2015年美国科技全面井喷

基础研究    

证实多项量子理论，粒子物理成果卓著，实验又创多项纪录，在黑洞研究方面提出新假设。

在基础研究方面，量子研究无疑是热点。2月，加州大学伯克利分校科学家证实，能量与时间之间也存在海森堡测不准关系。也就是说，从量子计算到量子隧穿，再到光电交换的过程，都有一个“量子速度极限”；3月，麻省理工学院和贝尔格莱德大学的物理学家开发出一种新技术，使用单个光子成功实现了与3000个原子的纠缠，创下了迄今为止粒子纠缠数量的新纪录；7月，加州大学洛杉矶分校的电气工程师发现了使光子发生多维度纠缠的新方法。
    
2015年美国科学家在粒子物理领域的其他成果还包括：普林斯顿大学研究团队在实验中，热量并不通过传导或辐射进行流动，而是通过“声子隧道”的方式流动；开发出一种新方法，利用一个微米级实验装置能观察并控制较大物体的量子运动；首次观察到化学键形成的过渡状态。
    
室造出无质量外尔费米子；纽约城市学院物理学家生成了一种半光半物质的粒子，为研制同时具备光和物质属性的器件开启了可能性，促进了量子计算实用平台的开发；美国国家标准与技术研究所和马里兰州多家大学团队发现，无质量的光粒子可以通过自身特殊的作用力结合成一种“分子”，这一发现是人类向用光造物体迈进了一步；乔治梅森大学一位退休物理学家罗伯特·埃利希再次提出，中微子很可能是一种超光子。
    
在黑洞研究方面，哈勃望远镜在一项长达20年研究周期的观测中发现了黑洞内部喷流的不可思议现象，而科学家通过计算证明黑洞并不吞噬信息；计算机模拟实验显示，黑洞或许还是寻找暗物质的“实验室”。美国和英国科学家则在3月宣称，他们或许发现了迄今最直接的暗物质信号。在对我们所处银河系的研究中，美国和意大利科学家组成的研究小组将宇宙大爆炸模型和银河系暗物质地图结合在一起进行观察，提出了银河系本身可能就是一个巨型虫洞这一惊人假设；而美国国家航空航天局钱德拉X射线望远镜、雨燕卫星以及欧空局XMM-牛顿卫星的长期监测发现，银河系中心黑洞活动在加剧。
    
美国科学家在基础研究领域的重大成果还包括：麻省理工学院科学家首次将分子冷却到仅高于绝对零度5千亿分之一摄氏度，创造了超低温纪录；加利福尼亚大学伯克利分校科学家打破量子气体熵值最低纪录，其熵值比之前试验中获得的量子气体熵值低了100倍；伊利诺伊大学厄本那-香槟分校首次实验证明，用布里渊散射引致透明效应（BSIT，一种声光散射现象）可以引导光纤中的光向前传播，还可以让光减慢、加快甚至停止；普林斯顿大学发现一种全新化学反应，完全颠覆了传统反应中先破坏最弱化学键的模式，而先朝最强的化学键“开刀”，并可以在化学合成中形成全新的中间体。
    
此外，美国科学家还发现了物质的神秘状态赝能隙与高温超导性相互竞争，并抑制超导性的首个直接证据；发现在亚纳米级的间隙中，热量并不通过传导或辐射进行流动，而是通过“声子隧道”的方式流动；开发出一种新方法，利用一个微米级实验装置能观察并控制较大物体的量子运动；首次观察到化学键形成的过渡状态。

生物医药 
    
人脑研究取得新成果，医学与疾病防治取得多项重大突破，合成生物学成果纷呈。
    
2015年，美国科学家在人脑研究领域取得重大突破：8月，俄亥俄州立大学在实验室中培育出近乎完全成型的人类大脑，尽管它只有铅笔上橡皮擦那么大，发育程度与一个5周大胎儿的大脑相当，尚没有任何意识，但具备人脑绝大多数细胞类型和功能，且能像人脑一样进行基因表达，用它可以帮助科学家测试新药及更多认识脑部疾病机理；9月，华盛顿大学研究团队完成目前最复杂的人脑直连实验，他们使用一种脑—脑直连方式，让5对受试者通过互联网传递大脑信号来玩问答游戏。这一试验首次证明两个大脑可以直接连接，且无需发声，一方就能准确猜出另一方的想法。此外，美国科学家还绘制出了超精细的老鼠大脑3D图谱，该图谱由一系列高清图像拼接而成，单个神经细胞在纳米尺度下前所未有的清晰可见。
    
疫苗研究与设计领域:多家研究机构和企业参与研制的埃博拉疫苗已完成一期或二期人体临床试验。伊利诺斯大学厄本纳-香槟分校通过“基因组挖掘”技术搜寻了1万种细菌，用4年时间就发现了19种前所未知的天然磷酸盐新产品，每种都有望成为有潜力的新药，其中之一已确认可作为抗生素。
    
癌症研究领域：美国食品和药物管理局（FDA）批准了首个治疗黑色素瘤等癌症的病毒类药物，其核心是利用一种经过修改的工程疱疹病毒，在不伤及健康细胞的情况下杀灭癌细胞，并在人体内部引发抗癌免疫反应；德州大学西南医学中心发现，全基因组测序可识别癌症家族背景人群的患癌风险，提高了诊断有癌变倾向的基因变异的能力；哈佛大学利用受激拉曼散射(SRS)显微镜技术，无需荧光标记即观察到活体皮肤癌细胞分裂过程中DNA分子机理，可在不干扰细胞正常发育的情况了解细胞癌变程度。
    
艾滋病研究方面：一种基于基因疗法的“强力”新药eCD4-Ig可阻止艾滋病病毒各种已知毒株的感染，恒河猴试验表明其有效性远高于现有效果最好的广谱抗艾药。这种新药通过伪装把病毒“拒之门外”——令人体产生CD4和CCR5两种受体的“山寨”品，“欺骗”艾滋病病毒与之结合，从而让病毒失去进入人体的机会。美研究人员还研制出被称为“分子显微镜”的探针，能够准确检测到艾滋病病毒在细胞内外的隐藏之地，最终能帮助弄清艾滋病病毒长时间存留的谜底，从而将其从体内彻底清除。
    
