"碳中和"专题 | Fundamental Research 2022年第3期发布
Fundamental Research 2022年第3期正式在线出版，本期发表"碳中和"专题文章7篇，专题主编为戴民汉、于贵瑞、张希良、张小曳和金之钧五位专家，文章作者包括江飞、耿涌、刘俏、顾佰和、陈伟强、黄刚、张朝阳、张贻奇等众多优秀科学家。另外发表物理科学、化学与化工、生命科学、工程科学、材料科学、信息科学、管理科学、健康与医学领域文章共12篇。欢迎阅读并下载全文！查看更多期刊信息，请点击文末“阅读原文”，本期网址为：
https://www.sciencedirect.com/journal/fundamental-research/vol/2/issue/3
Fundamental Research 2022年第3期封面
工业革命以来，人类活动排放大量CO2，加剧全球变暖。若全球温度较工业革命前升高超过2℃，将显著增加气候系统的不稳定性，同时在大气、海洋、陆地、冰冻圈等圈层中也可能发生诸多不可逆的变化。气候变化对全球经济和社会可持续发展也产生了深刻影响，未来还会更加严峻，威胁粮食、生态环境安全和人类健康福祉。目前，超过130个国家提出碳中和目标。中国政府提出的“3060”碳中和战略目标，是引领重构全球气候治理体系、推动国际社会共同努力、实现《巴黎协定》温控2℃、“雄心”1.5℃目标的宏伟举措，是推动社会经济发展模式绿色转型的关键抓手，也是促进科技和体制创新的倒逼机制。
实现碳中和以应对全球气候变化，其本质上是人类对地球系统碳循环模式的人为调整和适应性管理。一方面，实现碳中和亟待重大基础科学理论的创新。地球系统碳循环过程极其复杂，涉及碳元素在不同圈层之间的交换及其与气候系统的互馈。在全球尺度，陆地与海洋吸收了超过一半的人为排放CO2，但是如何准确评估陆地与海洋碳收支和碳库容量，仍存在很大的不确定性和科学技术方面的挑战。未来，在碳中和情景下，对陆地和海洋碳循环如何演变，人类社会-地球系统如何互馈的科学认识更是存在严重缺失，迄今尚未建立完整的应对气候变化和陆海生态圈建设的基础理论体系。另一方面，亟需推动负排放技术革命，构建碳中和路径优化与决策支持系统，助力碳中和目标的实现。基于自然生态系统的增汇和人工碳捕集、利用与封存等负排放技术是碳中和的重要实施路径，但其挑战在于如何既维持增汇功能的可持续性，又保障增汇路径的安全性和有效性。目前国内外对这些负排放技术的原理、可靠性、经济性和可持续性等的研究还不充分，也缺乏对其潜在风险的有效评估，难以达到“可监测、可报告、可核查”的国家和国际社会认可准则。与此同时，还需要通过建立碳中和相关法律法规、政策体系、统计核算方法，完善碳中和相关数据库、模型库，以构建综合决策支持系统，支撑碳中和实施路径的科学决策和优化管理。
Fundamental Research 设立“碳中和基础研究与政策”专题，由戴民汉、于贵瑞、张希良、金之钧、张小曳五位专家任客座编辑，围绕5个主题征稿：（1）海洋生态系统碳收支清单、不确定性、演化趋势与增汇潜力，（2）陆地生态系统碳库容量和稳定性及增汇潜力，（3）碳捕集、利用与封存，（4）碳-气候相互作用，（5）碳管理与气候政策。本期碳中和专题发表1篇Editorial，3篇Research Article，1篇Review和2篇Perspective，内容涵盖碳-气候相互作用、大型经济体的碳中和进程、物质-能源-气候联结、碳货币解决方案、国家气候管理范式等。其中，黄刚团队总结了与碳中和目标相关的关键气候问题，指出深入理解气候系统及其与碳排放之间相互作用的必要性。江飞团队结合碳卫星数据和全球碳同化系统评估了全球前五大碳排放经济体的碳中和进程，强调卫星观测大气CO2柱浓度在监测区域尺度碳通量中的重要应用。陈伟强团队剖析了低碳转型中能源-金属系统耦合途径，识别了低碳转型过程的能源物质化、物质能源化的耦合模式，并提出一个全新的面向碳中和的金属-能源循环耦合研究和管理框架。耿涌团队预测了不同碳中和情景下电力部门中关键矿物的供需变化，揭示某些关键矿产将出现严重的短缺状况，强调提高资源利用效率的紧迫性。刘俏团队提出了一种基于碳货币的新国际货币体系，用于应对当前全球经济政治环境下不容忽视的两种外部效应，包括不受强制拘束的全球温室气体排放以及美元作为全球主要货币对其他地区所带来的负面影响。顾佰和团队围绕碳中和目标从顶层设计与治理范式的角度对气候治理系统进行了系统性评述。希望本期专题能够促进科学界围绕碳中和相关研究领域开展更广泛、更深入的探讨与交流。“碳中和基础研究与政策”专题供收到投稿文章24篇，后续本期刊还将陆续发表相关文章。
Special Topic: Carbon Neutrality
Editorial
Fundamental research and policy on carbon neutrality
碳中和基础研究与政策
Min-Han Dai, Gui-Rui Yu, Xi-Liang Zhang, Zhi-Jun Jin, Xiao-Ye Zhang, Xu-Dong Zhu
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微信号 |Fundamental Research
戴民汉 中国科学院院士，厦门大学讲席教授，担任“表层海洋—低层大气研究（SOLAS）”科学指导委员会共同主席。主要从事海洋生物地球化学与可持续发展研究。主持国家自然科学基金重大研究计划项目一项。在Annual Review of Earth and Planetary Sciences，National Science Review 等SCI期刊发表论文200余篇。
Research Article
The status of carbon neutrality of the world’s top 5 CO2 emitters as seen by carbon satellites
