国家自然科学基金十三五第三批重大项目指南docxWord格式.docx
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研究各种几何不变量之间被物理学家预言的对偶性现象，比如关于流形的镜像对称猜想，对应猜想等。
（三）辛几何不变量与可积系统的联系。
探讨辛几何不变量与数学其他分支之间的重要联系,特别是不变量和可积系统之间关系。
研究与此相关的重要猜想，如猜想等。
研究不变量的新结构和有效计算方法。
三、申请注意事项
（一）申请书的附注说明选择“几何结构与拓扑不变量”.
（二）申请人申请的直接费用预算不得超过２00０万元/项（含２００0万元/项）。
（三）本项目由数理科学部负责受理。
2.“介观尺度结构超滑力学模型与方法"
重大项目指南
摩擦和磨损对能源、环境、高端制造和医疗健康等领域影响深远。
据统计,当今工业化国家依然有高达约25％能源因摩擦消耗掉，约80%机械部件失效由于磨损造成。
对未来影响更大的是,摩擦磨损使得许多梦寐以求、潜力无限的高端技术无法实现。
１98３年科学家第一次理论预测两个范德华固体表面之间可能实现几乎为零的接触摩擦，后称之为结构超滑（ ）。
2０04年,首次实现了接触面积为纳米尺度的结构超滑。
２0１2年，研究者将该尺度拓展到了微米级,立刻将这个现象的研究从学术兴趣转化到实际应用。
目前，研究人员已经在实验上实现了石墨—石墨（烯）、碳纳米管－碳纳米管、石墨（烯）-六方氮化硼、石墨（烯）－类金刚石等体系内的接触面积最高达１０0μm２的结构超滑，并通过实验研究了压力、速度、温度、湿度、真空度等因素对于结构超滑体系摩擦与磨损的影响。
然而，现有理论、模型和计算方法，都无法对已经获得的大量的微米尺度结构超滑实验观察,做出精细的、定量的解释；
更难以支撑产生微米到毫米级这一介观尺度上超滑重大原创技术和实现微米以上尺度结构超滑所需要的深度理解和设计方法。
究其本质,在于结构超滑是一个以力学原理为主的跨学科、跨尺度、非线性和非保守系统的复杂现象。
本项目旨在建立介观尺度结构超滑力学模型与方法。
以力学为主线,通过关于微米-毫米体系超滑理论模型、计算方法和实验技术的系统性研究,对已有的实验现象进行分析、理解,形成统一的理论体系和完备的计算、实验方法，助推微米－毫米尺度结构超滑的实验实现,为今后产生基于结构超滑的颠覆性创新技术提供理论支撑.
一、科学目标
建立普遍适用于介观尺度（微米－毫米尺度）结构超滑的理论模型、计算方法和实验技术,充分考虑超滑界面的纳米－微米—毫米的跨尺度性和高度各向异性.在介观尺度上,探索变形、强度、缺陷、吸附、温度等对于结构超滑摩擦特性影响的规律,理解基底与超滑材料的力学特性与结构超滑摩擦特性的本质联系,厘清结构超滑界面清洁机理。
通过项目的研究,构建介观尺度结构超滑力学这一新方向的理论体系和基本计算与实验方法,为实现毫米乃至更大尺度结构超滑打下坚实基础.
二、研究内容
（一）介观尺度结构超滑力学模型.
建立既能考虑原子尺度公度性又能研究微米－毫米尺度弹性作用、能量耗散和磨损的力学模型,提出相应的含参数与无参数的解析关系，研究压力、加载方式、起停时间、速度、温度等因素对于结构超滑体系摩擦磨损特性的影响。
（二）介观尺度结构超滑计算方法。
发展用于介观尺度结构超滑的、考虑热运动的共存类有限元－分子动力学耦合模型；
发展基于弹簧—铰链结构、跨原子-微观尺度的二维摩擦模型，建立与三维摩擦特性的对应关系.采用上述方法，在微米－毫米尺度上研究二维材料与基底力学特性和温度对于表面平整度、褶皱失稳现象以及实际接触面积等特性的影响，厘清结构超滑界面的清洁机理。
（三）介观尺度结构超滑实验技术。
开发适合研究微米—毫米尺度结构超滑的，可加载、可控环境、能够原位可视化、高度集成的测量系统，要求力分辨率需优于5、力量程大于５0μN；
位移高于0。
１、滑移速度1０ －10μ；
环境可实现超高真空；
温度变化区间包含３5 1200K这一范围.
