（节选）

本文由中国科学院国家科学图书馆黄矛研究员撰写。作者以美国科学信息研究所（ISI）出版的双月刊《科学观察》（Science Watch）所提供的科学引文统计数据为基础，重点介绍了一年来国际上物理学、化学、生物学、医学四大学科中最受人们关注和最新出现的前沿热门课题，其相关论文的引用频次均曾进入或多次进入这一时期6次公布的前10名排行榜。与以往的情况相比既有相似又有区别，主导这四大领域前沿的最热门分支是物理学中的天文学和单原子石墨薄片，化学中的纳米科学技术、固态多孔材料以及催化与反应，生物学中有关T细胞和基因的研究，医学中的癌症、糖尿病和心血管疾病。

1．物理学

在过去一年的物理学热门课题中，有关天文学的研究再一次占据了绝对的主导地位，在6次前10名的排行榜中几乎占总出现次数的一半，研究重点还是围绕着宇宙论和天体演化，其中，关于几项重大的巡天性观测的报道在热门论文中出现最频繁，这包括斯隆数字巡天、二微米全天空巡天以及超新星遗迹巡天。这一时期，天文学领域新出现的一个极其引人注目的热门课题就是美国航空航天局的“深度撞击”研究任务，其主要宗旨在于深入到彗星的完全未知的性质的领域。

天文学领域的另一个备受关注的前沿课题就是威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）头3年的观测结果，其有关论文在这一时期物理学热门课题前10名排行榜中连续3次雄居榜首。论文中的结果标志着这项为时6年的观测计划的中期阶段的成就，它已经显著地改进了对6个关键宇宙学参数的测量，并提供了有利于一个标准的宇宙学模型的无懈可击的证据。通过将WMAP与其它测量结合，有可能对宇宙的几何形状、暗能量的本性以及最终变为产生星系的引力浪潮的原始波纹的生成机制提供重要的限定。

半导体量子点中受控自旋的研究也是物理学热门论文前10名排行榜中多次出现的课题。半导体中自旋的电控制可说是一项突破性的进展，它可能为量子计算的实现铺平道路。

物理学领域的其它热门课题还包括石墨薄片的特性、聚合物光电池、高能粒子物理、VIM法解非线性方程、欧洲热浪对生态系统的影响等。

2.化 学

化学领域的前沿热门课题与前几年相比没有显得那么分散，有关的分支领域主要集中在纳米材料和纳米技术及其应用、固态多孔材料、离子液体的性质、催化作用和反应。与纳米科技有关的研究成果的报导在6次热门论文前10名排行榜中几乎占总出现次数的40%。前一阶段频繁出现在化学热门课题前10名排行榜中的一篇题为“用染料敏化氧化锌纳米线以提高光电池效率”的论文，在这一时期终于登上了排行榜之首。染料敏化的光电池的商业潜力是巨大的，下一步是要借助增加纳米线的表面积来提高这种电池的效率，最好的办法可能是吸收更高密度的染料分子。

金纳米材料的各种应用是这一时期多次出现的热门课题。金元素在通常状态下是不活泼的，但纳米结构的金，如金纳米颗粒和金纳米棒则具有特殊的活泼性，从而具有相应的特殊用途。例如，科学家发现可以将金纳米棒的光学性质与光热性质结合起来用于癌症的诊断和治疗。金纳米颗粒则可用作催化剂。此外，由低核苷酸改性的金纳米颗粒也可以用来进行细胞内基因的调控，故具有生物医学的应用前景。

对离子液体的性质和结构的研究是这一时期化学领域另一个频繁出现的新的热门课题，一度曾有4篇相关的论文同时进入前10名排行榜，其中有一篇还跃居榜首。化学家发现了许多离子液体的新特性，其中最令人惊讶的是，离子液体居然也具有挥发性，它们可以蒸发，可以蒸馏，这一发现推翻了离子液体不可能有可测量的蒸汽压这一普遍承认的信念。这一新发现从基础科学的角度看，打开了研究离子液体在气相状态下的行为的大门；从特殊应用的角度看，可将离子液体的回收与纯化应用于高级复合材料、医药以及生物医学产品等方面。从长远来看，由离子组成的溶剂不仅能为化学，而且能为物理学甚至生物学带来大的变革，也能在可持续、无污染的化工领域中发挥积极作用。

