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国内首个!“强光磁试验装置”开建

2022年05月05日 07:28 来源:中安在线

  据安徽大学消息,“强光磁试验装置”项目近日在该校正式启动建设,将建成为国内首个集成自由电子激光与强磁场、低温的科学装置。

  为贯彻落实关于建设世界一流大学和一流学科的重大战略决策,加快启动“强光磁集成实验设施”国家重大科技基础设施“十四五”项目,在省教育厅专项支持下,“强光磁试验装置”以安徽大学材料科学与工程学科为核心,组建了由校长匡光力研究员领衔的24位高层次人才的研究团队和设施建设项目组,完成了项目建设方案和空间布局方案。

  “强光磁试验装置”奥秘何在?

  我们需要一个环境来观测物质的不同特征和特性。举一个最通俗的例子,水是我们每个人每天都要遇到的一种物质。在高温环境中我们能看到水变成蒸汽,此时水就以气态形式存在;常温下,水以液态形式存在;零度以下,水会以冰即固态形式存在。我们可以看到随着环境温度的变化,水的呈现不同的形态。实际上,如果我们改变气压条件,水会呈现更加复杂的形态。

  同理,我们在强磁场条件,也会观察到水的另外形态,这些丰富多彩的形态,才真正完整构成了水的“全形态图谱”。我们观测到的形态越全面,我们对于水的本质特点就掌握的越透彻,也能更好地利用水。

  从另外一个思路看,我们可以设置不同的条件,来呈现我们希望得到的水的特定形态,这在科学上就称为调控。实际科学研究对象丰富且复杂,强磁场和低温集成的环境,是极为有力的调控手段,因而受到了高度重视。

  自由电子激光相当于焦距连续可调的聚光灯和摄像机的组合。根据需要,选择恰当的焦距组合,就能观察到我们所想看到的非常隐蔽微小的细节或者抓住转瞬即逝的点滴。比如一个水珠从天而降落到桌面,撞击桌面,我们可以仔细地以百万分之一秒每帧的方式来观测,就会从极为平常的水滴下落过程中,进一步发现水的特殊形态和动力学规律。

  现在“强光磁试验装置”既提供了环境,又提供了观察工具,并且把它们高度集成在一起,必然能够发现很多未知,这个过程虽然涉及到深奥的科学道理,但也会十分有趣。

  冲在科学研究最前沿

  “强光磁试验装置”是由红外自由电子激光系统和五个实验站组成,其中集成了强激光、强磁场、低温等多种调控物质特性的技术。该装置的主要特色是,红外自由电子激光和强磁场、极低温等条件联合作用,全方位表征材料的微观物性和超快动力学过程。不仅能够支持材料科学前沿研究,也能支持化学、生命科学等其它学科的研究,还具有直接支持集成电路产业、新材料产业技术研发的潜力。

  推动“强光磁集成实验设施”建设

  该装置建设的启动也推动了“强光磁集成实验设施”建设。“强光磁集成实验设施”是由安徽大学、中科院合肥物质科学研究院、中国科学技术大学联合向国家发改委申报的国家十四五重大科技基础设施项目,经多轮评审,列为“备选项目、择机启动”。该设施包括55T混合磁体、36T全超导高均匀度磁体等国际领先水平的强磁场磁体,还包括主要利用红外自由电子激光构成的一系列物性测量系统,其主要科学目标是探索新型量子功能材料、研究重大疾病病理及其相关药物。安徽大学拟主要负责其实验测量系统的研发和建设。因此,建设“强光磁试验装置”也是为了建设该国家重大科技基础设施夯实技术基础、培养人才。

  推动双一流建设

  据了解,“材料科学与工程”是安徽大学选定的双一流建设主要学科方向,聚焦“集成电路先进材料与技术”培养人才、研发技术,以便有力支持安徽集成电路产业、新材料产业的发展。而强光磁试验装置是支持低能耗电子材料、热管理材料的集成电路研究的重要科研设施,它的建设和使用无疑将大大促进安徽大学材料科学与工程学科的发展,推动双一流建设的高水平发展,促进安徽大学多学科交叉创新。

  计划四年内完工

  据相关负责人介绍,该装置将以四年顺利完成为目标,倒排工作计划,全力推进项目建设,并且科学安排进度,能够先行完成的模块,就抓紧时间建设完工,并尽快投入使用,建成一个使用一个,早出效益。

  目前已经开始场地改造、自由电子激光装置工程设计、各实验工作站工程设计,同时进行相关设备的采购招标,高效且有条不紊地推进。

编辑:刘浩

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