【正文】 江蘇省推薦申報(bào)2013年度國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)項(xiàng)目一、自然科學(xué)獎(jiǎng)1．項(xiàng)目名稱：光催化材料在能源和環(huán)境中的應(yīng)用基礎(chǔ)研究主要完成單位：南京大學(xué)主要完成人：鄒志剛，李朝升，于濤，羅文俊，閆世成項(xiàng)目簡介：解決能源短缺和環(huán)境污染問題是我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、提高人民生活質(zhì)量和保障國家安全的迫切需要。光催化材料在解決能源和環(huán)境問題方面具有重要的應(yīng)用前景，因而成為當(dāng)前國際材料領(lǐng)域中的重大科學(xué)前沿探索之一。國際上光催化材料研究的競爭十分激烈。光催化材料要走向大規(guī)模應(yīng)用亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題是: 發(fā)展新型高效光催化材料的設(shè)計(jì)方法；提高光催化材料的太陽能轉(zhuǎn)換效率；解明光催化反應(yīng)機(jī)理。本項(xiàng)目針對(duì)上述關(guān)鍵科學(xué)問題進(jìn)行了一系列研究，并取得了若干原創(chuàng)性成果。重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)如下：（1）提出和發(fā)展了光催化材料的能帶調(diào)控與設(shè)計(jì)方法，為新型光催化材料探索提供指導(dǎo)。利用過渡金屬元素和稀土元素(d軌道和f軌道)在晶體場作用下的特性調(diào)控光催化材料的導(dǎo)帶位置；利用非金屬元素（例如N、S）和部分金屬元素（例如Ag+、Bi3+、Pb2+、Sn2+）中的s軌道和p軌道在晶體場作用下的特性調(diào)控光催化材料的價(jià)帶位置；利用具有相同晶體結(jié)構(gòu)的寬帶隙和窄帶隙光催化材料形成固溶體，可以得到帶隙連續(xù)可調(diào)的半導(dǎo)體材料，并對(duì)光催化材料的價(jià)帶和導(dǎo)帶位置進(jìn)行調(diào)控。部分成果發(fā)表在Nature、Appl. Phys. Lett.、J. Phys. Chem. C、Phys. Chem. Chem. 。該工作受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，被Nature、Chem. 。世界著名的光化學(xué)家、美國加州理工學(xué)院Lewis教授高度評(píng)價(jià) “鄒等人的工作向無機(jī)光化學(xué)的圣杯前進(jìn)了一步” (Nature 2001, 414, 589）。（2）發(fā)展了提高光催化材料量子效率和太陽能轉(zhuǎn)換效率的方法。率先將異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)引入光催化材料，利用內(nèi)建電場增加光生載流子的分離效率，提高量子效率和太陽能轉(zhuǎn)換效率，在國際上掀起了研究異質(zhì)結(jié)光催化材料的熱潮。同時(shí)利用介孔結(jié)構(gòu)、敏化方法等手段大幅度提高光催化材料性能。部分成果發(fā)表在Chem. Mater.、Dalton Trans. 等學(xué)術(shù)期刊上。這些工作受到了包括Science（2008）等的高度評(píng)價(jià)，并被德國馬普膠體與界面研究所Antonietti教授在Angew. Chem. Int. Ed. (2012)的評(píng)述性論文重點(diǎn)引用。（3）揭示了某些典型的代表性光催化反應(yīng)過程（如染料、多環(huán)芳烴等光催化降解）的機(jī)理。發(fā)現(xiàn)了在光催化降解有機(jī)染料廢水中，不同染料之間還存在協(xié)同降解效應(yīng)。部分成果發(fā)表在Environ. Sci. Technol.、Langmuir等學(xué)術(shù)期刊上，為光催化環(huán)境凈化的實(shí)用化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該工作被Angew. Chem. Int. Ed. (2012)等論文多次正面評(píng)價(jià)。本項(xiàng)目共發(fā)表SCI論文20篇，代表性SCI論文8篇，包括Nature（） 1篇、Chem. Mater.（）1篇、Environ. Sci. Technol.