2023国家与自然科学基金交叉科学部重大项目指南大全

2023国家与自然科学基金交叉科学部重大项目指南已经发布，本次2023年交叉科学部共发布7个重大项目指南拟资助6个重大项目。项目申请的直接费用预算不得超过1500万元/项。

交叉科学部重大项目指南

2023年交叉科学部共发布7个重大项目指南，拟资助6个重大项目。项目申请的直接费用预算不得超过1500万元/项。

“基于反铁磁的高密度存储器基础研究”重大项目指南

基于反铁磁的存储器具有高集成度、超高速、天然抗辐照等优点，是“后摩尔时代”非易失存储器的关键技术之一，有望解决硅基存储器的集成度(小于10nm)、速度(小于1ns)和功耗瓶颈，具有重要战略意义与应用价值。通过发展物理、材料、微电子和集成电路等多学科交叉融合基础研究，以反铁磁超薄膜作为信息载体，实现全电学超快写入及读取，研制超高密度存储阵列，形成自主知识产权，力争在下一代存储器领域占据引领地位。

一、科学目标

面向10nm尺度集成电路的重大需求，针对反铁磁本征的电学调控、读取及稳定性等科学问题，建立和发展反铁磁调控的物理模型和测量方法，深入研究不同尺寸的反铁磁器件稳定性调控规律及其光电磁耦合作用机制;探究反铁磁器件全电学写入的皮秒级动力学过程;揭示高可靠反铁磁器件的磁电阻读取机制，研制出10nm以下的反铁磁存储器件原型及阵列。

二、研究内容

(一)反铁磁存储器的信息存储机制。

探究反铁磁器件随特征尺寸降低的热稳定性调控机制，以及反铁磁磁矩与光电磁的相互影响机制，发展基于反铁磁/铁磁界面交换偏置或反铁磁的信息存储方法，实现10nm以下信息的稳定存储功能。

(二)反铁磁存储器的全电学超快写入方法。

实现电荷流向自旋流的高效转化，并明确转化机制。开发新型超快电脉冲产生方法，揭示自旋轨道矩翻转反铁磁磁矩的动态机制，完成对反铁磁存储器全电学超快写入(写入速度<1ns)。

(三)反铁磁存储器的信息读取机制。

揭示反铁磁存储器件的磁电阻机制，结合微观理论、多界面耦合模型和跨层次膜堆设计方法，开发兼容CMOS的反铁磁存储器工艺，实现磁电阻率>150 %的原型器件及阵列。

三、申请要求

(一)申请书的附注说明选择“基于反铁磁的高密度存储器基础研究”，受理代码选择T01。

(二)咨询电话：010-62328382。

“印刷制备纳米光子结构生物检测芯片研究”重大项目指南

生物标志物的超灵敏、快速检测是生命健康领域的重大需求之一。当前生物检测技术面临高灵敏、低成本与便捷性不可兼得的困境。通过化学、材料学、光子学、信息学、生命科学等学科的交叉融合研究，结合纳米光子学与超材料等前沿进展，探索不同尺度生物标志物在印刷纳米光子结构上的光学共振特性，实现印刷纳米光子结构生物芯片超灵敏检测应用。

一、科学目标

面向超灵敏生物检测的重大需求，发展印刷制备纳米光子结构生物芯片的基础理论和关键技术，系统研究印刷纳米光子结构的能带调控规律及带隙调控的结构阈值，开发印刷纳米光子结构芯片，实现病毒颗粒及生物大分子等生物标志物的快速超灵敏检测，发展新型纳米光学成像与生物检测系统。

二、研究内容

(一)印刷墨滴精确成型制备纳米光子结构芯片。

基于微纳米尺度制造中的表界面效应、尺度效应，探究纳米印刷过程中“气-液-固”三相线动态行为的控制原理，研究功能墨滴的宏量制备及其在表界面上的定位、收缩、成型演化规律，高精度印刷制备纳米光子结构芯片，印刷精度达100 nm。

(二)低维纳米光子晶体结构能带调控规律。

探究印刷纳米光子结构中纳米基元的种类、尺寸以及组装方式对光学性质的调控规律，包括共振峰波长、强度、光谱响应灵敏度等，系统研究光子结构-光谱能带调控机制，以及光子结构超材料的结构调控阈值。

(三)超灵敏快速生物检测机制及技术。

探究印刷纳米光子结构芯片中电磁高阶多极子共振行为与被识别生物标志物的相互作用机制，实现纳米尺度(<100 nm)生物标志物(病毒颗粒及生物大分子等)的无标记、高灵敏、可视化快速检测(小于30 min)，用于疾病辅助诊断和监测。