三、申请注意事项
（一）申请书的附注说明选择“介观尺度结构超滑力学模型与方法”。
（二）申请人申请的直接费用预算不得超过200０万元/项（含2００0万元/项）。
３。
“先进材料跨尺度力学行为的理论体系、测量技术及标准规范研究”重大项目指南
先进材料已越来越广泛地应用于航空航天、国防等高科技领域。
有效地建立先进材料力学行为的标准规范对实现其高效率使用意义重大。
为此需要研究先进材料的宏观力学行为与其微结构的关联规律，需要系统地建立跨尺度力学理论体系,并将跨尺度力学理论体系应用于对先进材料强度、韧性以及破坏性能的评判与性能设计.跨尺度力学理论体系不仅要继承连续介质力学体系的优势（即具有可有效表征先进材料跨尺度力学行为的独立力学参量,同时成为建立先进材料力学行为标准规范的基础）,而且还要涵盖先进材料的微观信息并充分反映微结构的作用机制。
因此,分别从微观离散力学体系模拟与观测出发和从连续介质跨尺度力学理论表征出发，研究表征先进材料的跨尺度力学行为、先进材料的微观结构对宏观力学行为的影响机制、微观离散体系与宏观连续介质跨尺度力学理论体系的关联方法、先进材料及结构的跨尺度力学性能的测量技术等。
针对航空航天及国防等高技术领域所涉及的先进热障涂层体系，将跨尺度力学理论用于对其强度、韧性和破坏机制的表征、评价及指导其性能设计等。
通过项目的实施，期望实现如下科学目标：
系统地建立连续介质跨尺度力学理论，获得可有效刻画材料跨尺度力学行为的普适可测的材料参量;
建立跨尺度力学行为材料参量的测量原理和测量技术;
采用建立的跨尺度力学理论可有效地表征先进材料的跨尺度力学行为,进一步建立先进材料力学行为的评判标准和性能设计规范,解决制约先进材料重大工程应用的关键力学问题,获得对先进热障涂层强韧设计的有效指导；
通过将微观力学行为的离散模拟体系与连续介质跨尺度力学理论体系进行等效,建立两种体系的尺度关联方法,实现离散理论体系与连续介质跨尺度理论体系间的无“鬼力"
界面关联。
二、研究内容
（一）先进材料跨尺度力学行为的表征理论和测量原理。
计及应变梯度及表界面效应的连续介质跨尺度理论的普适性;
特征尺度参量和表界面能密度与微结构几何特征及微观物理参量的关系;
采用高分辨率电子显微镜技术，观测纳米晶体微结构及微缺陷的形成与演化规律，系统地揭示层错能和变形能的演化规律；
基于跨尺度理论对纳米结构材料变形行为的大规模数值模拟和实验验证；
研究多个材料参量同时存在时的表征方法;
研究材料参数的普适性和可测性;
系统地建立同时计及表界面效应与应变梯度效应的连续介质跨尺度理论的有限元方法。
（二）先进材料跨尺度力学性能的高精度测量技术和表征。
针对跨尺度力学理论中的力学参量，发展探针微加载和微位移精密控制测量技术和方法；
综合高分辨率电子显微技术、原位光学和光谱类技术以及微／纳探针技术，表征微纳测量时的物理吸附与化学吸附等耦合效应；
利用微纳实验操纵技术，研究一维纳米材料与其它器件连接和接触的基本力学与化学耦合问题；
构建光谱类方法表征纳米结构力学性能的理论框架，解决光谱测量技术中的材料力学参量测量的关键技术，提高测量精度.
