世界首個輕元素量子材料交叉平臺啟動運行

　　5月22日，北京大學(xué)在懷柔科學(xué)城落地的又一重大科研項目--輕元素量子材料交叉平臺啟動運行。該平臺是世界上首個以輕元素體系為核心研究對象的量子材料研究平臺，運行后將對輕元素量子材料進(jìn)行精準(zhǔn)制備、測量和，探索其在信息、能源、生物、環(huán)境等領(lǐng)域的實際應(yīng)用。

　　"氫、氦、鋰、硼……這些活躍在化學(xué)元素周期表前列的輕元素，就是我們的研究對象。"平臺負(fù)責(zé)人、北大物理學(xué)院教授江穎用"非凡"二字來形容它們--因為由這些輕元素組成的材料擁有核量子效應(yīng)強、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、原材料豐富、合成成本低等特點，在物理研究中具有獨特的優(yōu)勢。量子材料不受典型物理規(guī)律支配，可突破經(jīng)典材料的應(yīng)用邊界，催生出顛覆性的現(xiàn)象，但它很"脆弱"，通常依賴于低溫、高壓、真空等極端條件。于是，科學(xué)家嘗試把輕元素和量子材料結(jié)合，希望通過輕元素體系的獨特優(yōu)勢，幫助量子材料突破"脆弱性"瓶頸。

　　平臺的建設(shè)為這場"強強聯(lián)合"提供了理想的研究條件。江穎介紹，平臺設(shè)有量子材料設(shè)計與預(yù)測、量子材料精確制備、量子物性精準(zhǔn)探測與調(diào)控、量子器件加工與測試4個研究部門，開展從基礎(chǔ)理論、實驗技術(shù)、材料制備到器件探索的全鏈條、開放式的前沿交叉研究。"在這里，我們通過對輕元素量子材料的精準(zhǔn)制備和調(diào)控，使其從此前的極端環(huán)境中走進(jìn)現(xiàn)實應(yīng)用。"

　　他舉例，通常情況下，超導(dǎo)現(xiàn)象出現(xiàn)在極低溫的環(huán)境中，但實驗發(fā)現(xiàn)，高壓條件下，超導(dǎo)也可在接近室溫的環(huán)境中實現(xiàn)。"輕元素材料是最有希望實現(xiàn)室溫超導(dǎo)的體系之一，而且通過量子調(diào)控，還有可能在接近常壓的情況下實現(xiàn)室溫超導(dǎo)，如果能將該成果應(yīng)用在實際生活中，電力輸送過程中的能耗將大大降低。"他說，基于平臺，團(tuán)隊正在研發(fā)新型材料與原型器件，探索輕元素量子材料在不同條件下的新奇物性。

　　該平臺于2020年9月開工，2023年5月竣工。平臺建設(shè)期間，團(tuán)隊針對輕元素材料的研究就已啟動了。5月22日，江穎還帶來一則好消息：團(tuán)隊成功研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型掃描探針顯微鏡并完成國產(chǎn)化，具有超高靈敏度和超高分辨率，核心參數(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。該顯微鏡通過探測極其微弱的高階靜電力，首次實現(xiàn)了氫原子的成像和定位，有助于輕元素量子材料的開發(fā)和應(yīng)用。（何蕊 白繼開）

　　轉(zhuǎn)自：中國能源報

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