2019年度国家自然科学奖提名公示材料
2019年国家自然科学奖项目提名公示内容
2019年国家自然科学奖项目提名公示内容一、项目名称单分子相互作用的方法学研究和应用二、提名意见（适用于提名专家）三、项目简介研究分子间相互作用是分子科学领域的核心内容，是认识各种生化反应和生命过程的分子机制、研制新型材料与药物、以及发展疾病诊疗新技术的基础。
由于分子间作用往往是一个在纳米尺度上的动态、可逆的弱相互作用过程，发展高时空分辨的单分子研究方法，揭示被系综研究平均化所掩盖的分子特性，是阐明分子间相互作用本质和规律的关键。
本项目针对分子间相互作用研究中需解决的三个基本科学问题：即单对分子特异识别的作用力基础、多分子组装体系的分子协同作用机制和复杂生物体系的分子间动态相互作用规律，系统地发展了基于扫描探针显微镜及其与荧光显微成像联用的单分子分析表证新方法，取得系列重要成果。
1．建立了定量表征单对DNA/蛋白质相互作用强度的AFM单分子力谱法，揭示了核酸适体与靶蛋白特异识别的作用力基础。
通过测定单对核酸适体和蛋白质分子间非共价键断键力，发现化学抗体核酸适体和靶蛋白相互作用力可强于天然抗体与靶蛋白相互作用力，为核酸适体作为新型分子识别探针在生化分析中的广泛应用提供了理论依据；在此基础上，发展了基于核酸适体的血清中疾病相关生物分子免标记检测新方法，促进了核酸适体分析化学的发展。
2.通过对分子组装体系中分子间协同相互作用的高分辨STM研究，提出了调控表界面功能分子形成可控均一组装结构的新方法。
揭示了利用多氢键效应由非手性分子组装产生单一的表面手性及其手性传递、放大的分子机制，发现手性组装过程“多数原理”；通过调控动态共价键的热力学平衡及形成动力学过程，实现了稳定均一的二维分子纳米结构的构筑；在研究手性识别分离、纳米生物传感等方面具有重要意义。
3.发展了多参数表征活细胞中单分子动态相互作用的单分子荧光成像及其与AFM联用新技术，发现细胞膜上转化生长因子受体结构的动态变化、以及单体形成二聚体激活的信号转导新模式。
2019 年度国家科学技术奖自然科学奖提名公示内容
3）Nature 的 Asia Materials 的〈research highlight〉栏目以“Carbon cubes” 为题用一个版面对该项目新型碳纳米结构的工作进行了评述：“这种碳纳米结构 是第一次被观测到”、“发光特性使得这些纳米碳方块在兰-紫色纳米发光器件中 有着巨大的潜在应用”（附件：其它 2）；国际著名光学材料学家国际 Otto-Schott 奖和美国陶瓷学会 G. W. Morey 奖获得者浙江大学“长江”“杰青”邱建荣教授 在 Nanoscale 中 评 价 ：“ 杨 研 究 组 在 新 型 碳 纳 米 结 构 领 域 做 出 了 先 驱 性 （pioneering）的贡献，他们通过液相激光熔蚀技术合成多种碳纳米结构，并提 出了相应的合成机理”（代表引文 3）。
2019年国家自然科学奖提名公示
2019年国家自然科学奖提名公示一、项目名称低维量子结构的物性调控及其原理性应用二、提名者：中国科学院提名意见：该项目围绕功能纳米量子结构的组装与物性调控开展了深入系统的研究，取得了一系列在国际上有较大影响力的原创性基础研究成果。
在结构组装及生长机制方面，通过改变功能分子末端官能团等手段在固体表面实现了纳米结构的可控组装，发展了一种被广泛应用的单一溶剂中制备单分散贵金属及合金纳米粒子的组装方法等。
相关成果对三维有序组装和纳米功能器件的构造具有重要的参考价值和指导意义。
在物性调控方面，首次通过改变功能分子吸附位置实现了单分子自旋量子态的可控调制，首次在金表面上构造了具有固定偏心轴的单个分子转子，实现了大面积有序阵列的组装，利用单分子自旋可逆“开关”的近藤效应，首次实现了对单个自旋量子态的可逆控制等。
相关研究成果引起了国际同行的广泛关注，被选为Physical Review Letters 的“Editors'Suggestions”，美国物理学会Physics、英国物理学会PhysicsWorld、英国皇家化学会、Nature-Asia和Nature China等进行了亮点报道，称相关工作是“实用的单分子转子、单分子发电机／无线电辐射器构造组装的重要研究”和“原理上证实了实用化单分子器件的构造”等。