碳卫星监测到的全球碳排放前5国家/地区的碳中和状况
Fei Jiang, Wei He, Wei-Min Ju, Heng-Mao Wang, Mou-Song Wu, Jun Wang, Shu-Zhuang Feng, Ling-Yu Zhang, Jing M. Chen
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微信号 |Fundamental Research
江 飞 南京大学国际地球系统科学研究所教授、博士研究生导师。主要从事碳循环与空气污染的模拟与数据同化研究，研发了基于卫星遥感的全球碳同化系统GCASv2和空气质量循环同化预报系统等，研究成果入选国家“十三五”科技创新成就展。
Research Article
Toward carbon neutrality: Uncovering constraints on critical minerals in the Chinese power system
碳中和背景下中国电力系统转型面临的关键矿产资源约束
Wen-Dong Wei, Ze-Wen Ge, Yong Geng, Ming-Kun Jiang, Zhu-Jun Chen, Wei Wu
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微信号 |Fundamental Research
耿 涌 上海交通大学环境科学与工程学院院长、国际与公共事务学院副院长、上海交通大学-联合国工业发展组织绿色发展联合研究院院长，讲席教授、博士研究生导师，国家杰出青年科学基金获得者。主要从事资源管理、循环经济、环境管理及生态指标体系等方面的研究。在Science、Nature 等国内外顶尖期刊上发表论文300多篇，参编著作7部。
魏文栋 上海交通大学国际与公共事务学院副教授、博士研究生导师，校级通识核心课《碳中和导论》负责人。主要从事资源环境管理、碳达峰、碳中和、数字经济等领域的研究。在《中国科学院院刊》、Fundamental Research、Nature 子刊Nature Sustainability、Cell 子刊One Earth、iScience 等期刊上发表论文70余篇。
Research Article
A theory of carbon currency
碳本位制—未来的国际货币体系？
Qiao Liu, Ze-Feng Chen, Sylvia XiaoLin Xiao
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微信号 |Fundamental Research
刘 俏 北京大学光华管理学院院长、金融学系教授、博士研究生导师，国家杰出青年科学基金获得者, 2017年《中国新闻周刊》“影响中国”年度经济学家。主要研究方向包括中国经济与政策分析、公司金融、实证资产定价等。
Review
Research on the national climate governance system toward carbon neutrality—A critical literature review
面向碳中和的国家气候治理研究进展
Xian-Chun Tan, Yi Wang, Bai-He Gu, Ling-Si Kong, An Zeng
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微信号 |Fundamental Research
顾佰和 中国科学院科技战略咨询研究院副研究员。主要从事气候变化政策、碳中和战略与路径、全球气候治理等方面的研究。在国内外学术期刊上发表论文40多篇。入选 IPCC第六次评估报告第三工作组贡献作者，多份决策建议获党和国家领导人批示。
谭显春 中国科学院科技战略咨询研究院可持续发展战略研究所副所长、碳中和战略研究中心副主任，研究员。主要从事绿色低碳发展战略、政策和规划的研究与咨询工作。主持国家重点研发计划项目。入选 IPCC第六次评估报告第三工作组主要作者。
王 毅 中国科学院科技战略咨询研究院研究员，全国人大常委会委员，国家气候变化专家委员会副主任。主要从事可持续发展公共政策及发展战略方面研究，包括资源、环境、能源与气候变化、流域综合管理等方面的政策分析。主持国家自然科学基金专项项目、国家重点研发计划、国家社会科学基金重大项目、中科院科技智库战略先导重大项目等。发表论文100余篇，出版专著30余部。
Perspective
Carbon neutrality needs a circular metal-energy nexus
实现碳中和目标需要构建“金属-能源协同循环体系”
Peng Wang, He-Ming Wang, Wei-Qiang Chen, Stefan Pauliuk
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微信号 |Fundamental Research
陈伟强 中国科学院城市环境研究所研究员。主要从事产业生态学与绿色系统工程、城市代谢与城市绿色发展、以及资源环境管理与可持续发展研究。在PNAS、Nature Communications、科学通报等期刊发表论文80多篇。
汪 鹏 中国科学院城市环境研究所副研究员，中国科协青年托举人才。主要从事碳中和下关键物质资源循环模拟及风险管控技术研究，在Nature Communications、One Earth 等国内外专业期刊发表论文40多篇。
Perspective
Critical climate issues toward carbon neutrality targets
碳中和目标下关键气候动力学问题
Gang Huang, Zhen-Hao Xu, Xia Qu, Jun-Ji Cao, Shang-Min Long, Kai Yang, Hong-Yu Hou, Ya Wang, Xiao-Fan Ma
