（節選）
本文由中國科學院國家科學圖書館黃矛研究員撰寫。作者以美國科學信息研究所（ISI）出版的雙月刊《科學觀察》（Science Watch）所提供的科學引文統計數據為基礎，重點介紹了一年來國際上物理學、化學、生物學、醫學四大學科中最受人們關注和最新出現的前沿熱門課題，其相關論文的引用頻次均曾進入或多次進入這一時期6次公布的前10名排行榜。與以往的情況相比既有相似又有區別，主導這四大領域前沿的最熱門分支是物理學中的天文學和單原子石墨薄片，化學中的納米科學技術、固態多孔材料以及催化與反應，生物學中有關T細胞和基因的研究，醫學中的癌癥、糖尿病和心血管疾病。
1．物理學
在過去一年的物理學熱門課題中，有關天文學的研究再一次占據了絕對的主導地位，在6次前10名的排行榜中幾乎占總出現次數的一半，研究重點還是圍繞著宇宙論和天體演化，其中，關于幾項重大的巡天性觀測的報道在熱門論文中出現最頻繁，這包括斯隆數字巡天、二微米全天空巡天以及超新星遺跡巡天。這一時期，天文學領域新出現的一個極其引人注目的熱門課題就是美國航空航天局的“深度撞擊”研究任務，其主要宗旨在于深入到彗星的完全未知的性質的領域。
天文學領域的另一個備受關注的前沿課題就是威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）頭3年的觀測結果，其有關論文在這一時期物理學熱門課題前10名排行榜中連續3次雄居榜首。論文中的結果標志著這項為時6年的觀測計劃的中期階段的成就，它已經顯著地改進了對6個關鍵宇宙學參數的測量，并提供了有利于一個標準的宇宙學模型的無懈可擊的證據。通過將WMAP與其它測量結合，有可能對宇宙的幾何形狀、暗能量的本性以及最終變為產生星系的引力浪潮的原始波紋的生成機制提供重要的限定。
半導體量子點中受控自旋的研究也是物理學熱門論文前10名排行榜中多次出現的課題。半導體中自旋的電控制可說是一項突破性的進展，它可能為量子計算的實現鋪平道路。
物理學領域的其它熱門課題還包括石墨薄片的特性、聚合物光電池、高能粒子物理、VIM法解非線性方程、歐洲熱浪對生態系統的影響等。
2.化 學
化學領域的前沿熱門課題與前幾年相比沒有顯得那么分散，有關的分支領域主要集中在納米材料和納米技術及其應用、固態多孔材料、離子液體的性質、催化作用和反應。與納米科技有關的研究成果的報導在6次熱門論文前10名排行榜中幾乎占總出現次數的40%。前一階段頻繁出現在化學熱門課題前10名排行榜中的一篇題為“用染料敏化氧化鋅納米線以提高光電池效率”的論文，在這一時期終于登上了排行榜之首。染料敏化的光電池的商業潛力是巨大的，下一步是要借助增加納米線的表面積來提高這種電池的效率，最好的辦法可能是吸收更高密度的染料分子。
金納米材料的各種應用是這一時期多次出現的熱門課題。金元素在通常狀態下是不活潑的，但納米結構的金，如金納米顆粒和金納米棒則具有特殊的活潑性，從而具有相應的特殊用途。例如，科學家發現可以將金納米棒的光學性質與光熱性質結合起來用于癌癥的診斷和治療。金納米顆粒則可用作催化劑。此外，由低核苷酸改性的金納米顆粒也可以用來進行細胞內基因的調控，故具有生物醫學的應用前景。
對離子液體的性質和結構的研究是這一時期化學領域另一個頻繁出現的新的熱門課題，一度曾有4篇相關的論文同時進入前10名排行榜，其中有一篇還躍居榜首。化學家發現了許多離子液體的新特性，其中最令人驚訝的是，離子液體居然也具有揮發性，它們可以蒸發，可以蒸餾，這一發現推翻了離子液體不可能有可測量的蒸汽壓這一普遍承認的信念。這一新發現從基礎科學的角度看，打開了研究離子液體在氣相狀態下的行為的大門；從特殊應用的角度看，可將離子液體的回收與純化應用于高級復合材料、醫藥以及生物醫學產品等方面。從長遠來看，由離子組成的溶劑不僅能為化學，而且能為物理學甚至生物學帶來大的變革，也能在可持續、無污染的化工領域中發揮積極作用。