8篇代表性论文被SCI 他引867次。
该项目的一系列相关成果得到了国内外同行专家的高度认可与积极评价，具有重要科学价值。
推荐材料属实，符合推荐要求。
同意推荐该项目为国家自然科学奖二等奖。
三、项目简介低维纳米量子结构的可控制备、物性调控及其原理性应用是凝聚态物理领域前沿研究的重要方向。
该项目主要是在单个原子或单个分子层次上直接“观察”纳米量子结构，结合理论计算深入理解其组装机制，进而实现对其结构与物理性质（如自旋特性）的调控，追求功能化，为在未来功能器件中的原理性应用奠定基础。
该项目的主要研究内容包括功能纳米量子结构的组装及机制和功能纳米量子结构的物性调控及其原理性应用两个方面。
2019年国家科学技术奖提名项目公示内容(自然科学奖)
附件：2019年国家科学技术奖提名项目公示内容（自然科学奖）项目名称: 海洋天然气水合物分解演化理论与调控方法提名者:谈和平，哈尔滨工业大学，教授，工程热物理一、提名意见二、项目简介（限1页）天然气水合物是最具开采价值的新型清洁能源，我国南海储量达800亿吨油当量，是我国石油与天然气已探明储量的总和，实现天然气水合物资源开发是我国重大战略需求。
天然气水合物开发过程存在水合物分解相变复杂、热质传递困难、储层胶结强度弱化显著等问题，导致水合物分解产气效率低、持续性差，甚至引起储层失稳等重大安全风险，因此实现其安全高效开采是世界性难题。
该项目在国家自然基金重点项目、973计划、国家科技重大专项等项目支持下，针对水合物分解多孔介质内复杂相态转化理论、含相变过程多相多组分运移机制、储层胶结强度弱化及其与海底结构物（井筒、桩基础等）相互作用机理等关键科学问题，开展了十余年的研究，取得了以下主要突破和科学发现：1. 发现了海洋天然气水合物分解相态转化-多相渗流-胶结弱化规律，建立了水合物分解运移与储层变形演化理论。
建立了海洋多组分体系水合物相平衡方程，突破了传统热力学模型的理论局限；首次发现了水合物分解亚稳态纳米气泡富集现象，认识了分解过程水合物再生成逆反应的内在本质；发现了微孔隙内水合物赋存形态转化特性，提出了水合物相变多相渗流模型，构建了水合物分解气、水运移理论框架；发现了水合物储层粘聚力随水合物分解的衰减规律，揭示了水合物储层变形过程中胶结结构的演化机制。
2. 揭示了海洋天然气水合物分解驱动与失稳机理，提出了水合物分解强化与储层安全调控方法。
发现了天然气水合物分解存在压差驱动-显热主导-传热控制表观动力学演化三历程，提出了压-热联调强化水合物分解方法；首次发现了二氧化碳水合物具有更高的抗变形能力，创造性地提出注二氧化碳强化储层结构强度方法；建立了水合物储层与结构物相互作用模型，确定了水合物分解对海底结构物的影响边界。
2019国家自然科学奖提名公示材料
项目简介
基于编码微载体的液相芯片能高效、并行检测多种生物分子的相互 作用，且使用灵活、重复性好，在重大传染病的快速诊断，肿瘤与心脑 血管疾病早期诊断等许多方面有着十分广泛的应用。对于液相芯片，流 动编码载体的编码方法、检测技术和批量制备等是研究的重点和芯片应 用的瓶颈。该研究在国家自然科学基金等资助下，围绕上述难题，利用 光子晶体独特的光学和结构特性，提出并系统研究了“自组装光子晶体 液相芯片” ，主要科学发现如下： 1、在光子晶体微载体编码设计方面，发现了球形自组装光子晶体特征反 射峰不随检测角度变化的特性，揭示了这一光学效应的形成机制和规律。 据此提出并实现了球形光子晶体编码液相生物芯片的构想，解决了光子 晶体微载体解码时出现错码的关键问题。该编码方式已成为国际上液相 生物芯片的一种代表性的编码。相关成果获日内瓦国际发明博览会特别 金奖并实现专利转让。 2、在基于微载体的非标记检测方面，发现了分级耦合和协同放大效应可 增强环境响应型光子晶体的光学特性变化。据此发展了生物分子调控的 光子晶体材料并用于构建液相生物芯片编码载体，实现了将光子晶体的 光学特性同时用于编码和传感。这一方案使液相生物芯片的非标记生物 检测成为可能。Nature Photonics 在其“Out of the lab”专栏中对该 研究进行了专门报道。 3. 