（三）先进材料力学性能的高分辨率观测方法和应用.
基于同步辐射光学测量技术,研究不同机制的纳米分辨显微成像技术，包括透射、衍射和折射成像技术，建立图像信息与被测材料微结构的关联；
研究试件精确定位和原位加载技术;
研究图像的快速同步采集、三维重构和动态显示技术;
基于同步辐射新型光源的纳米分辨三维结构检测表征平台，结合微力传感器系统发展纳米界面层的结构定量表征技术和微纳米阵列三维变形观测技术。
（四）先进热障涂层体系的强韧和破坏机制的标准规范研究.
与航空航天部门密切合作，将跨尺度力学理论应用于对先进热障涂层体系的强度、韧性和破坏机制的表征、评价及性能设计,探讨建立先进热障涂层体系力学性能的标准规范.
三、申请注意事项
（一）申请书的附注说明选择“先进材料跨尺度力学行为的理论体系、测量技术及标准规范研究”。
（二）申请人申请的直接费用预算不得超过200０万元／项（含2000万元/项）。
（三）本项目由数理科学部负责受理.
4.“基于大规模光谱巡天的若干宇宙结构前沿问题研究”重大项目指南
宇宙学、宇宙大尺度结构、星系形成与演化，以及银河系的形成是相互密切关联的天体物理前沿问题。
当前国际发展趋势是将这四个方向作为一个整体来研究:
宇宙大尺度结构是宇宙学模型研究的重要载体，而宇宙学研究则提供了其理论框架;
宇宙暗物质大尺度分布的精确测量、建立星系与宇宙暗物质分布之间的关系不仅是宇宙学参数精确测量的前提，而且是研究星系形成与演化的关键内容；
银河系和M３1等近邻星系的观测为星系形成提供高精度信息，而研究银河系的形成也需要在宇宙学结构形成的框架下来研究。
大规模的光谱巡天是研究这些重要科学问题的利器。
我国天文学家经过近十年的努力和准备，已经深度参与了和这两个重要的国际光谱巡天项目.为充分挖掘我国天文学家深度参与这两大巡天的科学研究潜力,充分发挥我国学者在相关领域的研究优势，需对暗物质、暗能量、中微子质量排序和测量、星系的形成理论、银河系形成等重大前沿问题开展合作攻关,取得一批重要的成果，为我国今后自主开展大型观测项目培养人才和队伍.
本项目依托和光谱巡天，以大样本高精度测量作为突破口，精确测量暗能量状态方程的时间演化、中微子质量、宇宙原初扰动场高斯性等宇宙学关键观测量，精度比当前研究提高约一个量级；
构建跨越百亿年的宇宙网络，体积比当前同类研究至少扩大10倍，系统探讨星系和大质量黑洞在宇宙网络中的形成机制和演化过程，为星系形成研究建立观测基础;
利用至少深2个星等的和银河系巡天,开展银河系潮汐流的起源分析，测量银河系的质量和暗物质空间分布，在宇宙结构框架下理解银河系的形成和集成历史。
（一）宇宙学关键物理量的精确测定。
基于和光谱红移巡天,精确测量重子声波振荡、红移畸变和星系成团性，建立其精确理论模型，从而精确测量暗能量状态方程和引力模型参数、区分宇宙学常数与动力学暗能量、检验广义相对论、测量中微子质量，探索超出标准宇宙学的新物理。
（二）构建跨越百亿年的宇宙网络。
系统分析、、等的观测选择效应,结合模拟巡天样本,构建相应的星系群表,实测中等红移处的星系-暗晕关联;
采用多种方法构建宇宙网络，进而分析不同宇宙网络中的星系成团、气体分布等特性；
重构中等红移处物质密度场,并与等巡天获得的星系、气体等观测数据进行比对研究。
（三）星系及其中央黑洞在宇宙网络中的成长历史。
利用和光谱红移巡天，并结合高精度成像数据,深入研究驱动星系演化的基本物理过程,以及不同过程在不同演化时期所扮演的角色；
全面理解环境和大尺度结构对星系的形成、演化和物理性质的影响；
测量星系和其中心大质量黑洞在宇宙学时标上的共同演化；
建立高度完备的中高红移星系大样本以深入理解早期星系的形成和演化及对宇宙再电离的影响。
（四）银河系星流和集成历史。
依托和巡天数据，对银河系的总体结构获得更全面和更精确的认识，特别是研究银河系整体演化框架之下的一些复杂和关键物理过程；
利用深度光谱巡天海量数据的优势，发现和寻找一些特殊天体和特殊结构,细致刻划银河系的三维空间结构、运动状态、物质组成、化学演化和暗物质分布.