基础医学研究领域：美研究人员发现一种与抑郁症相关的关键成分——成纤维细胞生长因子9（FGF9）蛋白，其在抑郁症患者大脑中的含量远高于非抑郁症患者；西北大学研究人员通过研究线虫发现，当动物到达生殖成熟期后，一种基因开关会开启衰老进程，也可保护机体免于衰老；约翰·霍普金斯大学发现一种包含磁性纳米粒子的磁选柱装置能够加速T细胞的生成，其最终目标是在病人的血液样本中训练T细胞并增加它们的数量，最后将它们放回病人的身体，该装置有助于敲开免疫疗法的大门；加州大学旧金山分校利用基因编辑技术CRISPR/Cas9精确修饰了人类T细胞；美国哈佛医学院攻克了让猪成为人体器官捐献者的一个最大难关——断绝猪内源性逆转录病毒在器官移植接受者体内重新激活的可能性，有望使猪成为人类的器官捐献者。
    
合成生物学方面：杜克大学研究人员利用活检细胞，首次在实验室制作出能收缩并对外界刺激产生反应的人类骨骼肌，它能像自然人体组织对外界电脉冲、生化信号和药品等刺激作出一样的反应；麻省总医院研究人员采用脱细胞技术，创建了一种构建人工生物肢体的方法，并成功培育出一个具有血管和肌肉组织的老鼠前肢；伊利诺伊大学芝加哥分校和西北大学研制出一种人工核糖体，它们可以像自然核糖体一样在细胞内产生蛋白质和酶，为生产新型药物和下一代生物材料及了解核糖体功能提供了帮助；斯坦福大学制造出一种有弹性、可变色的压力敏感材料，触摸力度不同，其颜色会随着改变，成为迄今最接近变色龙皮肤的人造材料；美科学家首次用人体细胞培育出能够发出声音的人工声带组织，动物实验显示该组织能够正常生长且未引发免疫反应，这为那些失去声带的患者带来了希望；美研究人员对从人体皮肤提取的多能干细胞进行遗传重组，培育出一颗拥有人的心脏细胞的微心室，这颗“小心脏”能像完整大小的心脏那样跳动，可用其替代动物实验，筛查新药或测试药物对婴儿的影响。

航空航天
　　
太空探索成绩斐然，人类对太空宇宙认知边界再次拓展，NASA仍是当之无愧的世界“领跑者”。

太阳系探索中的热点仍是对火星的探索，2015年人类对火星的了解也大大加深：火星大气与挥发演化探测器（MAVEN）向我们描绘了火星的“摇滚范儿”面貌。利用火星勘测轨道飞行器（MRO）上搭载的成像光谱仪，美国国家航空航天局（NASA）发现了火星表面液态水的证据，及火星上存在大量陨石撞击形成的玻璃。根据“好奇”号的观测数据，
　　
首次计算出火星年轻时期，其表面含水量曾超过北冰洋。而火星之所以变成一个干燥、寒冷的沙漠世界，是由于太阳风夺走了火星大气。
　　
NASA公布了登陆火星“三步走”计划，同时正在研究火星软着陆技术，研发登陆火星的充气式飞船，并打算利用折叠飞机勘测火星。正在研发中的火星直升机将大大提升漫游车路径规划效率。在动力方面，核裂变动力火箭或将飞往火星的时间缩短一半，而最令人兴奋的技术则是正在研制的新型离子发动机，它有望使人类的火星之旅缩短为39天。
　　
对于金星，美国研究人员提出通过声波来探测金星的地震活动；对于木星，NASA实验证明，木卫二黑暗物质可能是海盐，并计划2020年探测木卫二；而水星探测器“信使号”飞船坠毁水星表面，成功结束了11年的探测任务。
　　
对于冥王星，7月“新视野”号探测器在“飞越冥王星”任务中，带领人类首次近距离观察冥王星，NASA公布了迄今最清晰冥王星照片，发现冥王星也有“蔚蓝天空”，标志着行星探索黄金时代的一个顶峰。在NASA指令下，“新视野”号在近距离飞掠冥王星后，去探访柯伊伯带天体。
　　
2007年发射的“黎明”号小行星探测器在2012年离开灶神星后，于2015年抵达矮行星谷神星，传回了一张到目前为止最清晰的谷神星图像，并绘制了其表面地貌的彩色图像。
　　
在小行星方面，一颗宽度约0.54公里的小行星与我们“亲密地”擦肩而过，而一颗名为2011 UW-158的铂金内核小行星也飞掠地球，NASA3月宣布，其小行星捕捉任务将采取巨石捕捉方案。
　　
在寻找地外生命方面，开普勒太空望远镜找到了迄今为止最像地球的两个星体，被命名为开普勒438b和开普勒442b。7月，NASA首次确认了一个与地球近似大小、围绕一个类太阳恒星运转、公转轨道位于宜居带内的行星——开普勒-452b，成为寻找“另一个地球”的一座里程碑。不过，科学家认为更多类地星体或许尚未“出生”。
　　
在深空探测方面，美国发现迄今最遥远的星系，距地球约132亿光年。而迄今最曜亮的星系也被“广角红外测量探测器”（WISE）发现。令人振奋的是，美国密歇根大学对“罗塞塔”号彗星探测器数据的分析表明，在67P彗星彗核周围的气体——彗发中发现了氧气分子，这在历史上尚属首次。“尤利西斯号”太空探测器则检测到900多个粒子，该成果将帮助科学家对宇宙天体形成过程中星际尘埃所扮演的角色有更深刻的理解。
　　
在天文望远镜方面，世界最大的“30米口径望远镜（TMT）”光学天文望远镜动工；而正在研制的一款名为阿拉戈望远镜的新的在轨望远镜，其生成的图像将比哈勃太空望远镜清晰1000倍，美国能源部已批准了建造这款世界上迄今最大的数码相机。
　　
在航天运输方面，美国私企SpaceX夺人眼球，为美国军方发射第一颗军用卫星，载人“龙”飞船逃生系统测试成功，虽尝试回收火箭和海上软着陆失败，“龙”飞船执行的第三次货运补给船升空3分钟即命殒长空，但临近年终的12月，猎鹰九号运载火箭将11颗通讯卫星送入预定轨道后成功实现火箭第一级的着陆回收。此前的11月，亚马逊“掌门人”杰夫·贝索斯旗下的蓝色起源公司发射的一枚火箭成功实现软着陆并完成回收，成为全球第一个发射升空后又完好无损返回地面的火箭，足以载入火箭飞行的史册。此外，美将发射探空火箭测试空间技术，“巨无霸”运载火箭也将于2018年亮相，科学家正在考虑太空电梯中的材料和设计，将其作为火箭技术的替代，“坐电梯游太空”呼之欲出。
　　
在航空方面，NASA成功测试可变形机翼，测试了拥有18个引擎的电动机翼；10台引擎的电动飞机试飞成功；美无人机实现可长期留空不落地。
　　
值得一提的是，8月美国休斯敦一间负责运营国际空间站科学研究平台的企业NanoRacks，与中国院校达成“历史性”协议，允许中国一项生命科学实验在国际空间站上完成。这意味着国际空间站将迎来首个来自中国的研究项目；同样在8月，在太空种植的生菜喜获丰收，宇航员称：“太空蔬菜的味道好极了。”

