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【记者探访重大科技基础设施】

“脉冲强磁场装置”:
多项核心技术指标达国际一流水平

    “国家对年轻科学家支持很大,也愿意把科研交给年轻人,这在国外是体会不到的。”6日,国家脉冲强磁场科学中心教授李靖带领两名博士生做实验,他一边做实验一边对90后的博士们有感而发。

    今年33岁的李靖是留学博士,老家湖北宜昌。今年2月回国,进入华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心工作。让他没想到的是,华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心依托优势学科,资源得到更好整合。“回国工作首先是看好国内物理学科研发展前景,尤其对未来一二十年的发展,我充满期待。”

    ■ 装置的建成使我国脉冲强磁场技术实现了跟跑到并跑领跑

    据悉,武汉脉冲强磁场实验装置于2008年4月正式开工建设,2013年10月建成,2014年10月通过国家验收并正式对外开放。强磁场已成为当今开展物理、材料科学、化学、生命科学等领域前沿基础研究的重要手段。在过去二十年中,发达国家在强磁场条件下的科学研究,已经有了许多新发现和新突破,产生了包括分数量子霍尔效应、磁共振成像、超导等与强磁场有关的诺贝尔奖8项,涵盖物理、材料、化学、生命等多个前沿领域。

    “装置的建成使我国脉冲强磁场技术实现了跟跑到并跑、领跑的跨越式发展,达到国际领先水平,满足了我国科学家对强磁场实验条件日益迫切的需求。”国家脉冲强磁场科学中心办公室主任程远介绍,装置的多项核心技术指标达到国际一流水平,其中脉冲磁场强度达到94.8T,使我国成为继美国、德国后世界上第三个突破90T大关的国家,磁场强度水平位居世界第三、亚洲第一;建成了包括27.8MJ电容型、100MJ/100MW脉冲发电机型、12.2GJ蓄电池型电源,电容器、发电机型电源规模均位居世界第二位,并拥有特有的蓄电池型电源;建成了电输运、磁特性、磁光特性、电子自旋共振等5类8个科学实验测试系统,部分测量精度达到世界领先水平;建成了主控制系统和辅助监控系统,实现多电源、多级磁体和多科学实验站的协同工作及精确时序控制,位居国际同类装置的领先水平。“我们用了5年时间走完了别人20年走的路。”

    ■ 装置零部件基本自主研发

    “目前中心可以提供接近地球磁场190万倍的磁场强度,接近于绝对零度(-273℃)的极低温度。”国家脉冲强磁场科学中心主任李亮教授表示,中心主要为前沿科学研究提供极端实验环境,包括极强的磁场、极高的压力和极低的温度等。目前国际上建有脉冲强磁场实验室30多个,具有代表性的有中、美、德、法四国,其中在脉冲强磁场实验室五大指标中,华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心四项指标位列第一,被国际同行誉为科研产出最高、性价比最高的脉冲强磁场装置。

    作为开放式实验平台,短短几年时间,国家脉冲强磁场科学中心便吸引了来自美国哈佛大学、英国剑桥大学和国内清华、北大等过百家科研机构的学者前来做实验,每年提供1万小时的实验服务,完成实验项目超过200项。先后发表了包括《自然》《科学》等在内的顶级科学期刊过千篇,尤其在量子相变研究、巨大磁阻现象、狄拉克电子体系等方面重大科研成果不断涌现。中心对人才的吸引力也如同强大的磁场,先后从国外引进多位高层次人才,他们首先看中的也就是实验室条件。

    “这么先进的装置零部件的国产化率达到85%,进口设备只有一些标准测量仪器,占比不到15%。”李亮教授自信地告诉记者,他们采用了技术优势弥补了国产材料的性能的不足,达到了国际先进水平。基本上是自主研发,自己动手建造的。

    目前,中心正在开展设施主机系统性能参数提升、科学实验测试系统功能扩展、制备表征测试平台完善等三个方面的优化提升,将建成性能参数全面领先、最具国际影响力的脉冲强磁场科技基础设施,引领国际强磁场技术发展,为解决量子物态与功能材料、生物磁共振、先进电磁制造等领域的重大科学问题和国家重大需求提供极端实验条件和平台。

    (长江日报记者杨佳峰 通讯员高翔)