【新华日报·交汇点】拼搏!他们在“纳米世界”中勇攀高峰
编者按
种花家,即“中华家”的谐音。春和景明,万物生发,一年一度的“春天的盛会”如约而至;此时此刻,种花家的8500万江苏儿女正沿着中国式现代化的康庄大道阔步前行。新华日报·交汇点新闻策划推出《种花家的“江江”和“苏苏”们》系列报道,将视角对准不同年龄段、不同领域内的优秀江苏儿女,这些“江江”“苏苏”们初心如炬、锐意进取,他们的奋斗之路与追梦之旅,也必将激励着更多“江江”“苏苏”向着新目标,奋楫再出发!
在苏州,有这样一座超高真空管道纵横交错而成的“纳米世界”,长达203米的超高真空管道连接起近40台大型设备,样品以每分钟3.2米的运行速度在管道中穿梭前行,到达一个个设备节点完成试验。这里是中国科学院苏州纳米所建设的纳米真空互联实验站,也是实验站科研团队日常攻关的“主战场”。
5万纳米相当于一根头发丝粗细
在纳米真空互联站里做实验,就像是打造一座微观世界的殿堂。如果用头发丝的粗细程度去衡量纳米的尺度,那么,5万纳米相当于一根头发丝的粗细。中科院苏州纳米所所务委员、实验站主任张珽研究员告诉记者,不同于集成电路硅基工业控制超净间内微尘颗粒的要求,新型纳米材料需要一个干扰更小的制造环境来保证其本征性质,纳米真空互联实验站可提供这样一个环境,就像模拟太空里的真空条件制造纳米材料和器件,从而走出一条未来纳米器件制造变革性技术路径。
在建设初期,如何达到动态超高真空环境成为众人感到棘手的问题。为了达到标准的动态真空要求,实验站科研人员改良管道涉及材料及处理工艺,用多级泵组一节节抽取管道中的空气,从粗真空、低真空、高真空再到超高真空,这场技术“接力长征”终达胜利彼岸。
世界前沿实验室的“成长”之路
管道搭建好了,利用管道将所有设备像串糖葫芦一样串起来,又成了一个新的技术突破难点。当初大部分设备为了达到管道互联互通的要求,科研人员自己花大力气动手改造,圆满完成了管道互联互通的高标准严苛任务。
张珽介绍,样品在被机械手送入超高真空环境后,由智慧中控台自动化控制每段管道内两辆带磁铁的小车,利用磁力远程操作和运输。“在超高真空管道中,纳米材料和器件的样品可以运转到达任意一个设备节点检测性能,最大限度地排除大气环境对材料与器件表界面的不利影响。”
从当初的一片荒凉地,到如今布满精密仪器的世界前沿科技实验站,实验站团队见证了纳米真空互联实验站从2014年开始“成长”的全过程。2月18日,中科院苏州纳米所纳米真空互联实验站二期建设项目在苏州顺利通过总体验收,并已初步建成国际先进的真空互联综合实验装置。纳米真空互联实验站面向国家战略需求和科学前沿重大问题,开创了一条变革性的技术路线,将材料生长、器件工艺、测试分析等功能通过超高真空管道有机互联,传统常规超洁净环境下独立分散设备难以实现的材料本征特性、原子级精准调控、器件原位制造等局限实现突破。
未来将出现在更多生活场景中
打通产学研链条,也是实验站的重要作用之一。据悉,包括共建团队的科研人员,实验站组建了一支200余人的高水平人才队伍,在半导体材料、量子材料、能源与催化材料、高温超导材料、有机半导体材料及新型纳米材料等先进材料和半导体核心器件领域已取得一定的国际影响力,目前在国际国内学术期刊上合作发表论文250余篇,申请专利246项。
同时,实验站已面向全球的高校、研究机构和高科技企业开放,截至去年12月,实验站累计开展合作课题651个,服务用户数量220多家,服务机时长达80000多小时,并逐步建立了立足江苏省,辐射长三角地区,延伸海内外的用户科研服务体系。
纳米材料凭借其优异的性能和效应,其应用将拓展到能源电池、半导体材料、量子计算等领域,甚至将在未来飞入寻常百姓家。柔性太阳能电池、超高灵敏的感知探测器件等借助纳米材料研制的智能设备将出现在人们生活的更多场景中。
“未来,纳米真空互联实验站将继续集聚力量进行引领性科技攻关,为新原理、新材料、新器件等原创性研究和核心技术突破提供体系化支撑。”张珽说。
来源:交汇点
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