信息技术

政府重视研发速度更快的计算机，人机交互技术、神经网络构建、芯片制造、光纤通信等方面成果迭出，网络安全技术更进一步。
    
7月，美国总统奥巴马签署总统令，要求美国在2025年之前，研制出全球最快的计算机，以进行复杂的计算并辅助科研和国家安全项目研究。
    
人机交互技术方面：微软推出最新一款全息眼镜“Hololens”，带来看世界的全新方式；美国国防部高级研究计划局（DARPA）的科学家正进行一个名为“同计算机交流（CwC）”的新项目，计算机可以像人一样交流；美日科学家合作开发出一种能模拟大脑进行自然计算的硬件平台，未来电脑将和人类一样聪明；加州大学圣地亚哥分校科学家利用存储式处理器研制出一种模拟人脑运作方式的新型电脑样机。佐治亚理工学院等提出了一种柔性生物兼容脑植入装置的设想，有望帮助那些脊髓损伤和使用义肢的人；杜克大学则在脑脑联接上取得新进展，利用几只猴子的脑力完成控制虚拟手臂的运动，用4只大鼠构建了被称为“脑网”的脑脑接口，并完成了简单的计算；麻省理工学院用一种在人体肠道中常见的细菌开发出一系列基本的计算机元件。
    
神经网络构建方面：田纳西州的数字推理公司建成一个包含1600亿参数的神经网络模型，创神经网络模型规模最新纪录；麻省理工学院神经科学家发现，最新一代“深度神经网络”在对目标分类识别上能达到猕猴大脑的水平。
    
芯片制造方面：IBM公司展示了首个完整集成的单片硅光子芯片，并宣布研制出首个制程为7纳米的测试芯片，计算能力为当前最强芯片的4倍，突破了半导体行业的重要瓶颈。此外，在该领域美国科学家的成就还包括：研制出3D碳纳米管计算机芯片；开发出在室温下可实现自愈的柔性电路；证实了用纤维素纳米纤维（CNF）作为计算机芯片基底的可行性，这可能是最环保的计算机芯片。
    
通讯技术方面：加利福尼亚州立大学创建了一种“频率梳”装置，可让光纤信号增强20倍；普渡大学开发出一种新的等离子氧化材料，有望实现超高速全光通讯技术。此外，美国OneWeb公司准备发射648颗小型卫星，抢占“卫星互联网”高地。
    
网络安全方面：华盛顿州立大学创造了一种新的、比十进制和二进制系统更复杂的数字系统，甚至能够经受住来自量子计算机的破译。此外，两位网络安全研究人员公开展示了如何利用网络“攻击”汽车。

先进制造

3D打印技术突飞猛进；光电子制造技术实现突破；全新柔性薄膜显示屏等其他制造技术也取得成功。
   
在2015年里，3D打印技术发展迅速，打印出的产品五花八门。
   
打印技术方面：硅谷一家创新公司开发出一种全新的“连续液界面生产工艺”，通过操纵光和氧气将液体媒介中的物体融合在一起，构造出物体的3D模型，不仅能让3D打印速度提高25到100倍，而且能制造出其他方法无法获得的结构；普渡大学科研人员利用喷墨打印技术制造出液体合金设备，能打印用于一切弹性材料和纤维上的柔性可伸展导体；密歇根理工大学研发出一种小型设备，通过在“生物墨水”中添加石墨烯，打印出人工神经组织；哈佛大学研制出一种新型多材料打印头，能混合并打印浓缩、有粘弹性的“墨水”材料，不仅能控制几何形状，还能在运行中改变材料成分；麻省理工学院研制出一种称为“多种制造系统”的新型3D打印机，能一次使用10种不同材料，打印分辨率达40微米级，该校还通过3D打印技术造出精美绝伦且用途更广的玻璃。
   
打印产品方面：FDA首次批准美国Aprecia制药公司利用3D打印技术生产癫痫病药物（SPRITAM），向个性化定制药物迈出了重要一步；通用电气公司3D打印出一台可点火运行的小型喷气发动机，长30厘米、高20厘米，在通油测试时每分钟转速可达33000转；海伦·德沃斯儿童医院首次将两种常见的成像技术（CT和3D经食道超声心动图）成功地结合在一起，打印出更精确的3D心脏模型；加州大学圣地亚哥分校利用新的3D打印技术，开发出能够在液体中游泳并具有多种用途的微型机器人；一名机械工程专业的学生用3D打印技术成功设计和制造出世界上第一把能自动装填的3D打印左轮手枪。
   
光电子制造技术方面：美国科学家利用迄今最纤薄（仅为三个原子厚）的钨基半导体作为发光“增益材料”，制造出一种新型纳米激光器；伊利诺伊大学香槟分校通过结合3D全息光刻和2D光刻技术，制造出一种适用于大规模集成电路的高性能3D微电池（只有指尖大小）；斯坦福大学首次通过拉伸二硫化钼的晶体点阵，“扯”出能隙可以变化的半导体，为制造高性能传感器和太阳能电池等奠定了基础；IBM研制出首个制程为7纳米的测试芯片，厚度仅为头发丝的万分之一，计算能力为当前最强芯片的4倍，突破了半导体行业的瓶颈；美国科学家将石墨烯和氮化硼纳米管结合，研制成全新的混合数字开关，可作为电子产品中控制电流的基本元件。
   
此外，美国科学家还研制出全球首款全彩色柔性薄膜反射显示屏，其通过外部施加的电压来改变自身的颜色，不需要光源，相反它会反射周围的环境光为其所用；波音公司于2012年提出的一项用于飞机的激光动力推进系统专利于2015年7月获批，该技术能在放射性燃料上点燃高能激光，或能用来推动火箭、导弹和航天器等。