三、申请要求

(一)申请书的附注说明选择“印刷制备纳米光子结构生物检测芯片研究”，受理代码选择T01。

(二)咨询电话：010-62328382。

“类生命机器人智能”重大项目指南

智能是机器人实现认知、决策与协同等作业的先决条件，以计算机、芯片等为运算载体的硅基智能和以生物细胞为承载单元的碳基智能具有各自的智能处理优势。探索硅基-碳基从底层细胞到高层行为多尺度的交互融合机制，突破离体生物神经网络可控制造、培养与训练发育关键技术，实现生物神经网络信号传播路径与网络拓扑结构的高精度辨识和解析，建立基于类生命原理的机器人智能学习理论方法体系并完成关键技术研发，对智能科学的创新发展具有重要意义。

一、科学目标

针对碳基-硅基智能多尺度深度融合面临的理论方法瓶颈问题，研究生机界面交互机理，探索生物神经网络定向引导生长发育和智能生成原理，揭示运动皮层神经网络控制运动的神经机制，提出生物智能与机器智能多尺度融合理论，形成基于机器人动作行为驱动的智能训练生成范式，建立生物神经网络映射到人工智能算法的类生命孪生智能生成理论，突破当前智能的能力边界。

二、研究内容

(一)生机界面光电交互理论与模块构建。

研究生机界面光电信息动态交互理论与方法，构建具备网络重构性、传感与刺激双向能力、位点与数量可控的三维神经光电极，研制高通量、生物相容的生机界面交互模块;实现对多脑区多神经元的活动信号实时记录与读取、光遗传和电刺激操控。

(二)离体生物神经网络构型制造与精准刺激调控。

结合自组装、跨尺度生物制造、脑功能模块融合等技术，构建具有行为决策等人脑特定结构和功能特征的脑类器官;实现对脑类器官的长时培养、动态发育以及信息交互，完成对离体神经网络功能活动的高通量实时动态读取和多因素耦合刺激调控。

(三)神经信息编解码原理与生物智能生成机制。

利用小型模式动物与非人灵长类动物研究神经集群动态表征运动行为的机理、脑与外界的交互机制等神经编解码原理，建立基于实时反馈生成最优运动控制的计算模型;建立微电极阵列和光刺激等混合方式的生物-机电接口系统，实现生物神经网络与机器人系统的双向交互。

(四)基于动作反馈的离体生物神经网络智能生成。

研究基于光、电、化学等多模态手段的离体神经网络活动记录与调控方法，探索离体神经网络定向发育的调控机理;结合脑类器官离体调控机制与在体神经运动控制机制，利用机器学习等方法，开发基于机器人动作反馈的离体神经网络训练范式，实现离体神经网络对机器人运动的高效控制。

(五)离体生物神经网络孪生映射与类生命智能验证平台。

揭示离体神经网络的信号传播路径与神经响应规律，研究生物神经网络动力学特性，实现其结构拓扑性映射与神经活动功能性映射，构建等效的孪生数学化表达模型;研制同时具备神经信号采集分析、多源刺激手段、任务执行和训练回路的类生命机器人智能实验验证平台，完成针对机器人任务的动作行为训练，实现动物运动机制和控制技巧的类生命迁移。

三、申请要求

(一)申请书的附注说明选择“类生命机器人智能”，受理代码选择T02。

(二)咨询电话：010-62328382。

“颗粒佐剂的时空递送及免疫机制研究”重大项目指南

疫苗佐剂在提升抗原稳定性、增强免疫应答等方面起关键作用，是疫苗成功研发的重要因素。颗粒佐剂可以高效递送抗原并激活免疫应答，但其增加免疫持久性、增强免疫应答和黏膜保护效果等机制仍需进一步研究。因此，解决颗粒佐剂如何通过与免疫系统时空互作增强免疫应答这一关键科学问题，可以推动疫苗颗粒佐剂的理性构建，探索免疫干预新策略，为佐剂开发提供新理论体系和跨学科技术平台。

一、科学目标

面向流感、新冠等重大传染病防控需求，基于可降解、可转化的、结构性质可控的新型佐剂颗粒系统，聚焦注射型和黏膜型疫苗在淋巴结富集、黏液渗透、跨黏膜细胞层输运、细胞内吞以及胞内递呈等多尺度过程，揭示抗原与佐剂的物化性质、递送过程、递送次序等与免疫应答的映射关系，阐明这些疫苗递送要素对多尺度递送过程和免疫应答的影响和机制，实现疫苗佐剂系统的理性构建和免疫增效。

二、研究内容

(一)免疫增效单元的理性设计及构建。

基于模式识别受体的新机制和新通路等，通过有机合成、分子对接等方法，建立免疫增效单元的虚拟或实体分子库;融合计算机模拟、人工智能虚拟筛选等前沿技术，根据颗粒佐剂组装和递送需求，对免疫增效单元进行设计和优化，为颗粒佐剂的组装、递送以及免疫增效提供物质基础。

