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怀柔科学城||10个课题组进驻!大科学装置迎首批科研人员

2021-04-10 09:20
来源:澎湃新闻·澎湃号·政务
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一年之春总被赋予着勤劳奋进的特殊意义。

走进初春的怀柔科学城,一批科研工作者已开始在“梦想中的实验室”里大展拳脚。五大大科学装置之一的综合极端条件实验装置,材料基因组研究平台,清洁能源材料测试诊断与研发平台已率先进入科研状态。

从中科院物理所获悉,在上述装置和平台的科研设备调试的同时,目前已经有10个课题组“抢跑”进入了科研状态。由此,今年走入第五个年头的怀柔科学城,正式迈入了建设与运行并重的新阶段。

物理所全景图

大科学装置迎首批科研人员

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尽管按照进度时间表,综合极端条件实验装置要到2022年才能全面投用,但物理所的科研人员却有些迫不及待了。“科研探索上我们等不了,要越快越好!”物理所研究员孙培杰难掩兴奋又急切的心情,已经带领着团队人员在综合极端装置内“驻扎”下来,做好了前期实验准备。

孙培杰的研究方向是量子材料热物性。他这样解释自己的研究领域:“在微观的量子世界里,一切违反宏观世界物理规律的情况在极低温、超高压、强磁场等极端条件下都可能会出现。这就是量子物性的魅力。”孙培杰举例:“比如一块重电子量子材料,在微观的量子世界里,它的吸热能力可能会变为常规材料的上万倍。而我们要做的就是发现这种特殊现象,找到形成这种量子物态的原因,进而再考虑如何利用它。”

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物理所科研人员在怀柔园区做实验

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从去年10月份物理所怀柔园区投入使用,孙培杰就带着团队将重心转向了怀柔,成为了综合极端条件实验装置迎来的首批科研人员。“以往受实验条件所限,我们更多地是在或低温,或高压等单一的极端条件下观察量子世界,但综合极端装置给我们提供了低温叠加高压、强磁场等综合极端条件的可能,这是我们梦寐以求的实验环境。”孙培杰说。

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科研人员在综合极端条件实验装置内做实验准备工作

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目前,装置还在调试中,部分极端实验条件还不能达到极致,但孙培杰已经打算让实验先跑起来。走进层高6米多的实验室,两层的实验空间已搭建完毕:一层的实验区矗立着一人多高的液氦气罐,里面将形成极低温、强磁场等极端实验环境;科研人员则身在二层,将量子材料样本连接到测量仪器上,做好将样本送入极端环境的准备工作。“目前计划清明节后就开始实验。”孙培杰说,营造出极端环境后,实验可能会长达几个月,届时科研人员将在神秘的量子世界展开探索。

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卡脖子新材料加速诞生

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工作人员在操作面板上输入数据,2米多高的机器开始工作,新材料就从一个四四方方、类似保险柜一样的高温炉具中烧制诞生……这是物理所研究员赵怀周跟团队设计出的国内首台热挤压碲化铋材料的试验样机。“过去我们一直在研究这种被国外卡脖子的新材料,但受限于以前的场地条件,一直没制作出样机。”赵怀周坦言。但去年搬到怀柔科学城的材料基因组平台后,团队实验空间扩大了好几倍,设备也是量质齐飞,加速了科研成果产出。

热挤压碲化铋这种材料有什么用途?赵怀周告诉记者,由于这种材料机械性能高于常规区熔法制备的碲化铋,可以被切分得非常微小,因此是制作热电微型芯片的重要材料。“比如5G技术应用的控温微芯片,就需要这种材料。”但过去,这种材料一直被国外垄断。自从赵老师的团队“解锁”了制作这种材料的新技术后,已经有多家热电芯片制作企业有意合作。

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科研人员操作制作碲化铋的样机

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除了赵老师,还有多个课题组已经在材料基因组平台展开科研攻关。“现在来科学城上班感觉就是回家了。”中科院物理所怀柔材料基因组平台单晶生长实验站站长石友国笑着说,怀柔科学城满足了他“梦想中实验室的样子”。

单晶是不少物性测试课题组研究的基础材料。生长单晶过程颇有些“炼丹”的意思。科研人员将原材料化学物质进行配比,并封装在石英管中后,将石英管放置在高温炉内进行高温烧结,少则7天,多则一月,就能生长出不同组分的单晶材料。搬到怀柔科学城后,单晶生长课题组的高温炉增至100多台,效率立刻翻倍。

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全国最大“电池医院”试运行

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与材料基因组平台相隔不远的,就是清洁能源材料测试诊断与研发平台,这里同样已经忙碌地运转起来。其中,一套针对电池失效分析研究、全国最大的“互联互通惰性气氛综合分析测试平台”正在试运行。

“互联互通惰性气氛综合分析测试平台”就如同一个为电池进行体检的医院。走进这家特殊的“医院”,400多平方米的实验空间内整齐排列着20多个互相连通的手套箱。由于电池材料通常对水和空气敏感,手套箱里充满的惰性气体能确保实验样本不发生氧化等化学反应。”物理所清洁能源实验室E01组研究员禹习谦说。

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“电池医院”试运行

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在现场看到,这些手套箱彼此首尾相连,每个手套箱内都放置了不同的实验设备,一些手套箱箱体边上还连接着测试仪器。禹习谦解释,不同的手套箱通过内置或者外接的实验设备实现特定的分析测试功能,需要分析的电池进入手套箱进行拆解后,可以按顺序在不同的手套箱中进行形貌、结构等全方位检测。“一圈走下来,就给电池进行了一套完整的‘体检’,会形成一份全方位的检测报告。”禹习谦告诉记者,这是目前国内规模最大、提供分析测试功能最全的“电池医院”。目前该测试平台已经进入试运行,不仅面向物理所的研究团队,也对外向其他科研院所和企业开放。

“一装置两平台”的抢先“开跑”,成为怀柔科学城大科学装置及科技研发平台快速推进建设运行的缩影。据悉,位于怀柔科学城东区的另一大科学装置——地球系统数值模拟装置,目前也已开展设备安装调试,预计也将早于预期在今年6月进入科研试运行阶段。

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原标题:《怀柔科学城||10个课题组进驻!大科学装置迎首批科研人员》

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