在微载体制备方面，发展了基于三维协流式液滴控制技术的限域自组 装方法，发现通过界面能和流体动力学控制，可实现液滴形貌和组合的 控制。该发现被用于构建具有磁分离功能和多信号联合编码的微载体。 该项研究在确立微载体批量稳定制备方法的同时，解决了微载体在高通 量编码和分离检测中的难题。所研发的液滴控制技术还在中国工程物理 研究院得到应用。 4、在微载体有序结构控制方面，发现了不同种类单分散胶体粒子共组装 形成有序结构的规律，突破了自组装制备有序结构必须使用同种单分散 粒子的传统观念。在限域共组装时通过不同种类粒子粒径和比例关系的 调控实现了结构参数可控的蛋白石和反蛋白石结构光子晶体微载体的制 备。提高了微载体的光学编码质量、拓展了可用于微载体构建的材料种 类。 该项目共发表 SCI 论文 117 篇，在国际会议做大会报告／特邀报告 29 次。论文中影响因子大于 10 的有 25 篇，影响因子大于 5 的占 61 篇。 8 篇代表作被正面他引 1147 次，其中 SCI 他引 874 次，他引论文源自 Science、Nature Materials、Nature Photonics 等权威杂志。研究成果 多次被 Nature China、NPG Asia Materials、Science News 等学术媒体 报道。因该研究所产生的国际影响，项目组被国际权威杂志 Accounts of Chemical Research、Chemical Society Reviews 等邀请撰写了 7 篇相关 综述论文。同时，该项目获授权发明专利 21 项，其中 6 项实现转让。该 研究开发的液相芯片及检测方法被三甲医院及研究机构用于肿瘤等疾病 的分子诊断。研究成果获 2010 年度教育部自然科学一等奖。片技术及其生物医学应用方面 做出突出贡献， 8 篇代表作被包括多国院士及权威学者在 Science 等权威 杂志正面他引 1147 次（SCI 他引 874 次）(附件 3)。 1、光子晶体微载体编码设计（旁证材料：代表性引文 1、2、3，研 究亮点报道 1 次，2010 年教育部自然科学一等奖，2014 年日内瓦国际发 明金奖，6 项相关专利转让 752.2 万元【附件 2.1、2.2、2.3、6.1、6.2、 6.3、6.4、6.5、6.6】 ） “自组装光子晶体编码载体”系列工作的 3 篇代表性论文被国际重 要 SCI 期刊正面他引 504 次。美国三院院士、哈佛大学 George M. Whitesides 教授、液相生物芯片领域权威专家 MIT 教授 Patrick Doyle 将该项目开发的光子晶体编码微球液相芯片作为多元检测的一种代表性 方法（附件 6.1） 。全球生物芯片市场领导者 Illumina 公司首席科学家 David R. Walt 教授在将该项目提出的光子晶体编码方法和 Illumina 公 司的编码方法并列为重要的编码方法（代表性引文 1） 。美国国立卫生研 究院分子影像与纳米医学实验室主任、医学与生物工程院院士、 Theranostics 杂志创刊主编 Xiaoyuan Chen 教授在 Chemical Society Reviews（代表性引文 2）论文中评述“顾忠泽在光子晶体微球悬浮阵列 方面做了非常全面的工作” ， 同时特别指出 “ （传统的平面光子晶体编 码微载体）解码过程要求各向异性二维微载体正确分散和定向是很难实 现的。然而这个问题可以通过使用各向同性的 3D 光子晶体微球来解 决。 ” ，该项目的工作“解决了二维微载体的适当分散和正确定向难题” 。 英国皇家工程院院士、皇家化学会会士、剑桥大学生物技术研究所主任 Christopher R. Lowe 教授在其发表的 Chemical Reviews（代表性引文 3） 论文中评述认为“光学传感技术在生物技术领域有着举足轻重的地位， 特别是具有传感功能的光子晶体材料，有望在医学诊断中发挥重要角 色” 。该项目成果还受到跨领域专家的认可，肿瘤学和血液学权威综述刊 物 Critical Reviews in Oncology/Hematology 中将该技术列为最主流 的液相生物芯片技术之一（附件 6.2） 。 该研究获 2010 年教育部自然科学一等奖（附件 6.3） ，2014 年日内 瓦国际发明展特别金奖 （附件 6.4） 。 