化學領域的其它熱門課題還包括密度函數的設計、過氧化氫的直接合成、摻氮二氧化鈦的光活性、液晶半導體聚合物、分子電子存儲器等
3. 生 物 學
有關基因的研究與以往幾年一樣在生物學前沿熱門課題中依然占據著顯著的地位，在6次前10名排行榜中出現的總次數約占三分之一。但這一時期的不同之處表現在對T細胞的研究課題在熱門論文中出現得最頻繁，其中最為突出的是關于T輔助細胞和T調控細胞的研究論文，它們在生物學熱門論文前10名排行榜中每次平均出現3次以上，最后連續占據著榜首的地位。科學家發現，一般的T細胞如何能轉變為Treg或Th17細胞，而究竟轉變為哪種細胞取決于T細胞分化被引發時的具體條件。
這一時期新出現的另一個關于T細胞的生物學熱門課題就是慢性病毒感染中CD8 T 細胞功能恢復的途徑。由于發現了對T細胞能力喪失的基本原理，將有助于找到一條治療途徑，以幫助身體清除持續不斷的慢性感染，如乙型肝炎、丙型肝炎、HIV感染等。
二型糖尿病與變異基因的關系也是這一時期新出現的生物學熱門課題。近年來人們將許多環境和遺傳因素與二型糖尿病聯系起來，但迄今沒有發現一個是強烈地相關。不久前科學家首次清楚地識別了一個變異基因，它使攜帶者具有較強的患二型糖尿病的傾向。他們注意到染色體10中TCF7L2基因的一個特定的標記DG10S478明顯地與該疾病聯系在一起。但這一發現對該疾病治療和預防方面的潛在意義可能還有待進一步研究。
生物學的其它熱門課題還包括酪氨酸激酶變異、鉀離子通道的晶體結構、組蛋白去甲基化、人類胚胎干細胞發育的調控、小鼠神經變性、miR引起程序化死亡等。
4.醫 學
這一時期醫學領域的前沿熱門課題主要集中于癌癥治療和抗癌藥物、糖尿病及其治療藥效、心血管疾病、超重與肥胖，黃斑病變等。這些課題中有關癌癥的研究在熱門論文的前10名排行榜中仍然占據絕對的主導地位，所涉及的范圍主要包括乳腺癌、肺癌、腎癌和鱗狀細胞癌，其中有關乳腺癌及其藥物治療的研究成果在熱門論文中出現得最頻繁。一個簡稱為EBCTCG的早期乳腺癌治療的大規模隨機臨床試驗計劃于20多年前開始啟動，迄今它對這種多發病的臨床實踐和對患者治療的深遠影響已逐步顯現。此外，癌癥治療應該根據患者及其腫瘤的分子和遺傳特性來進行配合的觀點也正在受到關注。
在這一時期，對于治療老年性黃斑變異藥物的研究論文不只一次地出現在前10名排行榜中。該疾病是導致眼睛失明的重要原因。科學家發現，患者視網膜后面新血管的生長對視力形成負面影響，所以可施用血管內皮生長因子（VEGF）抑制劑類藥物進行治療。一種稱為貝伐單抗的單克隆抗體是常用于直腸癌治療的這類藥物，但近年來也將這種藥物施用于黃斑變性患者。科學家在試驗中發現這種藥物能使視網膜厚度和視力均得到明顯的改進，并且未發現明顯的全身性或對眼睛的副作用。
對二型糖尿病的遺傳學的研究在這一時期不僅是生物學的而且也是醫學的熱門課題。科學家通過全基因組關聯性研究，迄今已識別10多種與二型糖尿病有關的危險性基因座。他們認為患二型糖尿病的風險取決于許多基因變異和環境因素的綜合效應。從治療學的角度來看，這些發現對于理解正常和反常的葡萄糖體內平衡機制有重要意義。
醫學領域的其它熱門課題還包括治療精神分裂癥的藥物、腸炎疾病基因、青霉素抵抗的金黃色葡萄球菌感染及相應的抗生素等。
|