能源环保

发布《四年度能源技术评估报告》，首次描绘2050年前美国全部使用清洁能源路线图；能源环保研究方面成果不断。
   
美国能源部发布《四年度能源技术评估报告》，提出国家能源的战略目标是保障能源安全、提高经济竞争力和保护环境安全。
   
斯坦福大学首次描绘出2050年前让美国使用清洁能源的路线图，每个州都可在基础设施和能源消耗方式上变革。
   
能源部橡树岭国家实验室使用纳米环基捕捉器，成功将冷分子捕捉到纳米级容器中，为今后制造量子设备找到了方法。
   
美国三阿尔法能源投资公司利用场反向位形结构磁性约束，将球型过热气体在1000万摄氏度的超高温中稳定保持了5毫秒，首次证明能将这种过热气体保持在稳定状态，使其温度高达到足以维持核聚变反应的程度。
   
美国华人科学家研制出首款可商用的高性能铝电池，其充电更快、寿命更长且便宜，用于智能手机，充满电仅需一分钟。此外，威斯康星大学麦迪逊分校创制了一种柔性光电晶体管，底部是一个反光金属层，其超薄纳米硅薄膜层不受其他材料遮挡，光吸收效率大大提高。加州大学伯克利分校研制出一种经过二胺改性的金属有机框架材料，可有效去除燃煤发电厂排放出的碳。
   
全球最大太阳能飞机“阳光动力2”，在从日本名古屋飞往檀香山的118小时不间断环球飞行中，创造出太阳能飞机三项世界纪录：不间断飞行最长时间、最远距离和单人驾机飞行最久。

新材料

在超导材料、碳纳米管、石墨烯等领域取得重大突破。

超导材料方面：麻省理工学院的科学家发现，所有超导材料的超导性与薄膜厚度、临界温度和薄膜电阻成比例。这一发现有望带来设计更好的超导线路，用在量子计算和超低能耗计算设备中。
   
碳纳米管研究方面：威斯康星大学研究人员开发出新型高性能碳纳米管晶体管,其开关速度比普通硅晶体管快1000倍、比目前最快碳纳米管晶体管快100倍，且性能远胜目前工业用薄膜晶体管，使碳纳米管晶体管取代硅芯片成为可能；斯坦福大学的科学家使用碳纳米管替代硅为原料，让存储器和处理器采用时髦的三维方式堆叠在一起，降低了数据在两者之间的传输时间，从而大幅提高了计算机芯片的处理速度，运用此方法研制出的3D芯片的运行速度有望比目前芯片高出1000倍。
   
石墨烯研究方面：美、中、日科学家发现了一种碳的新结构——五边石墨烯，计算机模拟显示，这种半导体具有超高机械强度，能耐727摄氏度左右的高温；加州大学河滨分校的研究团队用新方法，让石墨烯拥有磁性的同时获得新的电学性能，能产生新的量子现象；康奈尔大学的物理学家将只有10微米厚的石墨烯裁剪、折叠、扭转和弯曲成多种造型，剪出可能是迄今世界上最小的机器，为纳米级弹性器件的研发提供了新思路。
   
超材料研究方面：哈佛大学首次设计出一种折射率为零、能整合在芯片上的“超材料”，光在其中的速度可达到“无限大”，为探索零折射率物理学及其在集成光学中的应用打开了大门。
   
美国科学家在新材料领域的成果还包括：
   
意大利和美国科学家首次创建出基于硅烯材质的晶体管，其在真空中能稳定工作；宾夕法尼亚州立大学的科学家研制出一种新型高分子介电质，不但能存储能量，还能耐250摄氏度左右的高温，在混合动力和纯动力汽车以及航天器的制造中应用前景广泛。
   
斯坦福大学利用导热材料，开发出一种非常轻的新型纳米线网状面料，比传统面料能锁住更多热量，连通电源后还能主动发热，用它织成的衣服，让一个人每年能节省大约1000千瓦时的能量，这相当于一个普通美国家庭一个月的用电量。
   
丽罗伊·拉斯穆森和能源部普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）科学家携手研制出一种新型合成肌肉，其拥有极强的抗辐射能力，且能附着在金属上，有望用于制造更好的义肢以及反应更灵敏的机器人，在深空探索尤其是火星探索领域具有很大用途。
   
弗吉尼亚联邦大学的研究小组用铁纳米颗粒、具有磁性的钴和碳纳米颗粒合成出一种磁性可与稀土制传统永磁材料相媲美的新型磁性材料。

海洋科技

加快推进北极战略，推动近海能源开发，深海考察和科研活动成果显著。

4月，美国出任北极理事会主席国。为加强北极海洋资源研究，保护北极环境，主导国际合作，美已增加政府预算，加快推进北极战略，希望在其两年任期内为主导北极事务夯实基础。

年初，美内务部决定，将北卡罗莱拉州30万英亩的近海海面租给私人企业用于风能发电。同时该部还发布了2017年至2022年近海石油和天然气（开发）租赁计划草案，加快近海清洁能源的开发进程。

美国海洋能源管理局设立深海科学研究计划，加大深海考察和科研活动。一些海洋科研单位启动了对外大陆壳的研究。深海载人潜水器“阿尔文号”获得了美国海军海上系统指挥部颁发的下潜4500米认证书。

伍兹霍尔海洋研究所经过10年搜寻，终于在2015年11月发文确认在马达加斯加西北岸水域找到了“角岛鲸”。这种新品种鲸鱼属中型鲸，外形似长须鲸，过去有人曾看到过它的尸体，但一直没有人在海洋中看到活着的角岛鲸。

伍兹霍尔海洋研究所还研究发现，从深海散发出的热对于结束最后一个冰川时代发挥了重要作用；美国东北部海岸升温加速，给鱼类带来灾害性影响；海洋环境变化的致命性组合已给珊瑚礁生存带来巨大威胁；中太平洋的深海处拥有大量溶解铁资源；涡旋流能够将浮游植物的碳带入深海。该所还与华盛顿大学研究人员合作从普通的单一海藻中提炼出两种生物燃料；与哥伦比亚大学合作首次揭示了海洋磷循环过程，发现海洋植物在磷循环中扮演着主要角色。

另外，美国科考人员钻透南极惠兰斯湖上方的冰盖后，发现冰下湖水中生活着微生物、甲壳类动物和几种稀有鱼类，其中体型最大的一种鱼身体半透明，能清晰地看到其内脏。虽然惠兰斯湖下方有地热，湖水温度能保持在零下2摄氏度左右，但该湖中的鱼类也必须为适应这种低温而努力，它们体内拥有抗冻糖蛋白，能防止体液在零摄氏度以下的海水中冻结。基础研究    