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微信号 |Fundamental Research
黄 刚 中科院二级研究员，博士研究生导师，中国科学院大学教授，国家杰出青年科学基金获得者。主要从事与双碳目标紧密相关的全球变暖动力学、季风动力学、海气相互作用等方面研究。在国内外核心期刊发表学术论文240余篇。入选2020全球前2%顶尖科学家榜单、ESI全球地球科学领域科学家排名前1%高引用目录。
Physics
Research Article
Experimental demonstration of optical Bloch oscillation in electromagnetically induced photonic lattices
电磁诱导光子晶格中光学布洛赫震荡的实验验证
Zhao-Yang Zhang, Shao-Huan Ning, Hua Zhong, Milivoj R. Beli ćb, Yi-Qi Zhang, Yuan Feng, Shun Liang, Yan-Peng Zhang, Min Xiao
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微信号 |Fundamental Research
张贻齐 西安交通大学电子学院教授。研究方向包括拓扑光子学、类量子效应等，已发表论文70余篇。
张朝阳 西安交通大学电子学院教授。研究方向包括原子物理、非线性光学等。主持国家自然科学基金优秀青年科学基金项目、国家重点研发计划青年项目等研究课题。
Research Article
Picosecond electrical response in graphene/MoTe2 heterojunction with high responsivity in the near infrared region
皮秒响应近红外二维异质结光电探测器
Zhou-Xiaosong Zeng, Kai Braun, Cui-Huan Ge, Martin Eberle, Chen-Guang Zhu, Xing-Xia Sun, Xin Yang, Jia-Li Yi, De-Lang Liang, Yu-Fan Wang, Lan-Yu Huang, Zi-Yu Luo, Dong Li, An-Lian Pan, Xiao Wang
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微信号 |Fundamental Research
王 笑 湖南大学教授，博士研究生导师。主要研究方向包括光电信息功能材料与器件。主持国家自然科学基金优秀青年科学基金项目、重大研究计划（培育项目）等。
曾周晓松 湖南大学在站博士后。研究方向包括二维材料非线性光学、二维异质结光电探测器等。
Chemistry and Chemical Engineering
Research Article
Semi-quantitative design of synergetic surficial/interfacial sites for the semi-continuous oxidation of glycerol
半定量设计具有协同效应的表界面催化活性位促进甘油氧化
Ming-Yu Gao, Peng-Fei Yang, Xin-Yi Zhang, Ya-Ni Zhang, Dian-Qing Li, Jun-Ting Feng
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微信号 |Fundamental Research
冯俊婷 教授，博士研究生导师。主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金优秀青年科学基金项目、面上项目、青年科学基金项目以及企业委托开发项目等。作为第一骨干参与建成蒽醌加氢催化剂工业示范装置，并实现十万吨级的产业化应用。在Chem. Soc. Rev.、ACS Catal.、Appl. Catal. B: Environ.、J. Catal.、Chem. Sci.、Small、AICHE J.、Chem. Eng. Sci.、Chem Catal. 等期刊发表论文50余篇，获授权专利10项。
高明宇 北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室在读博士研究生。研究方向包括生物质资源升级与多相催化剂的合成、表征及应用研究。
Research Article
Topological-skeleton controlled chirality expression of supramolecular hyperbranched and linear polymers
拓扑骨架控制的超分子超支化/线型聚合物手性表达
Xin Song, Xue-Feng Zhu, Hao Yao, Wei-Li Shang, Cong Du, Wen-Sheng Lu, Ming-Hua Liu, Wei Tian
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微信号 |Fundamental Research
田 威 西北工业大学化学与化工学院教授。主要从事超分子聚合物化学研究工作。主持国家自然科学基金优秀青年科学基金项目。以通讯作者身份在Angew. Chem. Int. Ed., PNAS, Adv. Mater., Fundamental Research 等国内外期刊发表学术论文多篇。
宋 昕 西北工业大学在读博士研究生。研究方向包括高分子化学、超分子手性和超分子组装。
