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创新发展的安徽领跑:稳态强磁场 向45T世界纪录冲刺
2017-12-07 08:40:33   来源:安徽日报    作者:   责任编辑:黄桂香

    中科院强磁场科学中心稳态强磁场实验装置。徐旻昊摄

        “我们目前正在进行的工作,就是全面冲刺45T世界纪录! ”12月5日,面对记者的采访,中科院稳态强磁场中心磁体科学部副主任陈文革研究员开门见山地说。

       今年9月27日,稳态强磁场大科学装置通过国家验收,经过多年自主创新,强磁场研制团队打破国际技术壁垒,成功克服关键材料国际限制、关键技术国内空白等重大难题,超越法国、荷兰、日本等发达国家,建成继美国之后世界第二台40T级混合磁体,建成三台场强创世界纪录的水冷磁体,建立了国际领先水平的科学实验系统,实现了我国稳态强磁场极端条件的重大突破。

        磁现象是自然界的基本现象之一,地球磁场强度约0.5高斯(磁感应强度或磁通量单位)。1万高斯等于1特斯拉(T),目前世界上产生稳态磁场强度最高的是美国国家强磁场实验室,实现磁场强度为45T。 “我们现在的目标就是要达到甚至超过美国国家强磁场实验室获得的稳态磁场强度。但获得极高的磁场就像跳高一样,越往上越难,需要我们将现有材料用到极限,工艺设计水平上也要求极高,来不得半点马虎。 ”陈文革表示。

        “强磁场是支持科学前沿探索的一种极端实验条件,磁场越高,科学发现的机遇越多。 ”强磁场中心科研办主任盛志高告诉记者,强磁场是调控物质量子态重要参量,在发现新现象、揭示新规律、探索新材料、催生新技术等方面具有不可替代作用。随着40T级混合磁体建成,强磁场中心完善了独特的测试平台,国内外很多科学家都希望利用强磁场独特的测试系统进行高场下量子功能材料、生物学、医学等研究。

        在科研人员的引导下,记者来到稳态强磁场实验装置现场,一位年轻人正在装置旁的计算机上录入数据。原来复旦大学张远波教授团队的研究生正在这里做实验,他告诉记者,不久前张远波课题组和中国科大陈仙辉课题组合作首次在强磁场下观测到黑磷中的量子霍尔效应,为进一步研究黑磷中的量子输运奠定了基础。 “过去,我们的主要数据是在美国强磁场国家实验室完成的,现在在合肥强磁场中心就可以了。 ”

        “针对急性白血病的一个国家I类创新靶向药物,我们经过4年的研发完成了全面的临床前评估,已经向国家药监部门递交了临床试验申请。 ”在强磁场中心的一间实验室里,从哈佛大学医学院归国的刘青松研究员见到记者后兴奋地介绍。

        近年来,他带领药物学研究团队瞄准当前我国高发的肿瘤如白血病、肺癌、乳腺癌、胃癌、肠癌以及淋巴癌等,依托强磁场大科学装置平台,特别是高场核磁共振和共振成像装置,使用以核磁为核心的高通量筛选技术和片段式药物设计理念,开发了一系列具有自主知识产权的创新靶向抑制剂,目前多个成药性良好的抑制剂正在根据国家监管机构的要求进行完善的临床前评估,以期尽快进入临床试验。

        强磁场技术的发展会给我们的现实生活带来很多变化,“比如医院里的磁共振成像就利用了强磁场技术。实际上,磁场越强,能看到的越清晰,强磁场科学中心的研究设备,甚至可以清晰地看到脑细胞。未来,在强磁场环境下,我们可以看到更为微观的信息,分析人的新陈代谢,对病理过程进行直接的代谢分析。 ”强磁场作为一种独特的条件,可以改变材料,甚至创造新材料。比如强磁场可以帮助硅的提纯,实现更高等级的单晶硅材料,衍生更好的电子产品。强磁场可以帮助高温超导材料的研发,超导状态下的材料电阻可以忽略,这意味着未来电力的输送将不会有任何损耗。 “随着45T甚至强度更高的稳态强磁场的研制成功,将为我国新材料、物理、化学、生命科学的研究提供更强大、更先进的平台。 ”陈文革兴奋地说。(记者 汪永安)

         记者手记

        “边建设边开放”让大科学装置增值

        国家大科学装置稳态强磁场的建设历时9年取得丰硕成果,令人赞叹!稳态强磁场的巨大成就不仅体现在打破国际技术壁垒,克服关键材料国际限制、关键技术国内空白等重大难题,实现我国稳态强磁场极端条件的重大突破上,更体现在依托这一科研平台,产生了一大批具有国际影响力的科研成果上。而这一系列成果的取得与该装置“边建设边开放”管理新模式密不可分。

         试想,像稳态强磁场这样的大项目,国家每年投入数以亿计,如果只建设不开放,或者怕麻烦建设好了再开放,其产生的科研效益就要大打折扣。稳态强磁场从一开始建设便敞开大门,从2010年试运行至2016年底,为清华、北大、复旦、中科大、物理所等106家用户单位1500余项课题提供了实验条件,依托装置共发表839篇论文,极大地带动了我国物理、材料、化学、生命科学等诸多学科在强磁场等综合极端条件下的前沿探索,依托装置的成果产出已超越相近规模的法国和荷兰强磁场实验室。

       “边建设边开放”,管理新模式带来的不仅是稳态强磁场知名度、美誉度的提升,更是大科学装置自身科研价值的巨大增值!

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