三、申请注意事项
（一）申请书的附注说明选择“基于大规模光谱巡天的若干宇宙结构前沿问题研究"
。
（二）申请人申请的直接费用预算不得超过2０00万元/项（含2０00万元／项）。
（三）本项目由数理科学部负责受理。
5.“微结构材料中声子的调控及其在超导量子芯片中的应用”重大项目指南
近年来，基于声子能带、有效介质、能带拓扑等理论，人们发现了一系列新的声学效应,突破了传统材料的限制,对声场和声子的认识水平和调控能力达到了新的高度。
与经典物理声学和声学材料研究主要关注声场波动性不同，最新的进展已经深入到将声子作为一种准粒子元激发，研究声子的粒子间相互作用、量子相干、量子耦合和统计关联等特性。
本项目拟通过声微结构材料的能带设计和剪裁,实现对声子模式、拓扑态声场的操纵，并应用于声子超导量子芯片混合系统中。
研究探索“声子学”领域中新的物理规律，推动固态声子集成器件的发展，为量子信息领域提供新的器件原理和技术。
进一步为量子声子学、声子集成信息处理、声子逻辑计算、声精密测量、声子热输运和热管理等方面的应用开拓新的途径。
围绕声微结构材料,基于声子能带论和拓扑物理，揭示声场调控的新原理；
研究拓扑声子、手性声子、谷声子等新型声子态的输运和调控的理论和方法；
探索微结构材料对声子传输和声子超导人工原子相互作用的调控和操纵的新机制,构建基于声子的超导量子电路的混合系统,实现单声子量子态的操纵和测量，发展量子声子原型器件，探索可拓展超导量子计算的新途径。
（一）声子拓扑态实现机制的研究。
研究基于声微结构材料的拓扑声子、手性声子、谷声子等声子准粒子的构建和调控；
建立具有新自由度的声场输运和调控的相关理论;
发展拓扑声子学理论和实验.
（二）高频固态声子操纵机制的研究。
基于全固态构建和实现新的声子态和声场,设计和实现声子总线；
研究声子光子、声子激子、声子超导量子态的强耦合机制，为量子态的操纵和声子调控提供新原理和方法。
（三）超导量子芯片界面热传导的声子输运机制的研究。
实现对微结构材料热导率的有效调控，研制超导量子芯片的新型热管理原型器件;
进一步探索利用热调控降低量子态初始化的弛豫时间、提高量子态操纵能力的有效手段。
（四）声子超导量子态等人工原子的强耦合理论机制及实验实现的研究。
构建声子和超导量子电路的混合系统;
探索单声子量子态的操纵和测量;
探索基于量子声子态的量子信息处理以及构建量子声子器件的技术途径。
（一）申请书的附注说明选择“微结构材料中声子的调控及其在超导量子芯片中的应用”。
（二）申请人申请的直接费用预算不得超过2０00万元/项（含2000万元/项）。
（三）本项目由数理科学部负责受理.