6 项专利转让 752.2 万元 （附件 6.5） 。 该液相芯片技术成为东南大学附属中大医院等三甲医院临床肿瘤标志物 检测、肿瘤耐药基因筛选以及心血管疾病标志物检测等的重要手段（附 件 6.6） 。 2、基于微载体的的非标记多元检测（旁证材料：代表性引文 4、5、 6【附件 2.4、2.5、2.6】 ） 基于微载体的的非标记多元检测研究成果被包括美国三院院士 Naomi J. Halas 教授、GE 全球研究首席科学家 Radislav Potyrailo、德 国维尔茨堡大学医学功能材料系主任 Juergen Groll 教授、英国皇家学 会会士 Hywel Morgan 教授等正面引用 340 次，并作为光子晶体用于非标 记检测的典型案例给予重点评述。美国工程院院士、生物传感器领域泰 斗 Anthony P. F. Turner 教授在 Advanced Functional Materials 论文 中评述该工作： “令人印象非常深刻，通过对光子晶体印迹材料深入的研 究，彰显出其在生物分析领域的应用价值” （代表性引文 4） 。加州大学 Yadong Yin 教授在 Angewandte Chemie International Edition 论文中
2019年国家自然科学奖提名公示
2019年国家自然科学奖提名公示项目名称 高维图像类脑化语义信息提取理论与方法提 名 者 工业和信息化部提名意见该项目围绕高维图像类脑化语义信息提取展开研究，是国际学术前沿和国家战略需求中的重大科学问题，取得了具有重要创新性和理论价值的基础研究成果。
受大脑基于部件的认知过程启发，提出了一套语义可解释鉴别化紧致特征提取理论和方法，达到了认知可解释和特征可鉴别的统一。
受大脑协同思维的启发，提出了基于时空协同和内部协同的图像协同处理架构，显著提升了图像识别的准确率。
受大脑演化认知特性启发，提出了基于演化表达的图像信息描述理论和方法，突破了手工设计描述子的局限。
该项目的研究成果得到了中国、美国、英国、加拿大等国院士和IEEE/ACM/OSA/SPIE/IAPR/AAAS Fellow等国际同行的高度认可。
有力推动了本学科及相关学科的发展。
符合国家科学技术奖的推荐条件。
提名该项目为国家自然科学奖二等奖。
项目简介针对语义丰富的高维图像信号，借鉴和发展脑科学、认知科学的成果，对高维图像进行类脑化处理是减少和消除语义鸿沟重大问题的关键，代表了当前信息领域的发展方向之一。
本项目以类脑化处理为手段，建立了语义可解释、协同认知、演化表达三个方面的高维图像语义信息提取理论和方法。
取得了如下科学发现：1.受大脑基于部件的认知过程启发，提出了同时提取隐藏语义和保持内在流形结构的非负矩阵分解理论框架，并进一步将其发展为流形正则化稀疏非负矩阵分解方法并应用到高光谱图像处理和恢复中，解决了非负矩阵分解可解释性强但鉴别能力弱的难题。
还提出了确定性列矩阵分解子空间学习方法。
形成了一套可解释鉴别化语义特征提取理论和方法，一定程度上达到了认知可解释和特征可鉴别的统一。
2.受大脑协同思维的启发，提出了图像及视频的协同处理框架：针对视频内容识别，提出了时空拉普拉斯金字塔协同编码机制，能够同时捕获结构信息和运动信息，克服了传统方法误配准问题。
2019年国家自然科学奖项目提名公示内容
2019年国家自然科学奖项目提名公示内容一、项目名称：光功能共轭聚合物设计、合成及生物应用的基础研究二、提名单位意见：该项目围绕重大疾病早期、高灵敏诊断与治疗领域中的关键科学问题，在分子水平上对共轭聚合物的设计、荧光信号放大性能及其生物应用展开了系列研究，在以下方面取得了重要创新性的研究成果：设计合成了一系列新型水溶性共轭聚合物材料，阐明了它们的分子结构、聚集态与光物理性质的关系，通过高效荧光共振能量转移机制发展了生物识别与传感新方法，率先实现了重大疾病相关的基因、蛋白质高灵敏检测并获得与肿瘤的关联性信息，首次通过逐步判别分析和累积检测分析方法，分析了中国人群结肠癌七种相关基因的DNA甲基化水平，临床实验结果表明结肠癌诊断准确率大于80％；首次构建了可逆抗生素超分子组装体系，提出了共轭聚合物高效抗菌的新策略。