（）2篇、J. Phys. Chem. C（）1篇、Langmuir（）1篇、Appl. Phys. Lett.（）2篇； SCI論文被Nature、Science（）、Chem. Rev.（）等期刊上發(fā)表的SCI論文他引1288次；獲得授權(quán)國家發(fā)明專利6項(xiàng)。2．項(xiàng)目名稱：高性能有機(jī)半導(dǎo)體的分子設(shè)計(jì)、高效制備與光電器件主要完成單位：南京郵電大學(xué)主要完成人：黃維，賴文勇，解令海，范曲立，唐超項(xiàng)目簡介：本項(xiàng)目屬于電子與信息科學(xué)技術(shù)中的半導(dǎo)體材料方向，圍繞有機(jī)半導(dǎo)體的穩(wěn)定化、功能化和高性能化為研究主線開展工作。以理性設(shè)計(jì)開發(fā)高性能有機(jī)半導(dǎo)體及其光電器件為目的，提出了有機(jī)半導(dǎo)體凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)控原理，系統(tǒng)闡述了有機(jī)半導(dǎo)體分子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)螺旋化、多支化、多維化的分子設(shè)計(jì)思想，研制出一批具有產(chǎn)業(yè)化前景的高性能三基色有機(jī)半導(dǎo)體，成功地解決了有機(jī)藍(lán)光半導(dǎo)體器件穩(wěn)定性這一世界難題；發(fā)展了微波輔助有機(jī)合成法，實(shí)現(xiàn)了高性能有機(jī)半導(dǎo)體的快速高效可控制備；在此基礎(chǔ)上，拓展了有機(jī)半導(dǎo)體在激光、傳感和存儲(chǔ)等方面的應(yīng)用，豐富了有機(jī)光電子學(xué)的學(xué)科內(nèi)涵。成果產(chǎn)生了廣泛的國際影響。高效有機(jī)藍(lán)光半導(dǎo)體方面的設(shè)計(jì)原理成為國際上通行的解決方案；Nature（Asia Materials）專題評(píng)述認(rèn)為相關(guān)技術(shù)對(duì)實(shí)現(xiàn)有機(jī)電泵浦激光器件具有“特別重要的意義”；基于超分子有機(jī)半導(dǎo)體的存儲(chǔ)器件，被Nature Materials列為研究亮點(diǎn)，開辟了有機(jī)半導(dǎo)體存儲(chǔ)研究的新方向。在發(fā)展有機(jī)半導(dǎo)體理論、構(gòu)建和完善有機(jī)光電子學(xué)科框架體系、實(shí)現(xiàn)有機(jī)半導(dǎo)體的高性能化與多功能化等方面做出了富有開拓性、創(chuàng)新性和系統(tǒng)性的研究工作，對(duì)于推動(dòng)有機(jī)光電子學(xué)科的形成和發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。3．項(xiàng)目名稱：非線性系統(tǒng)抗干擾控制理論與方法主要完成單位：東南大學(xué)，北京航空航天大學(xué)主要完成人：郭雷，孫長銀，吳淮寧，李濤項(xiàng)目簡介：航空航天、先進(jìn)制造等復(fù)雜工程系統(tǒng)一般均為非線性系統(tǒng)，且含有不確定性、隨機(jī)性等未知特性，系統(tǒng)性能還會(huì)受到外部環(huán)境干擾以及傳感器測量噪聲、控制機(jī)構(gòu)誤差和結(jié)構(gòu)振動(dòng)等內(nèi)部干擾的影響。從控制理論的角度，未知干擾變量可以表征為非高斯/高斯隨機(jī)變量、不確定范數(shù)有界變量、中立穩(wěn)定系統(tǒng)輸出變量等多類干擾模型。干擾的存在將嚴(yán)重影響控制系統(tǒng)精確性和可靠性，抗干擾控制已成為國際控制領(lǐng)域公認(rèn)的挑戰(zhàn)性問題。本項(xiàng)目在國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持下，自1998年以來致力于非線性系統(tǒng)抗干擾控制理論的研究，取得了如下成果：（一）以卡爾曼濾波和最小方差控制為代表的隨機(jī)控制理論一般僅適用于具有高斯噪聲干擾的線性隨機(jī)系統(tǒng)，本項(xiàng)目建立了一類非線性非高斯控制系統(tǒng)的隨機(jī)分布控制理論：克服了傳統(tǒng)方法中反饋依賴于輸出確定值的局限性，解決了基于輸出統(tǒng)計(jì)信息驅(qū)動(dòng)的非線性非高斯系統(tǒng)建模問題，提出了動(dòng)靜混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和隨機(jī)分布泛函算子動(dòng)態(tài)映射兩類隨機(jī)分布系統(tǒng)建模方法；建立了非高斯系統(tǒng)廣義熵優(yōu)化和統(tǒng)計(jì)信息集合優(yōu)化準(zhǔn)則；在此基礎(chǔ)上，提出了一類隨機(jī)分布泛函和統(tǒng)計(jì)信息集合驅(qū)動(dòng)的非線性非高斯系統(tǒng)建模、分析、控制與優(yōu)化方法，發(fā)展和完善了非高斯系統(tǒng)隨機(jī)分布控制和估計(jì)理論。