证实多项量子理论，粒子物理成果卓著，实验又创多项纪录，在黑洞研究方面提出新假设。

在基础研究方面，量子研究无疑是热点。2月，加州大学伯克利分校科学家证实，能量与时间之间也存在海森堡测不准关系。也就是说，从量子计算到量子隧穿，再到光电交换的过程，都有一个“量子速度极限”；3月，麻省理工学院和贝尔格莱德大学的物理学家开发出一种新技术，使用单个光子成功实现了与3000个原子的纠缠，创下了迄今为止粒子纠缠数量的新纪录；7月，加州大学洛杉矶分校的电气工程师发现了使光子发生多维度纠缠的新方法。
    
2015年美国科学家在粒子物理领域的其他成果还包括：普林斯顿大学研究团队在实验中，热量并不通过传导或辐射进行流动，而是通过“声子隧道”的方式流动；开发出一种新方法，利用一个微米级实验装置能观察并控制较大物体的量子运动；首次观察到化学键形成的过渡状态。
    
室造出无质量外尔费米子；纽约城市学院物理学家生成了一种半光半物质的粒子，为研制同时具备光和物质属性的器件开启了可能性，促进了量子计算实用平台的开发；美国国家标准与技术研究所和马里兰州多家大学团队发现，无质量的光粒子可以通过自身特殊的作用力结合成一种“分子”，这一发现是人类向用光造物体迈进了一步；乔治梅森大学一位退休物理学家罗伯特·埃利希再次提出，中微子很可能是一种超光子。
    
在黑洞研究方面，哈勃望远镜在一项长达20年研究周期的观测中发现了黑洞内部喷流的不可思议现象，而科学家通过计算证明黑洞并不吞噬信息；计算机模拟实验显示，黑洞或许还是寻找暗物质的“实验室”。美国和英国科学家则在3月宣称，他们或许发现了迄今最直接的暗物质信号。在对我们所处银河系的研究中，美国和意大利科学家组成的研究小组将宇宙大爆炸模型和银河系暗物质地图结合在一起进行观察，提出了银河系本身可能就是一个巨型虫洞这一惊人假设；而美国国家航空航天局钱德拉X射线望远镜、雨燕卫星以及欧空局XMM-牛顿卫星的长期监测发现，银河系中心黑洞活动在加剧。
    
美国科学家在基础研究领域的重大成果还包括：麻省理工学院科学家首次将分子冷却到仅高于绝对零度5千亿分之一摄氏度，创造了超低温纪录；加利福尼亚大学伯克利分校科学家打破量子气体熵值最低纪录，其熵值比之前试验中获得的量子气体熵值低了100倍；伊利诺伊大学厄本那-香槟分校首次实验证明，用布里渊散射引致透明效应（BSIT，一种声光散射现象）可以引导光纤中的光向前传播，还可以让光减慢、加快甚至停止；普林斯顿大学发现一种全新化学反应，完全颠覆了传统反应中先破坏最弱化学键的模式，而先朝最强的化学键“开刀”，并可以在化学合成中形成全新的中间体。
    
此外，美国科学家还发现了物质的神秘状态赝能隙与高温超导性相互竞争，并抑制超导性的首个直接证据；发现在亚纳米级的间隙中，热量并不通过传导或辐射进行流动，而是通过“声子隧道”的方式流动；开发出一种新方法，利用一个微米级实验装置能观察并控制较大物体的量子运动；首次观察到化学键形成的过渡状态。

生物医药 
    
人脑研究取得新成果，医学与疾病防治取得多项重大突破，合成生物学成果纷呈。
    
2015年，美国科学家在人脑研究领域取得重大突破：8月，俄亥俄州立大学在实验室中培育出近乎完全成型的人类大脑，尽管它只有铅笔上橡皮擦那么大，发育程度与一个5周大胎儿的大脑相当，尚没有任何意识，但具备人脑绝大多数细胞类型和功能，且能像人脑一样进行基因表达，用它可以帮助科学家测试新药及更多认识脑部疾病机理；9月，华盛顿大学研究团队完成目前最复杂的人脑直连实验，他们使用一种脑—脑直连方式，让5对受试者通过互联网传递大脑信号来玩问答游戏。这一试验首次证明两个大脑可以直接连接，且无需发声，一方就能准确猜出另一方的想法。此外，美国科学家还绘制出了超精细的老鼠大脑3D图谱，该图谱由一系列高清图像拼接而成，单个神经细胞在纳米尺度下前所未有的清晰可见。
    
疫苗研究与设计领域:多家研究机构和企业参与研制的埃博拉疫苗已完成一期或二期人体临床试验。伊利诺斯大学厄本纳-香槟分校通过“基因组挖掘”技术搜寻了1万种细菌，用4年时间就发现了19种前所未知的天然磷酸盐新产品，每种都有望成为有潜力的新药，其中之一已确认可作为抗生素。
    
癌症研究领域：美国食品和药物管理局（FDA）批准了首个治疗黑色素瘤等癌症的病毒类药物，其核心是利用一种经过修改的工程疱疹病毒，在不伤及健康细胞的情况下杀灭癌细胞，并在人体内部引发抗癌免疫反应；德州大学西南医学中心发现，全基因组测序可识别癌症家族背景人群的患癌风险，提高了诊断有癌变倾向的基因变异的能力；哈佛大学利用受激拉曼散射(SRS)显微镜技术，无需荧光标记即观察到活体皮肤癌细胞分裂过程中DNA分子机理，可在不干扰细胞正常发育的情况了解细胞癌变程度。
    
艾滋病研究方面：一种基于基因疗法的“强力”新药eCD4-Ig可阻止艾滋病病毒各种已知毒株的感染，恒河猴试验表明其有效性远高于现有效果最好的广谱抗艾药。这种新药通过伪装把病毒“拒之门外”——令人体产生CD4和CCR5两种受体的“山寨”品，“欺骗”艾滋病病毒与之结合，从而让病毒失去进入人体的机会。美研究人员还研制出被称为“分子显微镜”的探针，能够准确检测到艾滋病病毒在细胞内外的隐藏之地，最终能帮助弄清艾滋病病毒长时间存留的谜底，从而将其从体内彻底清除。
    