６．“量子色动力学的相结构和新颖拓扑效应研究”重大项目指南
高能核物理的研究对象是量子色动力学（）的结构和物质状态。
欧美大国投巨资建设相对论重离子对撞机和实验终端,一个重要的目的是研究相结构以及探索宇宙早期的新物质形态：
夸克－胶子等离子体物质。
由夸克和胶子构成的夸克－胶子等离子体或夸克物质是最深层次的物质状态。
相对论重离子碰撞是在实验室产生这种新物质形态的唯一可能方法。
已发现了夸克物质的许多信号，但实验结果表明,产生的新物态很可能不是人们预计的弱耦合态，而是一种强耦合夸克物质。
强耦合物态一直是人类面临的难题。
研究相对论重离子碰撞与夸克物质对于探索相结构和强耦合物态的性质都有重要的作用,对于提升我国的物质科学研究水平有深远的意义。
业已开始运行的欧洲大型强子对撞机的一个重要物理目标就是要重现宇宙大爆炸的物理条件,产生高温夸克胶子等离子体。
另一方面,高重子数密度的核物质研究也是德国大科学装置和中国大科学装置―强流重离子加速器（）的重要物理目标。
我国在高温高密强相互作用物态与相变领域已有一支国际水平的理论与实验研究队伍，特别是对探测器的升级、反物质物理研究方面取得了国际瞩目的成果。
本项目汇集我国在相对论重离子碰撞研究领域的实验与理论科学家,在从高密到高温的广阔相变区域，利用重离子对撞机的实验数据进行系统深入地研究,并对、和等装置做些强相互作用物理预研，为探索相结构、研究夸克物质的相变与临界信号以及新颖手征拓扑效应等做出国际一流的贡献.
强相互作用作为一种基本作用力,对它的深入理解还有待更多实验观测。
近来,新的格点计算表明在核物质相图中存在着相变临界终点,对它的实验确认具有十分重要的意义，同时新的理论发展说明在极端相对论重离子碰撞产生了迄今最强的磁场，从而使得研究夸克的手征反常效应成为可能。
本项目拟通过实验与理论的共同努力,寻找到敏感于相变的临界点的实验观测量,获得临界点的信息，研究相结构及其性质.寻找敏感于手征效应的实验探针，从实验上确认是否存在手征电磁效应等新颖的物理现象。
在更广的能区和快度范围，研究的整体极化效应，并确认其物理起源。
在相对论重离子碰撞和新物质形态的研究领域做出国际一流的工作，提升我国的核物理实验技术水平,为在我国进行中高能核物理实验储备技术和人才.
（一）临界点和状态方程。
从实验和理论上，依赖敏感于临界点的实验探针，通过对—的第二期能量扫描实验数据的系统分析，确定在高密度时的相边界，特别是寻找临界点。
研究在广泛的能量扫描区间和的相对论重离子碰撞实验中产生的高温夸克胶子等离子体性质、状态方程、末态粒子的关联和涨落。
为国内冷却储存环（）的外靶（）实验和未来强流重离子加速器（）的重离子实验做物理储备。
（二）重味和奇异粒子产生。
从实验和理论上，研究重夸克偶素态的产额、动量分布和高激发态的产额。
在—二期能量扫描实验和实验中测量多奇异性粒子、超氚核和氦3随着能量的依赖关系,寻找相变积极信号。
测量重味和奇异夸克的相关物理量，认识相对论重离子碰撞早期物质的性质和作用演化规律。
（三）介质极化和手征涡流效应。
从实验和理论上，研究超大角动量和超强磁场下的介质的极化行为和手征涡流效应。
理论上,通过发展部分子输运模型与手征输运理论等，研究产生时的各种手征涡流效应及建议实验可观测量。
实验上，通过二期—能量扫描实验，高精度地测量正反超子的极化和快度分布、矢量介子的自旋排列等，深入研究介质涡旋机制和超子极化的物理起源。
（四）手征效应研究.