（二）以H∞控制和微分幾何控制為代表的魯棒和非線性控制理論大多僅研究單一干擾系統(tǒng)的控制問題，本項(xiàng)目建立了一類非線性多源干擾系統(tǒng)精細(xì)抗干擾控制理論：針對(duì)含隨機(jī)、諧波、范數(shù)有界等多源干擾，以及含時(shí)滯、不確定與非線性動(dòng)態(tài)的復(fù)雜系統(tǒng)，提出了降低保守性、提高適應(yīng)性的多目標(biāo)性能分析和優(yōu)化方法；提出了基于數(shù)據(jù)的干擾分類和建模的思想，設(shè)計(jì)了適用于狀態(tài)空間內(nèi)不確定非線性系統(tǒng)的精確干擾觀測和補(bǔ)償方法；克服了傳統(tǒng)方法針對(duì)多源干擾的耦合失效問題，建立了一種干擾觀測、前饋補(bǔ)償與反饋抑制相結(jié)合、具有復(fù)合分層結(jié)構(gòu)的精細(xì)抗干擾控制理論與方法。（三）把傳統(tǒng)的故障檢測與容錯(cuò)控制理論推廣到同時(shí)含有突變故障與多類型持續(xù)干擾的非線性系統(tǒng)，提出了具有抗干擾能力、可減少誤報(bào)率的可靠故障檢測與容錯(cuò)控制方法：針對(duì)同時(shí)含故障與非高斯、不確定范數(shù)有界等未知干擾的非線性系統(tǒng)，建立了多維混合隨機(jī)變量概率分布泛函算子迭代優(yōu)化法則，得到了基于殘差閾值廣義熵優(yōu)化的非高斯系統(tǒng)故障檢測和診斷方法；構(gòu)造了具有相容性的魯棒/模糊多目標(biāo)性能優(yōu)化函數(shù)，提出了具有干擾抑制和補(bǔ)償能力的故障檢測和容錯(cuò)控制方法。發(fā)表SCI收錄論文108篇。20篇主要論文被SCI嚴(yán)格他引597次（GoogleScholar嚴(yán)格他引920次）。獲授權(quán)國家發(fā)明專利4項(xiàng)，理論成果在中國航天科技集團(tuán)等單位進(jìn)行了驗(yàn)證和應(yīng)用。項(xiàng)目組成員獲批教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)；1人入選教育部長江計(jì)劃特聘教授；2人獲得國家杰出青年科學(xué)基金；2人擔(dān)任4種SCI期刊編委。獲2007年教育部自然科學(xué)一等獎(jiǎng)、2006年江蘇省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)和2010年教育部自然科學(xué)二等獎(jiǎng)各1項(xiàng)。4．項(xiàng)目名稱：四倍體棉花基因組結(jié)構(gòu)與進(jìn)化特性及其優(yōu)質(zhì)纖維發(fā)育基因的發(fā)掘利用主要完成單位：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)主要完成人：張?zhí)煺妫?，王凱，蔡彩平，沈新蓮項(xiàng)目簡介：本項(xiàng)目屬于農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域。四倍體棉花是世界性重要經(jīng)濟(jì)作物。由于其多倍化、棉纖維單細(xì)胞發(fā)育、富含纖維素等特點(diǎn)，在基因組結(jié)構(gòu)特征及重要性狀相關(guān)基因的分布與進(jìn)化方面均表現(xiàn)出特殊性與復(fù)雜性。近10年，項(xiàng)目組一直致力于棉花基因組結(jié)構(gòu)、功能、進(jìn)化等應(yīng)用基礎(chǔ)研究，取得如下研究結(jié)果:構(gòu)建了含功能標(biāo)記最多的四倍體栽培棉種高密度遺傳圖譜，并實(shí)現(xiàn)染色體與連鎖群的完全整合?；诓煌薹N序列信息，開發(fā)了棉花SSR標(biāo)記5154對(duì)，其中基于EST的SSR功能標(biāo)記3822對(duì)，占當(dāng)時(shí)棉花公開釋放ESTSSR的75%。所有發(fā)表的棉花SSR標(biāo)記論文均利用了NAU編號(hào)引物；以SSR標(biāo)記為基礎(chǔ)，結(jié)合標(biāo)記和重要基因的定位，構(gòu)建了含基因和功能標(biāo)記最多的四倍體栽培棉種高密度遺傳圖譜。