(二)颗粒佐剂体内多尺度递送的表征及机制。

针对疫苗尤其是黏膜疫苗的体内递送过程研究手段少、表征难等问题，基于结构性质可调可控的颗粒系统，发展疫苗多尺度递送过程的表征与评价新方法，从颗粒佐剂的组织器官驻留、组织内空间分布、扩散规律等多维度研究佐剂的体内递送过程，并揭示影响佐剂分布的关键分子和机制。

(三)疫苗时序性递送对免疫应答的影响和规律。

研究抗原、分子激动剂与颗粒佐剂的作用机制，针对疫苗组装与释放需求，实现对疫苗各组分(抗原、免疫增效单元等)的可控释放;通过多组学、人工智能等技术，探索颗粒佐剂的呈递要素(如组分、组装方式等)对疫苗时序性递送效果的影响，揭示其与免疫应答的量效、构效、剂效关系。

(四)颗粒疫苗佐剂免疫增效的作用机制。

结合计算机模拟的分析模型、分子示踪、时空转录组等方法，鉴定颗粒佐剂增强免疫应答过程中的特征性细胞、分子通路等，基于颗粒佐剂物化性质-体内递送过程-免疫应答效果的映射关系，探索颗粒佐剂免疫增效的作用机制。

三、申请要求

(一)申请书的附注说明选择“颗粒佐剂的时空递送及免疫机制研究”，受理代码选择T03。

(二)咨询电话：010-62327096。

“病毒感染与免疫应答的跨尺度力学调控”重大项目指南

力是贯穿生命体各个尺度的统一物理量，细胞与组织具有复杂的力学环境，病毒粘附与膜融合、跨膜受体-配体识别、胞内信号转导与骨架重组等病毒入侵和免疫应答过程均受到力学调控，而目前对其作用机制和基本规律尚缺乏深入研究。本项目拟围绕力学因素介导的跨尺度病毒入侵与免疫防御的力学-生物学耦合机理等问题，聚焦力学刺激与生物学效应之间的量效及因果关联，揭示病毒入侵宿主和宿主免疫应答的分子机制，探索建立病毒感染与免疫应答的跨尺度力学调控研究新范式。

一、科学目标

发展可复现宿主和免疫细胞及其所处特定组织力学微环境、实现活细胞分子力学直接测量的可视化技术平台。突破在体原位分子力学探针、多模态力学操控与生物学功能同步表征、跨尺度多维度数据挖掘等方法学瓶颈。探讨力学因素在病毒突变演化中的作用及其调控病毒免疫逃逸的机制，阐释病毒感染与免疫防御的跨尺度力学-生物学耦合规律。

二、研究内容

(一)病毒入侵宿主细胞与演化的力学机制。

针对病毒入侵宿主细胞的动力学过程，聚焦病毒表面蛋白与宿主细胞受体相互作用，研究力调控病毒表面蛋白与受体互作的动态过程，探索力学因素介导病毒入侵和演化的机制，发展基于力学调控规律的抗病毒新策略。

(二)免疫细胞识别与应答的力学调控。

面向病毒入侵触发的免疫应答过程，聚焦介导免疫识别的配体-受体体系，研究免疫识别及功能表型中的力学影响机制，明确力学调控胞外分子识别-跨膜信号转导-胞内应答信号链，揭示免疫应答力学-生物学耦合机制。

(三)力学调控感染与防御的跨尺度功能验证。

针对病毒感染和免疫应答过程，构建典型器官(如肝脏)的细胞-微组织-类器官模型，从分子到组织尺度验证力学介导病毒入侵与免疫应答的作用机制，发展力学调控病毒入侵与免疫应答的跨尺度动力学理论。

(四)多模态力学加载与分子力学检测技术。

面向时-空耦合的力-构-效同步定量检测需求，发展细胞-组织跨尺度多模态复合力学加载技术;耦合活细胞高灵敏度分子力学探针和超分辨成像技术，同步实现细胞力学加载、分子力学检测与生物学功能原位可视化。

三、申请要求

(一)申请书的附注说明选择“病毒感染与免疫应答的跨尺度力学调控”，受理代码选择T03。

(二)咨询电话：010-62327096。

“物理场对神经振荡的调控效应及其机制研究”重大项目指南

神经环路和大尺度神经网络中关键脑区特定细胞集群的内源振荡与脑功能密切相关，而神经系统相关疾病的受累脑区普遍存在神经振荡异常。物理场刺激为调控神经振荡提供了一种有效途径，通过物理场纠正异常神经振荡，改善特定的异常神经行为，有望成为非药物脑疾病治疗的新手段。然而，神经振荡的起源、功能及其受物理场调控的机理等关键科学问题尚未阐明。本项目拟开展神经振荡的物质基础及作用机制研究，探索物理场刺激对神经振荡的调控效应，为研发精准神经调控治疗新方法提供理论依据。