基础医学研究领域：美研究人员发现一种与抑郁症相关的关键成分——成纤维细胞生长因子9（FGF9）蛋白，其在抑郁症患者大脑中的含量远高于非抑郁症患者；西北大学研究人员通过研究线虫发现，当动物到达生殖成熟期后，一种基因开关会开启衰老进程，也可保护机体免于衰老；约翰·霍普金斯大学发现一种包含磁性纳米粒子的磁选柱装置能够加速T细胞的生成，其最终目标是在病人的血液样本中训练T细胞并增加它们的数量，最后将它们放回病人的身体，该装置有助于敲开免疫疗法的大门；加州大学旧金山分校利用基因编辑技术CRISPR/Cas9精确修饰了人类T细胞；美国哈佛医学院攻克了让猪成为人体器官捐献者的一个最大难关——断绝猪内源性逆转录病毒在器官移植接受者体内重新激活的可能性，有望使猪成为人类的器官捐献者。
    
合成生物学方面：杜克大学研究人员利用活检细胞，首次在实验室制作出能收缩并对外界刺激产生反应的人类骨骼肌，它能像自然人体组织对外界电脉冲、生化信号和药品等刺激作出一样的反应；麻省总医院研究人员采用脱细胞技术，创建了一种构建人工生物肢体的方法，并成功培育出一个具有血管和肌肉组织的老鼠前肢；伊利诺伊大学芝加哥分校和西北大学研制出一种人工核糖体，它们可以像自然核糖体一样在细胞内产生蛋白质和酶，为生产新型药物和下一代生物材料及了解核糖体功能提供了帮助；斯坦福大学制造出一种有弹性、可变色的压力敏感材料，触摸力度不同，其颜色会随着改变，成为迄今最接近变色龙皮肤的人造材料；美科学家首次用人体细胞培育出能够发出声音的人工声带组织，动物实验显示该组织能够正常生长且未引发免疫反应，这为那些失去声带的患者带来了希望；美研究人员对从人体皮肤提取的多能干细胞进行遗传重组，培育出一颗拥有人的心脏细胞的微心室，这颗“小心脏”能像完整大小的心脏那样跳动，可用其替代动物实验，筛查新药或测试药物对婴儿的影响。

航空航天
　　
太空探索成绩斐然，人类对太空宇宙认知边界再次拓展，NASA仍是当之无愧的世界“领跑者”。

太阳系探索中的热点仍是对火星的探索，2015年人类对火星的了解也大大加深：火星大气与挥发演化探测器（MAVEN）向我们描绘了火星的“摇滚范儿”面貌。利用火星勘测轨道飞行器（MRO）上搭载的成像光谱仪，美国国家航空航天局（NASA）发现了火星表面液态水的证据，及火星上存在大量陨石撞击形成的玻璃。根据“好奇”号的观测数据，
　　
首次计算出火星年轻时期，其表面含水量曾超过北冰洋。而火星之所以变成一个干燥、寒冷的沙漠世界，是由于太阳风夺走了火星大气。
　　
NASA公布了登陆火星“三步走”计划，同时正在研究火星软着陆技术，研发登陆火星的充气式飞船，并打算利用折叠飞机勘测火星。正在研发中的火星直升机将大大提升漫游车路径规划效率。在动力方面，核裂变动力火箭或将飞往火星的时间缩短一半，而最令人兴奋的技术则是正在研制的新型离子发动机，它有望使人类的火星之旅缩短为39天。
　　
对于金星，美国研究人员提出通过声波来探测金星的地震活动；对于木星，NASA实验证明，木卫二黑暗物质可能是海盐，并计划2020年探测木卫二；而水星探测器“信使号”飞船坠毁水星表面，成功结束了11年的探测任务。
　　
对于冥王星，7月“新视野”号探测器在“飞越冥王星”任务中，带领人类首次近距离观察冥王星，NASA公布了迄今最清晰冥王星照片，发现冥王星也有“蔚蓝天空”，标志着行星探索黄金时代的一个顶峰。在NASA指令下，“新视野”号在近距离飞掠冥王星后，去探访柯伊伯带天体。
　　
2007年发射的“黎明”号小行星探测器在2012年离开灶神星后，于2015年抵达矮行星谷神星，传回了一张到目前为止最清晰的谷神星图像，并绘制了其表面地貌的彩色图像。
　　
在小行星方面，一颗宽度约0.54公里的小行星与我们“亲密地”擦肩而过，而一颗名为2011 UW-158的铂金内核小行星也飞掠地球，NASA3月宣布，其小行星捕捉任务将采取巨石捕捉方案。
　　
在寻找地外生命方面，开普勒太空望远镜找到了迄今为止最像地球的两个星体，被命名为开普勒438b和开普勒442b。7月，NASA首次确认了一个与地球近似大小、围绕一个类太阳恒星运转、公转轨道位于宜居带内的行星——开普勒-452b，成为寻找“另一个地球”的一座里程碑。不过，科学家认为更多类地星体或许尚未“出生”。
　　
在深空探测方面，美国发现迄今最遥远的星系，距地球约132亿光年。而迄今最曜亮的星系也被“广角红外测量探测器”（WISE）发现。令人振奋的是，美国密歇根大学对“罗塞塔”号彗星探测器数据的分析表明，在67P彗星彗核周围的气体——彗发中发现了氧气分子，这在历史上尚属首次。“尤利西斯号”太空探测器则检测到900多个粒子，该成果将帮助科学家对宇宙天体形成过程中星际尘埃所扮演的角色有更深刻的理解。
　　
在天文望远镜方面，世界最大的“30米口径望远镜（TMT）”光学天文望远镜动工；而正在研制的一款名为阿拉戈望远镜的新的在轨望远镜，其生成的图像将比哈勃太空望远镜清晰1000倍，美国能源部已批准了建造这款世界上迄今最大的数码相机。
　　
在航天运输方面，美国私企SpaceX夺人眼球，为美国军方发射第一颗军用卫星，载人“龙”飞船逃生系统测试成功，虽尝试回收火箭和海上软着陆失败，“龙”飞船执行的第三次货运补给船升空3分钟即命殒长空，但临近年终的12月，猎鹰九号运载火箭将11颗通讯卫星送入预定轨道后成功实现火箭第一级的着陆回收。此前的11月，亚马逊“掌门人”杰夫·贝索斯旗下的蓝色起源公司发射的一枚火箭成功实现软着陆并完成回收，成为全球第一个发射升空后又完好无损返回地面的火箭，足以载入火箭飞行的史册。此外，美将发射探空火箭测试空间技术，“巨无霸”运载火箭也将于2018年亮相，科学家正在考虑太空电梯中的材料和设计，将其作为火箭技术的替代，“坐电梯游太空”呼之欲出。
　　
在航空方面，NASA成功测试可变形机翼，测试了拥有18个引擎的电动机翼；10台引擎的电动飞机试飞成功；美无人机实现可长期留空不落地。
　　
值得一提的是，8月美国休斯敦一间负责运营国际空间站科学研究平台的企业NanoRacks，与中国院校达成“历史性”协议，允许中国一项生命科学实验在国际空间站上完成。这意味着国际空间站将迎来首个来自中国的研究项目；同样在8月，在太空种植的生菜喜获丰收，宇航员称：“太空蔬菜的味道好极了。”

