據(jù)新華社報道：8月12日，從中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院獲悉，國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置”實現(xiàn)重大突破，創(chuàng)造場強45.22萬高斯的穩(wěn)態(tài)強磁場，超越已保持了23年之久的45萬高斯穩(wěn)態(tài)強磁場世界紀錄。多位中國科學(xué)院院士、中國工程院院士組成的專家組鑒定認為，該成果達到國際領(lǐng)先水平。
圖片來源：新華社微博
強磁場是探索科學(xué)前沿的一種極端實驗條件，在發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、催生新技術(shù)方面具有不可替代的作用，自1913年以來在高溫超導(dǎo)、量子材料、生命科學(xué)等領(lǐng)域?qū)矣兄卮蟀l(fā)現(xiàn)，已有約20項相關(guān)成果獲得諾貝爾獎。
穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置是國家發(fā)展改革委“十一五”期間立項的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，2017年通過國家驗收并正式投入運行，使我國成為美國、法國、荷蘭、日本之后第五個擁有穩(wěn)態(tài)強磁場的國家。
“45.22萬高斯有多強？地球磁場約等于0.5高斯，新紀錄相當于地球磁場的90多萬倍?！敝袊茖W(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強磁場科學(xué)中心學(xué)術(shù)主任匡光力說，就像顯微鏡放大100倍比放大10倍能看得更清楚，磁場越強，越有助于探明物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為人類發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律、研發(fā)新型技術(shù)提供更好的條件。
實驗數(shù)據(jù)圖，由中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院提供
穩(wěn)態(tài)強磁場是物質(zhì)科學(xué)研究需要的一種極端實驗條件，是推動重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的“利器”。
一方面，強磁場可以誘導(dǎo)新物態(tài)，有效調(diào)控材料中的電荷、自旋、軌道等，使之出現(xiàn)全新的量子態(tài)，從而呈現(xiàn)出豐富的新現(xiàn)象。在強磁場實驗環(huán)境下，物質(zhì)特性會受到調(diào)控，有利于科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)物質(zhì)新現(xiàn)象、探索物質(zhì)新規(guī)律。
另一方面，強磁場可以催生新的重大應(yīng)用技術(shù)，特別是目前在化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)解析和非侵入性成像——核磁共振技術(shù)。
我國穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置是國家發(fā)展改革委“十一五”期間立項的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施（又稱大科學(xué)裝置），于2008年開工建設(shè)，2010年開始“邊建設(shè)、邊運行”，2017年9月通過國家驗收后投入全面運行。
國家穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置有10臺磁體：5臺水冷磁體、4臺超導(dǎo)磁體和1臺混合磁體。其中，混合磁體是國際上技術(shù)難度最高的磁體，也是能夠產(chǎn)生最高穩(wěn)態(tài)磁場的磁體。從結(jié)構(gòu)上看，它由外超導(dǎo)磁體和內(nèi)水冷磁體組合而成。
超導(dǎo)磁體（850MHz核磁共振譜儀、9.4T/400 mm磁共振成像儀）
水冷磁體線圈的兩種結(jié)構(gòu)：Bitter磁體結(jié)構(gòu)（a）和Polyhelix磁體結(jié)構(gòu)（b），水冷磁體（SHMFF）（c）
混合磁體剖面圖（a）、混合磁體（SHMFF）（b）
據(jù)了解，國家穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置自投入運行以來，已經(jīng)運行超過50萬個機時，為國內(nèi)外170多家單位提供了實驗條件，在物理、化學(xué)、材料、生命健康、工程技術(shù)等領(lǐng)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(fā)現(xiàn)外爾軌道導(dǎo)致的三維量子霍爾效應(yīng)、揭示日光照射改善學(xué)習(xí)記憶的分子及神經(jīng)環(huán)路機制等等。
科研團隊合影，由中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院提供
與此同時，研發(fā)裝置衍生的成果和依托裝置研究產(chǎn)生的多項成果，如組合掃描探針顯微技術(shù)、國家Ⅰ類抗癌創(chuàng)新靶向藥物等，成功地轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力。
版權(quán)信息：本文整理自新華社微博、央視新聞，部分圖片引自《穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置及其科學(xué)研究》，作者：匡光力、邵淑芳，圖片版權(quán)歸原作者所有，僅用于學(xué)術(shù)分享。
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