北京大学马仁敏等提出了奇点色散方程，建立了介电体系突破衍射极限的理论框架，并成功研制出模式体积最小的激光器——奇点介电纳米激光器，首次将激光器的特征尺度推进至原子级别。此外，他们还基于纳米激光器构建了可重构光频相控阵，使得纳米激光器阵列可以“同步起舞”，生成可重构的任意相干激射图案。
进展五
发现自旋超固态巨磁卡效应
与极低温制冷新机制
中国科学院理论物理研究所/中国科学院大学苏刚、李伟，中国科学院物理研究所孙培杰和北京航空航天大学金文涛等在三角晶格阻挫量子磁体磷酸钠钡钴中取得了重大突破。研究发现该阻挫量子磁体实现超固态的磁性对应，即自旋超固态，并利用该自旋超固态的巨磁卡效应，开辟了无氦-3极低温固体制冷新途径。
进展六
异体CAR-T细胞疗法治疗自身免疫病
海军军医大学第二附属医院（上海长征医院）徐沪济、华东师范大学杜冰、浙江大学医学院附属第二医院吴华香和华东师范大学刘明耀等创新性地对来自健康供者的细胞进行基因编辑后研制的异体通用型CAR-T细胞，在保障安全的前提下，成功治疗了2例严重难治性硬皮病和1例炎性肌病患者，取得了显著的疗效，对广泛使用CAR-T细胞疗法和降低其治疗费用起到了极大的推动作用。
进展七
额外X染色体多维度
影响男性生殖细胞发育
北京大学乔杰、袁鹏、闫丽盈、魏瑗等研究发现，克氏综合征患者的生殖细胞早在胎儿期就已经出现了严重的发育阻滞，并且从多维度揭示了其中的机制：在克氏综合征患者的生殖细胞中，额外X染色体未失活，导致X染色体基因表达过量，从而引发了与维持细胞幼稚状态相关的基因（如WNT和TGF-β通路、多能性、有丝分裂基因）表达上调，而与生殖细胞分化相关的基因（如减数分裂、piRNA代谢、癌睾基因）表达下调，最终导致发育阻滞。
进展八
凝聚态物质中引力子模的实验发现
南京大学杜灵杰等搭建了极低温强磁场共振非弹性偏振光散射平台。实验使用的样品是砷化镓半导体量子阱，其中的两维电子气在强磁场下形成分数量子霍尔液体。实验测量是一个双光子拉曼散射过程，入射光子被量子液体吸收，然后量子液体再发射出一个光子。由于光子自旋为1，不同自旋的入射及出射光子可以产生自旋为0及+2和-2的元激发，自旋只为+2或-2的激发就是引力子模。最终在分数量子霍尔液体中首次成功观察到引力子模，并发现其具有手性。这是首次探测到具有引力子特征的准粒子。
进展九
高能量转化效率
锕系辐射光伏微核电池的创制
苏州大学王殳凹、王亚星和西北核技术研究所/湘潭大学欧阳晓平等提出了一种新型锕系辐射光伏核电池的技术方案，通过创新设计将核废料中锕系核素衰变释放的能量转化为持久电能，实现了变废为宝。
进展十
发现超大质量黑洞影响
宿主星系形成演化的重要证据
南京大学王涛等创新性地开始探索中心黑洞质量与星系冷气体含量之间的关系。该研究首次揭示了中心黑洞的质量是调制星系中冷气体含量最关键的物理量：中心黑洞质量越高的星系其冷气体含量越低。而冷气体又是星系中恒星形成的原料线下实盘配资，因此这一发现对中心黑洞影响星系形成演化提供了重要的观测证据。