信息技术

政府重视研发速度更快的计算机，人机交互技术、神经网络构建、芯片制造、光纤通信等方面成果迭出，网络安全技术更进一步。
    
7月，美国总统奥巴马签署总统令，要求美国在2025年之前，研制出全球最快的计算机，以进行复杂的计算并辅助科研和国家安全项目研究。
    
人机交互技术方面：微软推出最新一款全息眼镜“Hololens”，带来看世界的全新方式；美国国防部高级研究计划局（DARPA）的科学家正进行一个名为“同计算机交流（CwC）”的新项目，计算机可以像人一样交流；美日科学家合作开发出一种能模拟大脑进行自然计算的硬件平台，未来电脑将和人类一样聪明；加州大学圣地亚哥分校科学家利用存储式处理器研制出一种模拟人脑运作方式的新型电脑样机。佐治亚理工学院等提出了一种柔性生物兼容脑植入装置的设想，有望帮助那些脊髓损伤和使用义肢的人；杜克大学则在脑脑联接上取得新进展，利用几只猴子的脑力完成控制虚拟手臂的运动，用4只大鼠构建了被称为“脑网”的脑脑接口，并完成了简单的计算；麻省理工学院用一种在人体肠道中常见的细菌开发出一系列基本的计算机元件。
    
神经网络构建方面：田纳西州的数字推理公司建成一个包含1600亿参数的神经网络模型，创神经网络模型规模最新纪录；麻省理工学院神经科学家发现，最新一代“深度神经网络”在对目标分类识别上能达到猕猴大脑的水平。
    
芯片制造方面：IBM公司展示了首个完整集成的单片硅光子芯片，并宣布研制出首个制程为7纳米的测试芯片，计算能力为当前最强芯片的4倍，突破了半导体行业的重要瓶颈。此外，在该领域美国科学家的成就还包括：研制出3D碳纳米管计算机芯片；开发出在室温下可实现自愈的柔性电路；证实了用纤维素纳米纤维（CNF）作为计算机芯片基底的可行性，这可能是最环保的计算机芯片。
    
通讯技术方面：加利福尼亚州立大学创建了一种“频率梳”装置，可让光纤信号增强20倍；普渡大学开发出一种新的等离子氧化材料，有望实现超高速全光通讯技术。此外，美国OneWeb公司准备发射648颗小型卫星，抢占“卫星互联网”高地。
    
网络安全方面：华盛顿州立大学创造了一种新的、比十进制和二进制系统更复杂的数字系统，甚至能够经受住来自量子计算机的破译。此外，两位网络安全研究人员公开展示了如何利用网络“攻击”汽车。

先进制造

3D打印技术突飞猛进；光电子制造技术实现突破；全新柔性薄膜显示屏等其他制造技术也取得成功。
   
在2015年里，3D打印技术发展迅速，打印出的产品五花八门。
   
打印技术方面：硅谷一家创新公司开发出一种全新的“连续液界面生产工艺”，通过操纵光和氧气将液体媒介中的物体融合在一起，构造出物体的3D模型，不仅能让3D打印速度提高25到100倍，而且能制造出其他方法无法获得的结构；普渡大学科研人员利用喷墨打印技术制造出液体合金设备，能打印用于一切弹性材料和纤维上的柔性可伸展导体；密歇根理工大学研发出一种小型设备，通过在“生物墨水”中添加石墨烯，打印出人工神经组织；哈佛大学研制出一种新型多材料打印头，能混合并打印浓缩、有粘弹性的“墨水”材料，不仅能控制几何形状，还能在运行中改变材料成分；麻省理工学院研制出一种称为“多种制造系统”的新型3D打印机，能一次使用10种不同材料，打印分辨率达40微米级，该校还通过3D打印技术造出精美绝伦且用途更广的玻璃。
   
打印产品方面：FDA首次批准美国Aprecia制药公司利用3D打印技术生产癫痫病药物（SPRITAM），向个性化定制药物迈出了重要一步；通用电气公司3D打印出一台可点火运行的小型喷气发动机，长30厘米、高20厘米，在通油测试时每分钟转速可达33000转；海伦·德沃斯儿童医院首次将两种常见的成像技术（CT和3D经食道超声心动图）成功地结合在一起，打印出更精确的3D心脏模型；加州大学圣地亚哥分校利用新的3D打印技术，开发出能够在液体中游泳并具有多种用途的微型机器人；一名机械工程专业的学生用3D打印技术成功设计和制造出世界上第一把能自动装填的3D打印左轮手枪。
   
光电子制造技术方面：美国科学家利用迄今最纤薄（仅为三个原子厚）的钨基半导体作为发光“增益材料”，制造出一种新型纳米激光器；伊利诺伊大学香槟分校通过结合3D全息光刻和2D光刻技术，制造出一种适用于大规模集成电路的高性能3D微电池（只有指尖大小）；斯坦福大学首次通过拉伸二硫化钼的晶体点阵，“扯”出能隙可以变化的半导体，为制造高性能传感器和太阳能电池等奠定了基础；IBM研制出首个制程为7纳米的测试芯片，厚度仅为头发丝的万分之一，计算能力为当前最强芯片的4倍，突破了半导体行业的瓶颈；美国科学家将石墨烯和氮化硼纳米管结合，研制成全新的混合数字开关，可作为电子产品中控制电流的基本元件。
   
此外，美国科学家还研制出全球首款全彩色柔性薄膜反射显示屏，其通过外部施加的电压来改变自身的颜色，不需要光源，相反它会反射周围的环境光为其所用；波音公司于2012年提出的一项用于飞机的激光动力推进系统专利于2015年7月获批，该技术能在放射性燃料上点燃高能激光，或能用来推动火箭、导弹和航天器等。