利用BACFISH技術(shù)完成了四倍體棉種染色體與連鎖群的完全對(duì)應(yīng)，填補(bǔ)了棉花細(xì)胞遺傳學(xué)研究空白。開發(fā)出四倍體棉種染色體特異的BAC克隆，建立起基于染色體編號(hào)和相應(yīng)大小的四倍體棉花染色體標(biāo)準(zhǔn)核型。闡明了四倍體棉花基因組結(jié)構(gòu)及纖維發(fā)育相關(guān)基因的結(jié)構(gòu)、表達(dá)、進(jìn)化特征。通過第12同源轉(zhuǎn)化群的遺傳圖譜與物理圖譜整合，142個(gè)BAC序列分析，闡明了陸地棉基因組結(jié)構(gòu)特征及基因分布基本特征。發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)座子是造成棉種基因組大小差異主要原因。基于纖維發(fā)育相關(guān)SSR及基因結(jié)構(gòu)與表達(dá)分析，證明異源四倍體重疊基因表現(xiàn)出亞功能化和新功能化特點(diǎn)。栽培種比野生種和半野生種有更高的分子進(jìn)化率，說明自然選擇和人工馴化對(duì)海島棉和陸地棉纖維品質(zhì)的差異起了很大作用。標(biāo)定了四倍體棉花重要育種目標(biāo)性狀基因的所在染色體，并揭示了其分布特征。利用51個(gè)分離群體和1個(gè)自然品種群體，完成1741個(gè)產(chǎn)量、品質(zhì)、抗病性等育種目標(biāo)性狀QTL的染色體定位，實(shí)現(xiàn)1542個(gè)纖維發(fā)育相關(guān)基因與已定位QTL區(qū)間整合。發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量、品質(zhì)、抗病性等育種目標(biāo)性狀QTL或基因主要富集在第5，8和9同源轉(zhuǎn)化群染色體,這為設(shè)計(jì)育種研究奠定了基礎(chǔ)。研究結(jié)果在作物學(xué)、分子育種等應(yīng)用基礎(chǔ)為主的國際期刊發(fā)表SCI論文46篇，總SCI被引840次，他引544次。20篇主要論文總SCI被引840次，他引544次。8篇代表性論文專著已被Trends Biotech,Cell Res,Plant J等期刊他引520次，SCI他引283次。其中代表性論文1為單篇最高被引論文，SCI他引次數(shù)為62次，進(jìn)入ISI 中ESI數(shù)據(jù)庫“棉花”%高被引論文,2007年被評(píng)為第一屆“中國百篇最具影響優(yōu)秀國際學(xué)術(shù)論文”。四倍體栽培棉種染色體和連鎖群的完全整合，并提出依據(jù)同源轉(zhuǎn)化群的關(guān)系進(jìn)行染色體命名的新體系，填補(bǔ)棉花細(xì)胞遺傳學(xué)研究空白，被國際棉花研究人員廣泛采納，在Paterson主編的《棉花遺傳學(xué)與基因組學(xué)》,Zehr主編的《棉花》等著作中重點(diǎn)評(píng)述。代表性論文15，9在Recent Genomics綜述文章（Int J Plant Genomics,2008）的相關(guān)研究章節(jié)均被重點(diǎn)引用。獲國家發(fā)明專利3項(xiàng), 培育優(yōu)質(zhì)棉新品種2個(gè),推廣300多萬畝?！皟?yōu)質(zhì)棉的種質(zhì)創(chuàng)新與分子育種”獲高等學(xué)校技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。培養(yǎng)了博士后2名，博士研究生12名,獲江蘇省優(yōu)秀博士學(xué)位論文2項(xiàng)。承辦和主辦了相關(guān)國際研討會(huì)各一次，應(yīng)邀在第四屆世界棉花大會(huì)，國際棉花基因組計(jì)劃研究大會(huì)等國際學(xué)術(shù)會(huì)議做報(bào)告10次，體現(xiàn)了相關(guān)研究的國際學(xué)術(shù)地位和水平。二、技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)1．項(xiàng)目名稱：基于有機(jī)污染物微生物消化增強(qiáng)技術(shù)新方法及應(yīng)用主要完成單位：南京大學(xué)，同濟(jì)大學(xué)，云南大學(xué)主要完成人：任洪強(qiáng)，陳銀廣，孫珮石，耿金菊項(xiàng)目簡介：該項(xiàng)成果屬于發(fā)酵工程的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。