Life Sciences
Research Article
TRPC5 is essential in endothelium-dependent contraction of aorta from diet-induced obese mice
TRPC5在肥胖小鼠主动脉内皮依赖的收缩中起关键作用
Yi-Fei Zhu, Sheng Wang, Yuan Chu, Ka Zhang, Xin Wen, Lei Feng, Fan Yu, Xin Ma
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微信号 |Fundamental Research
马 鑫 江南大学无锡医学院教授，博士研究生导师。主要从事细胞膜瞬时受体电位通道（Trp Channel）在心血管功能调控与保护中的作用方面研究。
朱一菲 江南大学无锡医学院副教授。主要从事离子通道蛋白在心血管疾病、血管新生中的作用，以及相应靶向药物分子的潜在应用方面研究。
Engineering
Research Article
The effect of Laves phase on heavy-ion radiation response of Nb-containing FeCrAl alloy for accident-
tolerant fuel cladding
Laves相界面增强事故容错FeCrAl抗辐照性能研究
Hang Xu, Shu-Yao Si, Yi-Peng Li, Xiang-Bing Liu, Wen-Qing Li, Chang-Zhong Jiang, Shi-Jun Zhao, Hui Wang, Xiang-Heng Xiao
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微信号 |Fundamental Research
肖湘衡 武汉大学教授，国家杰出青年科学基金获得者。主要从事离子束微纳器件制备、离子束半导体缺陷态调制、抗辐照材料设计及评估三个方面系统研究。主持国家自然科学基金优秀青年科学基金项目。
徐 航 武汉大学物理与技术学院在读博士研究生。研究方向是新型抗辐照材料设计与评估，特别是耐事故容错材料。
Research Article
Deflection estimation of industrial robots with flexible joints
柔性关节工业机器人的定位偏差估计
Huan Liu, Ya-Guo Lei, Xiao Yang, Wen-Lei Song, Jun-Yi Cao
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微信号 |Fundamental Research
雷亚国 西安交通大学教授，国家杰出青年科学基金获得者、国家高层次人才特殊支持计划入选者、科睿唯安全球高被引科学家、IET Fellow、ISEAM Fellow。主要从事大数据智能诊断与寿命预测、健康监测与智能运维等研究工作。获国家技术发明二等奖、中国青年科技奖、教育部和陕西省自然科学一等奖各一项。
刘 欢 西安交通大学机械工程学院在读博士研究生。主要研究方向包括工业机器人系统建模、参数辨识和状态监测。
Materials Science
Research Article
Boosting in-plane anisotropy by periodic phase engineering in two-dimensional VO2 single crystals
通过周期性相工程提升二维VO2单晶中的面内各向异性
Meng Ran, Chao Zhao, Xiang Xu, Xiao Kong, Younghee Lee, Wen-Jun Cui, Zhi-Yi Hu, Alexander Roxas, Zheng-Tang Luo, Hui-Qiao Li, Feng Ding, Lin Gan, Tian-You Zhai
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微信号 |Fundamental Research
翟天佑 华中科技大学材料科学与工程学院教授、博士研究生导师，国家杰出青年科学基金获得者（2018年）。主要从事二维光电材料的精准合成与器件方面的研究。
冉 濛 华中科技大学材料科学与工程学院硕士研究生在读。研究方向包括二维材料的气相合成方法。
Information Sciences
Review
A review on the GaN-on-Si power electronic devices
硅基GaN电力电子器件研究进展
Yao-Zong Zhong, Jin-Wei Zhang, Shan Wu, Li-Fang Jia, Xue-Lin Yang, Yang Liu, Yun Zhang, Qian Sun
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微信号 |Fundamental Research
孙 钱 中科院苏州纳米所研究员、博士研究生导师。主要从事第三代半导体GaN基材料和器件的研发与产业化。主持国家自然科学基金优秀青年科学基金项目。在Nature Photonics、IEEE EDL 等期刊发表学术论文110余篇，引用2300余次，申请发明专利40余项，获国家技术发明一等奖。
钟耀宗 中科院苏州纳米所助理研究员。主要从事硅基GaN功率电子材料与器件的研究。在ACS Appl. Mat. & Interfaces、IEEE EDL 等国际著名学术期刊上发表论文20篇，引用160余次，申请发明专利10项。
Research Article