能源环保

发布《四年度能源技术评估报告》，首次描绘2050年前美国全部使用清洁能源路线图；能源环保研究方面成果不断。
   
美国能源部发布《四年度能源技术评估报告》，提出国家能源的战略目标是保障能源安全、提高经济竞争力和保护环境安全。
   
斯坦福大学首次描绘出2050年前让美国使用清洁能源的路线图，每个州都可在基础设施和能源消耗方式上变革。
   
能源部橡树岭国家实验室使用纳米环基捕捉器，成功将冷分子捕捉到纳米级容器中，为今后制造量子设备找到了方法。
   
美国三阿尔法能源投资公司利用场反向位形结构磁性约束，将球型过热气体在1000万摄氏度的超高温中稳定保持了5毫秒，首次证明能将这种过热气体保持在稳定状态，使其温度高达到足以维持核聚变反应的程度。
   
美国华人科学家研制出首款可商用的高性能铝电池，其充电更快、寿命更长且便宜，用于智能手机，充满电仅需一分钟。此外，威斯康星大学麦迪逊分校创制了一种柔性光电晶体管，底部是一个反光金属层，其超薄纳米硅薄膜层不受其他材料遮挡，光吸收效率大大提高。加州大学伯克利分校研制出一种经过二胺改性的金属有机框架材料，可有效去除燃煤发电厂排放出的碳。
   
全球最大太阳能飞机“阳光动力2”，在从日本名古屋飞往檀香山的118小时不间断环球飞行中，创造出太阳能飞机三项世界纪录：不间断飞行最长时间、最远距离和单人驾机飞行最久。

新材料

在超导材料、碳纳米管、石墨烯等领域取得重大突破。

超导材料方面：麻省理工学院的科学家发现，所有超导材料的超导性与薄膜厚度、临界温度和薄膜电阻成比例。这一发现有望带来设计更好的超导线路，用在量子计算和超低能耗计算设备中。
   
碳纳米管研究方面：威斯康星大学研究人员开发出新型高性能碳纳米管晶体管,其开关速度比普通硅晶体管快1000倍、比目前最快碳纳米管晶体管快100倍，且性能远胜目前工业用薄膜晶体管，使碳纳米管晶体管取代硅芯片成为可能；斯坦福大学的科学家使用碳纳米管替代硅为原料，让存储器和处理器采用时髦的三维方式堆叠在一起，降低了数据在两者之间的传输时间，从而大幅提高了计算机芯片的处理速度，运用此方法研制出的3D芯片的运行速度有望比目前芯片高出1000倍。
   
石墨烯研究方面：美、中、日科学家发现了一种碳的新结构——五边石墨烯，计算机模拟显示，这种半导体具有超高机械强度，能耐727摄氏度左右的高温；加州大学河滨分校的研究团队用新方法，让石墨烯拥有磁性的同时获得新的电学性能，能产生新的量子现象；康奈尔大学的物理学家将只有10微米厚的石墨烯裁剪、折叠、扭转和弯曲成多种造型，剪出可能是迄今世界上最小的机器，为纳米级弹性器件的研发提供了新思路。
   
超材料研究方面：哈佛大学首次设计出一种折射率为零、能整合在芯片上的“超材料”，光在其中的速度可达到“无限大”，为探索零折射率物理学及其在集成光学中的应用打开了大门。
   
美国科学家在新材料领域的成果还包括：
   
意大利和美国科学家首次创建出基于硅烯材质的晶体管，其在真空中能稳定工作；宾夕法尼亚州立大学的科学家研制出一种新型高分子介电质，不但能存储能量，还能耐250摄氏度左右的高温，在混合动力和纯动力汽车以及航天器的制造中应用前景广泛。
   
斯坦福大学利用导热材料，开发出一种非常轻的新型纳米线网状面料，比传统面料能锁住更多热量，连通电源后还能主动发热，用它织成的衣服，让一个人每年能节省大约1000千瓦时的能量，这相当于一个普通美国家庭一个月的用电量。
   
丽罗伊·拉斯穆森和能源部普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）科学家携手研制出一种新型合成肌肉，其拥有极强的抗辐射能力，且能附着在金属上，有望用于制造更好的义肢以及反应更灵敏的机器人，在深空探索尤其是火星探索领域具有很大用途。
   
弗吉尼亚联邦大学的研究小组用铁纳米颗粒、具有磁性的钴和碳纳米颗粒合成出一种磁性可与稀土制传统永磁材料相媲美的新型磁性材料。

海洋科技

加快推进北极战略，推动近海能源开发，深海考察和科研活动成果显著。

4月，美国出任北极理事会主席国。为加强北极海洋资源研究，保护北极环境，主导国际合作，美已增加政府预算，加快推进北极战略，希望在其两年任期内为主导北极事务夯实基础。

年初，美内务部决定，将北卡罗莱拉州30万英亩的近海海面租给私人企业用于风能发电。同时该部还发布了2017年至2022年近海石油和天然气（开发）租赁计划草案，加快近海清洁能源的开发进程。

美国海洋能源管理局设立深海科学研究计划，加大深海考察和科研活动。一些海洋科研单位启动了对外大陆壳的研究。深海载人潜水器“阿尔文号”获得了美国海军海上系统指挥部颁发的下潜4500米认证书。

伍兹霍尔海洋研究所经过10年搜寻，终于在2015年11月发文确认在马达加斯加西北岸水域找到了“角岛鲸”。这种新品种鲸鱼属中型鲸，外形似长须鲸，过去有人曾看到过它的尸体，但一直没有人在海洋中看到活着的角岛鲸。

伍兹霍尔海洋研究所还研究发现，从深海散发出的热对于结束最后一个冰川时代发挥了重要作用；美国东北部海岸升温加速，给鱼类带来灾害性影响；海洋环境变化的致命性组合已给珊瑚礁生存带来巨大威胁；中太平洋的深海处拥有大量溶解铁资源；涡旋流能够将浮游植物的碳带入深海。该所还与华盛顿大学研究人员合作从普通的单一海藻中提炼出两种生物燃料；与哥伦比亚大学合作首次揭示了海洋磷循环过程，发现海洋植物在磷循环中扮演着主要角色。

另外，美国科考人员钻透南极惠兰斯湖上方的冰盖后，发现冰下湖水中生活着微生物、甲壳类动物和几种稀有鱼类，其中体型最大的一种鱼身体半透明，能清晰地看到其内脏。虽然惠兰斯湖下方有地热，湖水温度能保持在零下2摄氏度左右，但该湖中的鱼类也必须为适应这种低温而努力，它们体内拥有抗冻糖蛋白，能防止体液在零摄氏度以下的海水中冻结。