一、科学目标

面向神经系统疾病物理干预手段的临床需求，基于神经振荡在疾病发生发展中的个性化特征和功能及其响应物理场刺激的规律，从多尺度探索神经系统中局部环路和全局网络内源振荡的产生机制;揭示脑疾病神经振荡异常的病理特征;阐明物理场干预神经振荡的作用机理;建立物理场调控神经振荡干预脑疾病的个性化和多模态新策略;为可转化的脑疾病神经调控提供新理论体系和跨学科技术平台。

二、研究内容

(一)神经振荡产生的分子、细胞和环路机制。

利用特异性细胞标记示踪、高通量神经电生理等手段，鉴定介导神经振荡的关键分子、细胞类型和神经通路;研究局域微环路和跨脑区神经网络的神经振荡机制，创建分子、细胞和神经通路水平的神经振荡时空模型。

(二)脑疾病的神经振荡特征及作用机制。

基于临床患者的脑功能成像和脑电大数据，结合脑疾病模型动物的多脑区同步电生理数据和人工智能深度学习，描绘脑疾病相关的神经振荡特征;通过多脑区电生理和人工智能辅助精准行为学同步记录及操纵技术，从多尺度揭示病理性神经振荡发生机制。

(三)物理场调控神经振荡的机理及量效关系。

研究神经振荡响应不同参量物理场作用的规律，明确物理场调控神经振荡影响神经行为的效应，建立物理场神经调控的量效关系;通过刺激迷走/交感等外周神经，解析中枢响应的时空分布特征;揭示外周神经挟带下，中枢神经振荡规律及其分子基础。

(四)物理场调控神经振荡干预脑疾病新方法。

建立“物理场刺激-内源振荡监测-外源振荡耦合”实时闭环反馈系统，发展物理场刺激能量分布实时监控系统与定位新算法，创新物理场刺激和神经振荡活动同步记录技术;基于模型动物和临床患者的物理场干预前后大数据筛查及行为学评估，构建神经振荡-脑功能人工智能预测和多模态干预脑疾病的新方法。

三、申请要求

(一)申请书的附注说明选择“物理场对神经振荡的调控效应及其机制研究”，受理代码选择T03。

(二)咨询电话：010-62327096。

“肿瘤多尺度脂质结构与功能研究”重大项目指南

脂质是生命活动的重要能量供体，也是生物膜结构基础并参与生物信息传递，其动态及空间区室化是生命特定功能涌现的必要条件。生物膜质成分、动态修饰和空间结构异变与肿瘤演进密切相关。然而，脂质构成和空间分布影响生物膜性状，调控信号转导和细胞器功能，进而决定肿瘤细胞命运的机制尚待阐明。本项目拟突破现有脂质研究局限，发展脂质研究新技术新方法，多尺度表征脂质组空间特征，揭示肿瘤演化过程中脂质分子的细胞内时空变化与调控机制，为肿瘤预防和诊疗提供新思路。

一、科学目标

发展脂质分子精细结构鉴定与原位成像的新技术方法，建立脂质组学数据库，实现多尺度的脂质空间结构鉴定和解析;研究脂质成分、结构、物相等要素对生物膜结构和区室化的影响，揭示其对细胞信号转导和细胞器关键功能的调控机制;采取多组学手段发现新型脂质功能分子，研究肿瘤演进过程中多尺度脂质结构的时空动态调节规律。

二、研究内容

(一)多尺度脂质分子原位成像与精细结构解析。

建立高覆盖度、高分辨率空间脂质组学和原位成像技术，实现对脂质微结构域、细胞器、细胞、组织等多尺度的脂质空间结构解析;构建精细结构脂质组和空间脂质组数据库，发展单细胞分辨率多组学的时空网络大数据分析技术,研究细胞和亚细胞结构对脂质状态的感知与应答模式。

(二)脂质空间结构及区室化的功能和调控机制。

研究生物膜脂质的成分、位置、物相等要素在不同时空尺度维持生物膜空间区室稳定性及可塑性的调控规律，阐明脂质空间结构及区室化对膜性细胞器、囊泡、凋亡小体等形态功能建成以及细胞信号转导的影响机制。

(三)肿瘤演进过程中脂质空间区室化的动态特征及规律。

在不同时空尺度，研究肿瘤细胞脂质微结构域、细胞器、囊泡等膜脂结构与组分的动态变化规律，从脂质空间区室化的角度阐释肿瘤细胞的微观行为和宏观演进多维映射关系;鉴定肿瘤演进过程中的关键脂质分子和脂质修饰，发现新型脂质分子，阐明脂质在肿瘤精准诊疗中的作用机制。

三、申请要求

(一)申请书的附注说明选择“肿瘤多尺度脂质结构与功能研究”，受理代码选择T03。

(二)咨询电话：010-62327096。