微生物消化技術(shù)以其特有的能耗低、效率高、成本低、無二次污染等優(yōu)勢而成為世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用于有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化、降解、凈化處理的優(yōu)先選擇的主導(dǎo)技術(shù)之一。但隨著大量的新型污染物出現(xiàn)，顯著影響了生物消化過程微生物代謝活性、生長速率和消化效能，如何增強(qiáng)微生物的代謝能力成為微生物發(fā)酵領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難題。本項(xiàng)成果歷經(jīng)15年，在系統(tǒng)研究微生物活性/生長源促進(jìn)機(jī)制、微生物高滯留量固定化技術(shù)、多種構(gòu)型化合物的微生物毒性效應(yīng)與微生物代謝機(jī)制的基礎(chǔ)上，發(fā)明了3項(xiàng)有機(jī)污染物微生物消化增強(qiáng)技術(shù)新方法，研創(chuàng)出了基于富含高毒性污染物的廢棄有機(jī)質(zhì)沼氣化、污水高效除磷脫氮和低濃度氣態(tài)惡臭污染凈化3項(xiàng)關(guān)鍵增強(qiáng)新技術(shù)，突破了有機(jī)污染物微生物消化過程高效穩(wěn)定增強(qiáng)的技術(shù)難題。主要發(fā)明成果如下：(1) 發(fā)明了消減毒害物質(zhì)抑制微生物消化活性源強(qiáng)化與酶宏觀調(diào)控技術(shù)。在建立基于微生物消化過程微生物菌群解析與分子診斷技術(shù)研究平臺(tái)的基礎(chǔ)上，獲取了基于微生物消化關(guān)鍵控制參數(shù)與特征菌群間特異性耦聯(lián)規(guī)律的系統(tǒng)解析方法，研制出基于外源加入微痕量金屬基質(zhì)微生物生長與活性源促進(jìn)增強(qiáng)技術(shù)與酶控宏觀調(diào)控技術(shù)；通過對(duì)30多類復(fù)雜構(gòu)型毒害化合物對(duì)微生物菌活性抑制/毒害效應(yīng)實(shí)控閾值的系統(tǒng)研究，開發(fā)了毒害效應(yīng)實(shí)控閾值的風(fēng)險(xiǎn)消減技術(shù)，研究成果為消減毒害化合物對(duì)有機(jī)物微生物消化毒害效應(yīng)、實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定運(yùn)行提供了有效的控制技術(shù)。（2）發(fā)明了基于代謝通路精細(xì)調(diào)控的微生物原位碳源增強(qiáng)技術(shù)。針對(duì)污水除磷過程聚羥基烷酸(PHA)的獨(dú)特輸運(yùn)功能，研創(chuàng)出了提高污泥、污水有機(jī)物原位轉(zhuǎn)化合成聚羥基烷酸(PHA) 前體物的過程控制新技術(shù)，發(fā)明了基于促進(jìn)產(chǎn)丙酸關(guān)鍵酶活性、抑制產(chǎn)甲烷菌活性的污泥/污水有機(jī)物高效率定向轉(zhuǎn)化為高丙酸含量SCFA 的新技術(shù)；進(jìn)而發(fā)明了原位利用污水廠產(chǎn)生的污泥及污水顆粒有機(jī)物定向產(chǎn)物轉(zhuǎn)化的增強(qiáng)除磷脫氮新技術(shù)，顯著提高除磷脫氮效果、大幅度減少了伴生溫室氣體產(chǎn)生量。（3）發(fā)明了微生物高滯留量固定化與高活性再生修復(fù)新技術(shù)。通過對(duì)多種污染物微生物凈化微觀代謝機(jī)制、目標(biāo)微生物的定向選育、微生物固定化膜再生與修復(fù)等關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，研發(fā)了具有特征污染物菌群結(jié)構(gòu)高關(guān)聯(lián)特性的目標(biāo)菌種庫建立、基質(zhì)誘導(dǎo)生長噴淋系列配方、菌種工業(yè)化批量培育等微生物菌種批量擴(kuò)繁培育新技術(shù)，研制出高活性微生物增殖促進(jìn)源強(qiáng)化方法改性微生物增強(qiáng)固定化聚乙基活性填料、微生物膜生長源強(qiáng)化與活性再生修復(fù)新技術(shù)。（4）研創(chuàng)出了3個(gè)基于富含高毒性污染物凈化的新技術(shù)方法。針對(duì)不同來源的有機(jī)污染物的來源，基于本成果的3項(xiàng)核心微生物消化增強(qiáng)技術(shù)，研創(chuàng)出富含毒害污染物的有機(jī)質(zhì)厭氧沼氣化增強(qiáng)新技術(shù)、污水增強(qiáng)生物除