从实验和理论上,研究超强磁场下夸克的手征效应.理论上，通过含手征信息的部分子输运模型等研究手征费米子在产生时的各种效应,并探讨在实验中的实现方案，给出定量模拟。
实验上,通过理论的指导进行各种探索。
-二期的能量扫描实验以及同质异位素核的碰撞,这将非常有利于寻找这种手征磁效应。
三、注意事项
（一）申请书的附注说明选择“量子色动力学的相结构和新颖拓扑效应研究"
（二）申请人申请的直接费用预算不超过２0０0万元／项（含2０0０万元／项）。
（三）本项目由数理科学部负责受理。
7.“新型稀土有机配合物的成键及反应性”重大项目指南
稀土离子具有特殊的电子组态和强的酸性，显示出有别于其它过渡金属独特的性质。
新型稀土有机配合物的合成及性能研究对于发现新反应、推动合成化学的发展具有重要意义.由于稀土离子半径大、配位数不固定以及配位构型不确定，实现稀土有机配合物的稳定性、反应性和选择性调控极具挑战。
本项目拟围绕稀土离子的特性,合成新型的稀土有机配合物,研究配体对稀土有机配合物的稳定性、反应性及选择性的调控机制和规律，发现稀土有机配合物新反应和新催化功能,以推动我国稀土有机化学的发展，提升在该领域的国际引领能力，为我国化学工业的发展提供基础支持。
针对稀土离子的特性和研究的挑战性，从新型稀土有机配合物合成、结构、反应性及催化功能入手，揭示配合物中稀土金属离子成键规律和强酸性本质，开拓稀土有机配合物的新反应以及在水相和接力催化等中的新催化模式，实现新型稀土有机配合物从创制到应用的突破。
通过项目的实施，形成一支国际上有重要影响的研究队伍，提升我国相关领域的原创和引领能力.
（一）稀土有机配合物的成键性。
针对稀土离子特性,开展新型稀土—主族元素双键配合物、稀土有机杂环配合物等的合成研究.通过多齿配体的设计与调控,增强与稀土离子的适配性,合成具有新型化学键及结构的稀土有机配合物;
结合理论化学研究,揭示稀土有机配合物的成键规律及稳定性调控的关键因素,为稀土有机配合物新反应与新活化模式的发现提供理论指导.
（二）稀土有机配合物的反应性。
基于稀土有机配合物的强酸性及化学键的离子性特征，研究稀土有机配合物的新型氧化还原反应、ϭ—键复分解反应、插入反应；
研究稀土有机配合物活化氮气、单质磷、元素-氢等物质方面的性能;
揭示反应和选择性规律，发展稀土有机配合物的新基元反应及调控手段。
（三）稀土有机配合物的催化反应。
基于稀土有机配合物的活化特性,研究主族/过渡金属与稀土有机配合物的协同催化、接力催化,稀土有机配合物在水溶液中的高效、绿色催化反应等,揭示稀土离子半径与价态对催化反应的调控规律，发现新催化反应和活化模式，发展具有重要应用前景的药物中间体和聚合物的稀土配合物催化体系。
（一）申请书的附注说明选择“新型稀土有机配合物的成键及反应性"
（二）申请人申请的直接费用预算不得超过2000万元／项（含20００万元/项）。
（三）本项目由化学科学部负责受理.
8.“共价与非共价键协同的可控超分子聚合体系”重大项目指南
超分子聚合物是由构筑单元通过分子间非共价键形成的一类新型聚合物，其融合了超分子与高分子的优势，成为化学与材料领域的一个重要研究方向。
非共价键独特的动态可逆性,赋予了超分子聚合物对外界刺激如光、电和化学物质的敏感响应性,以及自适应和自修复等功能。
本项目拟围绕超分子聚合物中共价和非共价键的协同作用规律与调控等关键科学问题，建立新的制备技术和表征方法，在智能超分子聚合物材料方面取得一系列重要影响和具有我国自主知识产权的成果.
针对
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