不用怀疑!未来重庆最顶尖的“黑科技”将诞生在科学城!

永思渝论 2024-09-11 19:26:46

尽管它几乎要被人淡忘了,但是,从小编的角度来看,这可能将诞生重庆未来的真正的尖端科技。

它就是重庆大学超瞬态实验装置。

据该实验室官网介绍,超瞬态装置实验室(Chongqing University -Laboratory for Ultrafast Transient Facility,英文简称“LUTF”,中文简称“超瞬态实验室”),是重庆大学根据超瞬态实验装置预研建设等工作需要,于2022年1月调整成立的实体化科研机构,主要负责超瞬态实验装置预研关键技术研发、预研工程建设和组织管理运行等工作。

据介绍,超瞬态实验装置项目是2018年重庆大学联合上海交通大学等国内优势单位,培育建设的重庆首个大科学装置。在市委市政府及各级主管部门大力支持下,项目于2021年成功入选国家重大科技基础设施中长期规划“十四五”项目备选项目。

项目按照“总体规划、分步实施”原则分为两期实施,预研建设内容包括0.5GeV低能强流同步辐射光源和超瞬态电子显微集群。

其中,1号科学研究楼主要服务于超瞬态电子显微集群,共四层,包括电镜实验区、科研办公区、学术交流区三大区域。

该项目于2023年6月开工,主体结构如期封顶。

该装置由两大类核心部分有机耦合构成:

一是提供高流强和高通量光源的高通量同步辐射装置,包括直线加速器、0.5 GeV低能储存环和3.0 GeV中能储存环以及光束线,光子通量比目前世界运行或建设中的同步辐射光源高3-10倍。主要服务解决国民经济主战场中一系列“卡脖子”问题对高通量光源的迫切需求,从不同维度和时间尺度开展基础科学和技术联合攻关。

二是超瞬态电子显微镜集群,主要包括世界首套超瞬态自旋极化低能电子显微镜、世界首套四维透射电镜等核心仪器设备,可实现对物质在原子尺度,对力、热、磁、电和辐照等一系列外场作用下动态演变的高空间分辨率表征,实现对样品的多维多尺度多信息耦合表征。

该项目按照“总体规划、分期实施”的原则进行建设。

其中,一期完成500MeV低能强流同步辐射光源和3个超瞬态电子显微集群的建设,为拓扑量子计算、先进制造等的研究提供真空紫外波段的高通量辐射光,为二期建设更大规模的3GeV的中能强流同步辐射光源验证关键技术。

该项目同时面向国民经济主战场,服务相关研究领域的企业、院所等实际需求,建设一条“高能量分辨率角分辨光电子能谱光线站”,主要用于超导和拓扑量子信息材料等的研究,推动相关产业的跨越性发展。

根据官网介绍,“超瞬态同步辐射光源”将通过纳米弧度级发射度的高流强电子束提供高通量的同步辐射光,装置包括直线加速器、0.5 GeV低能储存环和3.0 GeV中能储存环及光束线。

通过优化lattice设计、增加真空盒孔径以降低阻抗、采用三次谐波腔拉伸束长以降低强流效应等先进技术获得纳米弧度级发射度(中能光源发射度小于1 nm·rad)和~1000 mA的高流强电子束,分别提供7-100 eV和0.3–50keV光子(通量~1016photons/s/ 0.1%BW),光子通量比目前世界运行或建设中的同步辐射光源高3-10倍。

本装置将建设40余条光束线站,目前1条高能量分辨率的光电子能谱(ARPES)线站正建设于0.5 GeV低能环中;3.0 GeV的中能光源将容纳40余条高性能光束线站,提供软X射线到硬X射线波段的高通量同步辐射。

作为重要组成部分的“超瞬态电子显微镜集群”主要包括超瞬态自旋极化低能电子显微镜平台、超瞬态透射电子显微镜平台、超瞬态四维透射电子显微镜平台、超瞬态扫描电子显微镜平台、超瞬态三维原子探针系统等,可实现对物质在力、热、磁、电和辐照等一系列外场作用下动态演变的高空间分辨率表征,实现对样品的多维多尺度多信息耦合表征。

“超瞬态实验装置同步辐射光源可实现1安培流强来产生高通量的光,能够为我们国家半导体材料,航空发动机等很多关键技术的提供研发支撑。”据重庆大学副校长李剑介绍,由于电子多,容易激起尾场,从而导致束流不稳甚至设备的毁坏,影响实验的开展。项目研发的高次模深度抑制高频腔和低阻抗真空室技术,就是实现高流强目标的关键技术难点。“未来,我们希望能够做到更大的、更高能量的这种装置,为我们国家在这个领域取得在国际上引领的成果和关键技术支撑,起到重要的作用。”

发展提供内生动力。”重庆大学相关负责人介绍,重庆量子物理基础学科研究中心,将结合西南理论物理中心的理论研究,融入能量转化界面物理重庆市重点实验室等的前沿研究内容,增设第四方向“新型材料物性及其调控”,助力西部(重庆)科学城建设,为重庆建设具有全国影响力的科技创新中心贡献“物理力量”。

作为全国最顶尖的电子显微镜中心之一,重庆大学电子显微镜中心不但拥有全球空间分辨能力最高的商业透射电镜,有其自主研发的世界首台具有三维晶体学与三维位错表征能力的透射电镜,以及世界首套像差校正超快自旋极化低能电子显微镜,填补了全球电镜领域的空白,还建立了自主研发超瞬态电子显微镜团队,为建设超瞬态实验装置打下良好基础。

“大科学装置堪称科学研究的‘航空母舰’,是建立具有强大国际竞争力的国家大型科研基地的重要条件。”据有关人士介绍。

“拥有先进的大科学装置,甚至大科学装置群,是重庆成为具有全国影响力的科技创新中心的重要支撑和基本条件。”唐文新教授称,开工建设超瞬态实验装置,是重庆迈向具有全国影响力科技创新中心的“第一步”,是西部(重庆)科学城创新能级最基础也是关键的标志,将有利于重庆科技创新能力提升、攻克重要领域关键技术、以点带面联动其他领域创新。

同时,将有利于迅速吸引大批尖端人才聚集到重庆,未来孕育出一批在中国具有影响力的高科技企业。开放共享共建是大科学装置的一个显著特点,装置将面向国内外开展合作共建,联合国内外优秀科技力量,共同发现重大科学问题、突破关键技术瓶颈,提升重庆科技创新中心在全国乃至国际的影响力。

据介绍,该实验室坚持“四个面向”,聚焦先进制造、先进材料、先进能源、生物医药等经济主战场关键领域的若干重大科学问题和“卡脖子”技术的突破,重点开展前沿基础研究、关键技术攻关和核心系统研制,高起点、高标准建设重大科技基础设施,促进科技和经济社会的创新发展,为推动实现高水平的科技自立自强做出重大贡献。

目前,重庆科技创新位于全国第二梯队首位,成渝已经成为国家“3+3”科创中心总体布局中的重要部分,未来,重庆大学超瞬态实验装置及重庆大学科学中心将会成为重庆乃至西南地区在物理科学领域的最高水平科研平台。

实际上,对于科学城来说,将在两大领域打造出重庆面向全国乃至全球的科技名片:一是以金凤实验室为核心的生物医学,一是以重庆大学超瞬态实验装置与重庆大学科学中心为组合的物理科学。

抢占全国科创至高点,成为全国性科创中心,既是新重庆的新定位,也是科学城的总目标。

(素材来源:重科城微报、重庆大学网站及重庆高新区)

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