该项目研究特色鲜明，系统、深入地研究了分子基元设计合成、光物理性能与传感机理及其在重大疾病诊断与治疗中的应用。
该项目研究在国际上获得了广泛关注和高度评价，将共轭聚合物的设计及其在生物领域应用的基础研究推向了一个新的层次。
提名该项目为国家自然科学奖二等奖。
三、项目简介（限1页，不超过1200字）：发展重大疾病的早期、高灵敏诊断与治疗新技术对提高国民健康具有重大意义。
分子层次上标志物（如DNA和蛋白质）的检测可以实现疾病的早期预警及诊断，但检测中由于生物探针分子与大多数的目标生物分子结合后其光学信号或电子特性不会发生显著变化，因此，如何理解和认识具有信号放大功能的分子体系，并将其作为信号传导基元把生物分子结合事件的信息转化为可测量的光信号，这是该领域的核心科学问题。
在分子水平上正确理解分子材料中的基本物理化学过程，设计发展光学功能化学分子及其光学检测体系是推动该领域获得突破性进展的关键。
该项目以共轭聚合物为研究对象，利用其独特的电子共轭结构与光学信号放大特性，建立和发展了快速、简便的生物识别与检测方法，在分子与细胞水平实现了重大疾病相关的基因、蛋白质的高灵敏检测并获得与肿瘤的关联性信息；通过设计高效抗菌新体系，实现了共轭聚合物在疾病治疗中的新应用。
2019国家自然科学奖提名项目公示
2019年度国家自然科学奖提名项目公示项目名称涉水边坡稳定性分析及区域滑坡敏感性测评的整体方法提名单位中国岩石力学与工程学会提名意见：针对降雨和库水位变动引起的边坡（高坝）稳定性分析、区域内的滑坡敏感性测评展开研究，主要创新点如下：1. 建立了边坡地下水渗流的Signorni型变分不等式模型。
该模型消除了出渗点的奇异性，非线性弱于其他变分不等式，其适定性已被澳大利亚等国的数学家所论证，并已在水利、堤防和港口建设中取得应用。
2. 发现并证明了适用于岩土类材料的Phi-Nu不等式，已在边坡稳定性分析中取得了广泛应用，并被一些大型商用软件（如Abaqus）所采纳。
3. 提出了边坡稳定性分析的整体方法，实现了三维稳定性分析的严格极限平衡法，解决了解的不收敛问题。
基于Logistic回归分析，揭示了年概率暴雨条件下滑坡发生概率的空间分布特征，据此可对区域内的滑坡敏感性做出测评。
研究始于1996年香港政府RGC项目：自然边坡失稳与泥石流机制；2002年研究领域扩展至三峡库区边坡和高坝稳定性分析，并陆续获得了包括国家杰出青年基金在内的多个自然科学基金和部门基金的资助。
八篇代表性论文SCI严格他引984次，其中一篇获2015年Elsevier最佳论文奖；相关论文81篇，SCI严格他引2830次，其中一篇中文期刊论文CNKI严格他引744次。
部分成果于2008年获中国岩石力学与工程学会首个自然科学一等奖。
提名该项目为国家自然科学奖二等奖。
项目简介采用确定性分析和概率统计方法，针对与降雨/库水位变动有关的边坡（高坝）稳定性分析和区域内滑坡敏感性测评展开研究。
主要科学发现如下：1. 建立了边坡地下水渗流的Signorni型变分不等式模型，该模型消除了自由面出渗点的奇异性，非线性弱于其他变分不等式；基于该不等式的有限元法可在固定网格上求解无压渗流场，其适定性和良好的数值特性已被Monash大学数学家Alnashri和Droniou发表在数值分析顶尖刊物上的论文详细论证。
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对照国家自然科学奖授奖条件，我部决定提名该项目为2019年度国家自然科学奖二等奖。
项目简介
基于编码微载体的液相芯片能高效、并行检测多种生物分子的相互作用，且使用灵活、重复性好，在重大传染病的快速诊断，肿瘤与心脑血管疾病早期诊断等许多方面有着十分广泛的应用是研究的重点和芯片应用的瓶颈。该研究在国家自然科学基金等资助下，围绕上述难题，利用光子晶体独特的光学和结构特性，提出并系统研究了“自组装光子晶体液相芯片”，主要科学发现如下：
1、在光子晶体微载体编码设计方面，发现了球形自组装光子晶体特征反射峰不随检测角度变化的特性，揭示了这一光学效应的形成机制和规律。据此提出并实现了球形光子晶体编码液相生物芯片的构想，解决了光子晶体微载体解码时出现错码的关键问题。该编码方式已成为国际上液相生物芯片的一种代表性的编码。相关成果获日内瓦国际发明博览会特别金奖并实现专利转让。