AI-aided on-chip nucleic acid assay for smart diagnosis of infectious disease
人工智能辅助芯片核酸检测与智能诊断
Hao Sun, Ling-Hu Xiong, Yi Huang, Xin-Kai Chen, Yong-Jian Yu, Shao-Zhen Ye, Hui Dong, Yuan Jia, Wen-Wei Zhang
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微信号 |Fundamental Research
贾 原 深圳技术大学中德智能制造学院助理教授，深圳市海外高层次人才。主要研究方向包括微机电系统、微流控等。主持国家自然科学基金、省部级科学基金项目多项。发表学术论文40篇，授权美国发明专利3项。
孙 浩 福州大学机械学院副教授、福建省高端装备制造协同创新中心副主任，福建省高层次人才。主要研究方向包括微流控和深度学习等。主持或参与国家自然科学基金、工信部试点示范项目等12项课题。发表学术论文50余篇，授权专利20余项。
Management Sciences
Research Article
Efficient learning for decomposing and optimizing random networks
随机网络分解与优化问题中的动态学习策略
Hai-Dong Li, Yi-Jie Peng, Xiao-Yun Xu, Bernd F. Heidergott, Chun-Hung Chen
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微信号 |Fundamental Research
彭一杰 北京大学光华管理学院副教授，博士研究生导师，北京大学人工智能研究院、国家健康医疗大数据研究院兼职研究员。主要研究方向包括仿真建模与优化、金融工程与风险管理、人工智能、健康医疗等。主持国家自然科学基金优秀青年科学基金项目、青年科学基金项目等。
李海东 北京大学工学院在站博士后。主要研究方向包括仿真优化、网络分析和随机控制等。代表性研究成果发表在IEEE Transactions on Automatic Control 等自动控制领域国际顶级期刊。
Health and Medical Sciences
Research Article
Using tea nanoclusters as β-lactamase inhibitors to cure multidrug-resistant bacterial pneumonia: A
promising therapeutic strategy by Chinese materioherbology
中药材料学治疗策略：利用茶纳米团簇作为β-内酰胺酶抑制剂治疗耐药细菌感染性肺炎
Zi-Ao Zhou, Jun Li, Lei Tan, Xiang-Mei Liu, Yu-Feng Zheng, Zhen-Duo Cui, Chang-Yi Li, Kelvin Wai Kwok Yeung, Zhao-Yang Li, Yan-Qin Liang, Sheng-Li Zhu, Shui-Lin Wu
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微信号 |Fundamental Research
吴水林 北京大学博雅特聘教授，博士研究生导师，主要研究方向包括医用金属、生物材料表面改性，近年来专注光声微波等智能响应抗菌材料以及中药材料学用于致病菌及病毒导致的感染性疾病的治疗及预防。以通讯/共同通讯作者身份在Matter、Chemical Society Reviews、Nature Communications、Science Advances、Advanced Materials、Journal of the American Chemical Society、Advanced Science、ACS Nano 等国际期刊上发表论文100余篇。所有论文被引用超过1万2千余次，H指数65(Google Scholar)。
周子傲 西湖大学在读博士研究生。主要从事伤口愈合和抗菌材料方面研究。以共同第一作者在Advanced Science，Advanced Healthcare Materials 上发表论文2篇。
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关于本刊
国家自然科学基金委员会主管、主办的英文刊Fundamental Research 于2021年1月创刊，坚持依靠专家、精选主题、突出质量、对标一流的办刊理念，在各位编委和专家的倾力支持下，尽管刚刚起步但已经得到科技界和出版界届的认可。
Fundamental Research 立足展示国家自然科学基金资助的代表性成果，充分反映国内外基础研究前沿与动态，提升中国基础研究和中国科学家在国际科学界的显示度和影响力，为中外科学家打造一个高水平的基础研究国际交流学术平台。
期刊内容涵盖数学与物理、化学与化工、生命、地球、工程与材料、信息、管理、健康与医学、交叉科学等九大科学领域，包括：
1. Mathematics and Physics
2. Chemistry and Chemical Engineering
3. Life Sciences
4. Earth Sciences
5. Engineering and Materials Science
6. Information Sciences
7. Management Sciences
8. Health and Medical Sciences
9. Interdisciplinary Sciences
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