地球科学

1. 中南亚造山带构造演化

2. 全球地面异戊二烯排放和气候

3. 藏南锆石 U-Pb 定年和矿床年代

4. 格陵兰冰芯定年和旧石器中晚期过渡

5. 纳米粒子在大气中的成核和生长

6. 气候变化和极端降水

7. 格陵兰冰盖质量，融化，和运动

8. 2008年汶川地震研究

9. 黑碳排放和北极地区的空气污染

10. 地面运动预测方程和 2009 年意大利中部拉奎拉地震

2008年汶川地震研究该前沿是对2008年5月12日在中国四川发 生的大地震的研究。震级达到 7.9 级的汶川地震 波及四个县，造成灾难性的破坏，致使90,000人遇难，400万人无家可归。具有讽刺意味的是，对这个发生了30年来最具破坏性地震的地方，人们在之前却没有认识到该地方存在的地震高风险。随后的研究主要确认表面裂度等一些专业指标险以及有关此次地震的其他专业数据，同时还有一些论文研究了印度、美国西部处于地震带区域所发生的类似现象。事件驱动的研究前沿：对福岛地震核电站泄漏的研究强烈地震的发生会迅速激发一轮有关地震和地球物理学的研究。学者们收集、分析地震相关数据， 并将这些分析结果发表出来以期解读整个事件。 如上页的表中所显示的，无论2008年的中国汶川地震还是2009年发生的意大利拉奎拉地震，均激发一批重要研究文献的产生。2011 年 3 月 11 日发生在日本东北的9级大地震也不例外， 在我们的数据中出现了两个对地震及其后果的研究前沿。虽然这两个研究前沿的引用次数都不足以使之进入该领域研究的前10%，但是从其构成文献的平均发表年来看，却符合及时、快速的特征，因此将其归为热点领域。

生态与环境科学

1. 海洋酸化和海洋生态系统

2. 生物多样性和生态系统功能

3. 红树林和气候变化

4. 土地利用变化的模型和影响

5. 施用生物质炭的技术和效果

6. 入侵物种的适应进化和近似贝叶斯

7. 壶菌病和大规模两栖类动物灭绝

8. 环境水和废水中的药物残留

9. 群落生态学和系统发育比较生物学

10. 气候变暖，改变的热生态位，与物种影响

海洋酸化和海洋生态系统该研究前沿主要研究人类使用化石燃料导致的大气二氧化碳含量增高，从而带来海洋化学成分变化，进而对脆弱的海洋生态系统及各种海洋生物的影响。所有影响中，最显著的就是海水溶解大气的二氧化碳带来的酸化效应，这会直接影响到海洋物种的生存，尤其是那些需要钙质以形成骨架或外壳物种，继而会影响到环环相扣海洋生命链。这些研究试图评估人类导致的气候变暖对海洋产生的影响。

化学与材料科学

1. 优化的可见光光催化制氢

2. 钌或铑催化的氧化的 C-H 键激活

3. 聚集诱导发光的特征和化合物

4. 有机合成中的光致氧化还原催化

5. 手性膦小分子催化不对称反应

6. 纳米孔 DNA 测序

7. 小分子溶液加工的体异质结型太阳能电池

8. 氮掺杂石墨烯

9. 卷辊加工的聚合物太阳能电池

10. 硅纳米线组成锂离子电池阳极材料

聚合物太阳能电池的加工研究该前沿是近期有大量的研发致力于利用基于有机聚合物的太阳能电池来把太阳光转化为电力。这种技术不同于相对成熟的基于硅的太阳能电池，但由于其潜在的低成本、低污染特性，聚合物太阳能电池极具研究前景，虽然其光转化效率与耐用性还有待改善。这个研究前沿主要讨论生产聚合物太阳能电池的卷辊方法 —— 实际上是将这些电池 “印 刷”在薄片上。最终，这项技术将使大规模生产成为可能，由此实现该技术所承诺的重量轻和柔软的太阳能电池，这将可以应用在为移动设备供电，和为发展中国家的边远地区提供电力。

物理

1. 掺碱金属的铁硒超导体

2. 自旋 - 轨道耦合的玻色 - 爱因斯坦凝聚

3. 直接探测暗物质的实验

4.马约拉纳费米子的证据

5. 顶夸克的前后向不对称

6. 量子模拟与囚禁离子

7. 铁基超导体中的节点间隙结构

8. 全息费米面及其量子纠缠熵

9.量子不和谐

10.拓扑绝缘体

掺碱金属的铁硒超导体研究从 1986 年发现铜酸盐的高温超导特性（这个发现为 J. Georg Bednorz 和 K. Alex Muller 赢得 1987 年的诺贝尔物理学奖），到后来发现其他高温超导体，其间是一个漫长而曲折的过程。在近年，是 2006 - 2008 年对铁基化合物超导特性的发现，继而2010年在铁元素化合物中用硒取砷，并且在硒层和铁层之间使用钾，铷，铯，或铊的夹层。这类结构被称为铁硫族化合物超导体家族。超导性—材料以零电阻导电的特性—具有非常广阔的应用前景。磁共振成像（MRI）与核磁共振（NMR）仪器中的强大电磁铁只是已有技术的 一个例子。 展望未来的应用前景包括低损耗甚至零损耗的长距离输电线路，和电磁推进技术的进一步发展，例如“磁悬浮”列车利用电磁技术来 实现高速运行。

数学，计算机科学与工程

1. 高能可充电锂-空气电池

2. 非线性分数阶微分方程的边界值问题

3. 生物柴油燃料燃烧的化学动力学反应机制

4. 非局部铁摩辛柯梁理论和碳纳米管

5. 受约束的全变分图像去噪与恢复

6. 石墨烯晶体管

7. 分析新一代 DNA 测序数据

8. 纳米流体传热

9. 二氧化碳捕获中的钙循环过程

10. 差分进化算法和 Memetic计算

受约束的全变分图像去噪与恢复研究这个研究前沿中的核心文献提出各种方法和算法来修复或恢复各种信号、图像和视频信息，面向的情形可能是稀疏的数据源，或者噪音和部分需要修或者需要补充丢失的数据。这些技术的应用包括医学图像处理和情报收集。具体例如在充满噪音的视频中追踪运动物体，由卫星观测来定位地面物体，无人驾驶飞机的控制，和在CT 扫描中使用最小的放射剂量。

经济学，心理学以及其他社会科学

1. 城市政策变化和全球治理问题

2. 家族企业的创业精神和绩效

3. 工作记忆的训练与可塑性

4. 以权 生制为基础的收入管理和会计违规

5. 以病人为中心的医疗，基本保健，和界定

6. 社会学习策略和决策

7. 二氧化碳排放的投入产出分析

8. 对再认启发的研究

9. 消费者在线评论，社交网络，和在线显示的广告

10. 金融危机，流动性，和公司治理

次贷危机，流动性和 ，公司治理研究这次选出作进一步分析的这个研究前沿，考察了决定市场流动性和信用的制度安排和金融体制等系列复杂问题—— 特别是这些要素同时承受压力是如何引发了2008 年的全球金融危机。从对次贷危机后的银行紧缩的分析，到就现金持有量和风险假定等公司治理问题的一般研究，这个前沿的研究致力于厘清导致这场影响至今犹存的全球经济的复杂动力机制。