化学领域的其它热门课题还包括密度函数的设计、过氧化氢的直接合成、掺氮二氧化钛的光活性、液晶半导体聚合物、分子电子存储器等

3. 生 物 学

有关基因的研究与以往几年一样在生物学前沿热门课题中依然占据着显著的地位，在6次前10名排行榜中出现的总次数约占三分之一。但这一时期的不同之处表现在对T细胞的研究课题在热门论文中出现得最频繁，其中最为突出的是关于T辅助细胞和T调控细胞的研究论文，它们在生物学热门论文前10名排行榜中每次平均出现3次以上，最后连续占据着榜首的地位。科学家发现，一般的T细胞如何能转变为Treg或Th17细胞，而究竟转变为哪种细胞取决于T细胞分化被引发时的具体条件。

这一时期新出现的另一个关于T细胞的生物学热门课题就是慢性病毒感染中CD8 T 细胞功能恢复的途径。由于发现了对T细胞能力丧失的基本原理，将有助于找到一条治疗途径，以帮助身体清除持续不断的慢性感染，如乙型肝炎、丙型肝炎、HIV感染等。

二型糖尿病与变异基因的关系也是这一时期新出现的生物学热门课题。近年来人们将许多环境和遗传因素与二型糖尿病联系起来，但迄今没有发现一个是强烈地相关。不久前科学家首次清楚地识别了一个变异基因，它使携带者具有较强的患二型糖尿病的倾向。他们注意到染色体10中TCF7L2基因的一个特定的标记DG10S478明显地与该疾病联系在一起。但这一发现对该疾病治疗和预防方面的潜在意义可能还有待进一步研究。

生物学的其它热门课题还包括酪氨酸激酶变异、钾离子通道的晶体结构、组蛋白去甲基化、人类胚胎干细胞发育的调控、小鼠神经变性、miR引起程序化死亡等。

4.医 学

这一时期医学领域的前沿热门课题主要集中于癌症治疗和抗癌药物、糖尿病及其治疗药效、心血管疾病、超重与肥胖，黄斑病变等。这些课题中有关癌症的研究在热门论文的前10名排行榜中仍然占据绝对的主导地位，所涉及的范围主要包括乳腺癌、肺癌、肾癌和鳞状细胞癌，其中有关乳腺癌及其药物治疗的研究成果在热门论文中出现得最频繁。一个简称为EBCTCG的早期乳腺癌治疗的大规模随机临床试验计划于20多年前开始启动，迄今它对这种多发病的临床实践和对患者治疗的深远影响已逐步显现。此外，癌症治疗应该根据患者及其肿瘤的分子和遗传特性来进行配合的观点也正在受到关注。

在这一时期，对于治疗老年性黄斑变异药物的研究论文不只一次地出现在前10名排行榜中。该疾病是导致眼睛失明的重要原因。科学家发现，患者视网膜后面新血管的生长对视力形成负面影响，所以可施用血管内皮生长因子（VEGF）抑制剂类药物进行治疗。一种称为贝伐单抗的单克隆抗体是常用于直肠癌治疗的这类药物，但近年来也将这种药物施用于黄斑变性患者。科学家在试验中发现这种药物能使视网膜厚度和视力均得到明显的改进，并且未发现明显的全身性或对眼睛的副作用。

对二型糖尿病的遗传学的研究在这一时期不仅是生物学的而且也是医学的热门课题。科学家通过全基因组关联性研究，迄今已识别10多种与二型糖尿病有关的危险性基因座。他们认为患二型糖尿病的风险取决于许多基因变异和环境因素的综合效应。从治疗学的角度来看，这些发现对于理解正常和反常的葡萄糖体内平衡机制有重要意义。

医学领域的其它热门课题还包括治疗精神分裂症的药物、肠炎疾病基因、青霉素抵抗的金黄色葡萄球菌感染及相应的抗生素等。（摘自中国科学院“科学发展报告”课题组撰写的《2009科学发展报告》）