4、在微载体有序结构控制方面，发现了不同种类单分散胶体粒子共组装形成有序结构的规律，突破了自组装制备有序结构必须使用同种单分散粒子的传统观念。在限域共组装时通过不同种类粒子粒径和比例关系的调控实现了结构参数可控的蛋白石和反蛋白石结构光子晶体微载体的制备。提高了微载体的光学编码质量、拓展了可用于微载体构建的材料种类。
该项目共发表SCI论文117篇，在国际会议做大会报告／特邀报告29次。论文中影响因子大于10的有25篇，影响因子大于5的占61篇。8篇代表作被正面他引1147次，其中SCI他引874次，他引论文源自Science、Nature Materials、Nature Photonics等权威杂志。研究成果多次被Nature China、NPG Asia Materials、Science News等学术媒体报道。因该研究所产生的国际影响，项目组被国际权威杂志Accounts of Chemical Research、Chemical Society Reviews等邀请撰写了7篇相关综述论文。同时，该项目获授权发明专利21项，其中6项实现转让。该研究开发的液相芯片及检测方法被三甲医院及研究机构用于肿瘤等疾病的分子诊断。研究成果获2010年度教育部自然科学一等奖。
客观评价
该项目在自组装光子晶体液相生物芯片技术及其生物医学应用方面做出突出贡献，8篇代表作被包括多国院士及权威学者在Science等权威杂志正面他引1147次（SCI他引874次）(附件3)。
1、光子晶体微载体编码设计（旁证材料：代表性引文1、2、3，研究亮点报道1次，2010年教育部自然科学一等奖，2014年日内瓦国际发明金奖，6项相关专利转让752.2万元【附件2.1、2.2、2.3、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6】）
3.在微载体制备方面，发展了基于三维协流式液滴控制技术的限域自组装方法，发现通过界面能和流体动力学控制，可实现液滴形貌和组合的控制。该发现被用于构建具有磁分离功能和多信号联合编码的微载体。该项研究在确立微载体批量稳定制备方法的同时，解决了微载体在高通量编码和分离检测中的难题。所研发的液滴控制技术还在中国工程物理研究院得到应用。
2019年度国家自然科学奖提名公示材料
项目名称
自组装光子晶体液相芯片及其生物医学分析应用研究
提名单位
教育部
提名意见
（不超过600字）
该项目以光子晶体独特的光学和结构特性为基础，深入研究了“光子晶体液相芯片”，发现了球形自组装光子晶体的特征反射峰具有检测角度无关性及分级耦合和协同放大效应增强光子晶体环境响应的特性，据此提出并实现了球形光子晶体编码液相生物芯片的构想，并通过发展自组装、可控组装和限域组装等手段，开发了一系列形貌和构建材料组合可控的新型光子晶体微载体。相关研究解决了液相芯片研究中流动编码载体的编码方法、检测技术和规模制造等瓶颈问题，在国内外产生了广泛的影响，开发的液相芯片及检测方法被多家医院及研究机构用于肿瘤等疾病的分子诊断。本项目8篇代表作被Science、Nature Materials、Nature Photonics等权威杂志正面他引1147次，其中SCI他引874次。因本研究所产生的国际影响，项目组受到国际权威杂志Accounts of Chemical Research、Chemical Society Reviews等邀请撰写了7篇相关综述论文。同时，本项目获授权发明专利21项，其中6项实现转让。本研究开发的液相芯片及检测方法被多家医院及研究机构用于肿瘤等疾病的分子诊断。研究成果获2010年度教育部自然科学一等奖和日内瓦国际发明博览会特别金奖。
2、在基于微载体的非标记检测方面，发现了分级耦合和协同放大效应可增强环境响应型光子晶体的光学特性变化。据此发展了生物分子调控的光子晶体材料并用于构建液相生物芯片编码载体，实现了将光子晶体的光学特性同时用于编码和传感。这一方案使液相生物芯片的非标记生物检测成为可能。Nature Photonics在其“Out of the lab”专栏中对该研究进行了专门报道。