中安在線、中安新聞客戶端訊 習近平總書記在二十大報告中強調:“必須堅持科技是第一生產力、人才是第一資源、創新是第一動力,深入實施科教興國戰略、人才強國戰略、創新驅動發展戰略,開辟發展新領域新賽道,不斷塑造發展新動能新優勢。”
2022年8月,中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心研制的國家穩態強磁場實驗裝置再攀“科技高峰”。其混合磁體(磁體口徑32毫米)產生了45.22萬高斯(即45.22特斯拉)的穩態磁場,刷新了同類型磁體的世界紀錄,成為目前全球范圍內可支持科學研究的最高穩態磁場。
這項世界紀錄的突破意味著什么?有了這樣的強磁場,能做哪些研究?近日,本網記者走進合肥科學島,對中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心學術主任、國家穩態強磁場科學中心(籌)主任、強磁場安徽省實驗室主任、強光磁集成實驗裝置關鍵技術預研項目總指揮、安徽大學校長匡光力進行了專訪,揭秘強磁場背后不為人知的故事。
從無到有:穩態強磁場達國際領先水平
“穩態強磁場試驗裝置,我們是從從無到有開始建設,2006年,中國科學院等離子體物理研究所一位年過花甲的老研究員高炳軍,非常希望在國內立項建設強磁場實驗裝置,能夠為國家的前沿科學探索提供獨特的實驗手段,進而把我引到了強磁場領域。”匡光力回憶說。主持制定了穩態強磁場裝置總體建設方案、決策解決了項目推進過程中遇到的各類重要問題;組建了具有很強創新能力的強磁場科學技術研究團隊;成功設計了一種高性能的鈮錫超導導體及其接頭;研究成功大型鈮錫超導磁體高溫熱處理工藝;研制成功室溫孔徑達800毫米、中心磁場強度高達11萬高斯的鈮錫超導磁體裝置……這些年來,匡光力主持完成了國家“十一五”重大科技基礎設施——穩態強磁場實驗裝置的研制工作,由多位中國科學院院士、中國工程院院士組成的專家組鑒定認為,其磁體技術和裝置總體性能指標達國際領先水平。
以此次合肥科學島穩態強磁場實驗裝置混合磁體產生的45.22萬高斯(注:特斯拉和高斯都是磁場單位,1特斯拉=10000高斯)世界紀錄為例:地球磁場約等于0.5高斯,這0.5高斯的強度就擁有足夠的力量撬動指南針,讓指南針的指針從任何方向準確旋轉指向南方,而此次打破世界紀錄的45.22萬高斯相當于地球磁場的90多萬倍。
成果涌現:開展超過3000項課題前沿研究
“工欲善其事,必先利其器”,穩態強磁場是物質科學研究需要的一種極端實驗條件,成為推動重大科學發現的“利器”。
“由于強磁場在物理、化學、材料、生命健康以及工程技術等方面的綜合應用,強磁場極端條件在國際上被稱為21世紀科學、工程和技術的交叉聯合體,也有人稱它為諾貝爾獎的‘搖籃’。”匡光力告訴記者,縱觀全球,世界主要科技強國一直重視強磁場實驗條件建設,目前國際上有五大穩態強磁場實驗室,分布于美國、法國、荷蘭、日本以及中國合肥科學島。
匡光力介紹,截至目前,合肥科學島國家穩態強磁場實驗裝置已經運行超過50萬個機時,為國內外170多家單位提供了實驗條件,在物理、化學、材料、生命健康、工程技術等領域開展了超過3000項課題的前沿研究,取得了一系列重大科技成果,如首次發現外爾軌道導致的三維量子霍爾效應、揭示日光照射改善學習記憶的分子及神經環路機制等。與此同時,研發裝置衍生的成果和依托裝置研究產生的多項成果,如組合掃描探針顯微技術、國家Ⅰ類抗癌創新靶向藥物等,成功地轉化為現實生產力。
未來可期:依托裝置產出高水平科研成果
匡光力介紹,新紀錄的誕生,表明我國擁有了目前國際領先的穩態強磁場實驗條件,能夠為科研人員探索物質世界提供有力支撐。
世界紀錄的刷新,也為強磁場科學中心規劃建設的另一個大科學裝置——強光磁集成實驗設施奠定了重要基礎。匡光力介紹,該設施包括以55特斯拉混合磁體、36特斯拉超導磁體為代表的具有世界最高穩態磁場的系列磁體裝置,設施還將依托微波、可見光等系列先進波源,建設一批強磁場下光—磁集成測量系統,主要科學目標是解決新型電子材料研發、高溫超導機理研究與應用、生命過程本質探索、新藥創制以及特種功能材料制備等國家重大需求中的瓶頸問題。
“對于實現高水平科技自立自強,我們充滿信心,更想盡一份力。不管是穩態強磁場實驗裝置,還是強光磁集成實驗設施,都是致力于解決國家重大需求的國之重器,希望更多用戶可以依托裝置產出高水平的科研成果。”匡光力說。(記者 張賢良 王子康 海報設計 楊曦)