稳态强磁场设备

　　参与科研的人员在现场进行交流

　　本报讯 8月12日下午，中国科学院合肥物质科学研究院对外正式发布重大科技突破：由该院强磁场科学中心研制的国家稳态强磁场实验装置再攀“科技高峰”，其混合磁体产生了45.22万高斯（即45.22特斯拉）的稳态磁场，刷新了同类型磁体的世界纪录，成为目前全球范围内可支持科学研究的最高稳态磁场。

　　国家稳态强磁场实验装置是“十一五”期间国家发改委批准立项的重大科技基础设施，包括十台磁体。其中的混合磁体是国际上技术难度最高的磁体，也是能够产生最高稳态磁场的磁体。

　　2016年，强磁场团队自主研制成功中心场强达40万高斯的混合磁体，跻身世界第二。经过5年多技术攻关，强磁场团队创新制造工艺，取得重大技术突破。此次国家稳态强磁场实验装置的混合磁体在26.9兆瓦的电源功率下产生45.22万高斯的稳态强磁场，达到国际领先水平，成为我国科学实验极端条件建设乃至世界强磁场技术发展的重要里程碑。

　　地球磁场强度约为0.5高斯，45.22万高斯相当于地球磁场的90多万倍。在强磁场实验环境下，物质特性会受到调控，有利于科学家们发现物质新现象、探索物质新规律。自1913年以来，世界上有19项诺贝尔奖都与强磁场有关，强磁场也被称为“诺贝尔奖的摇篮”。目前国际上有五大稳态强磁场实验室，分布于美国、法国、荷兰、日本以及中国合肥“科学岛”。

　　“磁场越高，科学发现的机遇越多。”中科院合肥研究院强磁场科学中心学术主任匡光力介绍，同类型磁体原世界纪录由美国国家强磁场实验室于1999年创造，其混合磁体产生45万高斯，该纪录已保持23年之久。合肥“科学岛”稳态强磁场的此次突破，标志着它成为目前全球范围内可支持科学研究的最高稳态磁场。

　　位于合肥的稳态强磁场实验装置于2008年5月19日获批开工，已运行超过50万个机时，为国内外170多家单位提供了实验条件，在物理、化学、材料、生命健康、工程技术等领域开展了超过3000项课题的前沿研究，取得了一系列重大科技成果。与此同时，研发装置衍生的成果和依托装置研究产生的多项成果，成功地转化为现实生产力。

　　此次重大突破，有力提升了支撑科学家们开展物质科学研究的实验条件，将在低功耗电子材料等研究中发挥不可或缺的关键作用。随着混合磁体产生的磁场强度的提高，其开放共享水平、用户服务水平也将得到大幅提升，必将成为支撑我国科技创新的一大“利器”。

　　合报科学+融媒体工作室

　　合报全媒体记者 刘畅司晨/文 杨锋/摄

　　【延伸阅读】

　　“45.22”背后还有一个关键数字——35

　　平均年龄35岁的科研团队骨干创造世界纪录

　　强磁场下的“物质秘密”丰富而迷人。合肥的“世界级”稳态强磁场势必将带来更多新的发现，揭示出更多物质的新规律。记者获悉，创造了此次世界纪录的科研团队骨干，是一群平均年龄35岁的年轻人。

　　有“魔力”的强磁场

　　与极低温、超高压一样，强磁场是现代科学实验最重要的极端条件之一。在强磁场的“魔力”下，物质常会产生奇妙的变化，例如，某些超导体可以瞬间变成绝缘体，而一些普通材料会变成全新导体。

　　“科学家通过观察强磁场中的物质，就可以发现它的改变，并加以研究其改变的规律。”匡光力说，磁场的强度越高，提供的研究条件就越好。就好比显微镜的倍数，将物质放大100倍就会比放大10倍看到更丰富、独特的内容。

　　近年来，依托稳态强磁场装置，包括中科院合肥研究院、清华大学、北京大学、中国科大等在内的众多用户都取得了一系列重大科技成果，如首次发现外尔轨道导致的三维量子霍尔效应、揭示日光照射改善学习记忆的分子及神经环路机制等。与此同时，研发装置衍生的成果和依托装置研究产生的多项成果，如组合扫描探针显微技术、国家Ⅰ类抗癌创新靶向药物等，成功地转化为现实生产力。

　　如今，合肥的稳态强磁场已成为目前全球范围内可支持科学研究的最高稳态磁场，它将在物理、化学、材料、生命健康、工程技术等领域带来更多新的发现，揭示更多物质的新规律。

　　“比如在材料科学领域，目前很多业内人士都非常关注低功耗的电子材料。这项材料可以产出低功耗集成电路等电子器件，有非常重大的应用前景。如今利用我们的稳态强磁场，就很有希望能‘探索’出这种材料，一旦有了相关重大发现，将对电子产业产生巨大推进。”

　　匡光力说，接下来，团队将把已建成的强磁场装置利用好，持续支持前沿科学探索。“我们还将进一步推动磁场技术本身的发展，力争做出拥有更高磁场的极端条件，为科学探索打造更有力的‘武器’。”匡光力表示，目前，强磁场科学中心还规划建设了另一个大科学装置——“强光磁集成实验设施”，目标建设包括以55T混合磁体、36T超导磁体为代表的具有世界最高稳态磁场强度的系列磁体装置。

　　科研团队骨干平均年龄35岁

　　在“45.22”这一重要科学指标数字背后，还有一个值得关注的数字——35。这是创造了此次世界纪录的科研团队骨干的平均年龄。

　　“这群年轻人在前辈们的带领下，扛起了重担、挑起了大梁。领先的科技数据加上富有活力的科研团队，这两者给我们的科技事业发展带来了更强的信心。”中科院合肥研究院党委书记黄晨光说。

　　合肥研究院强磁场科学中心副研究员、强光磁预研项目水冷磁体技术攻关组成员房震今年33岁，2018年，他从中国科学技术大学博士毕业，加入“科学岛”强磁场团队。

　　“我们就认准了这件事，然后正视与此前‘世界第一’的差距，聚力攻坚。”房震说，进入团队后，前辈们不仅对年轻人进行学术上的指导，还从思维方式上教导大家，让大家都能更快达到“做科研”的状态。

　　获得极高的磁场就像跳高一样，越往上越难，需要将现有材料用到极限，工艺设计水平上也要求极高。多年来，强磁场团队从磁体结构设计，到材料选用，再到加工工艺等等，进行了大量的探索和突破。

　　房震回忆，在一次实验中，大家发现了线圈的电阻值未能达到预期，所有人又立刻打起精神，力争要用最快的时间找到原因。“每天基本上除了睡觉、吃饭，就是在做这件事。”房震说，最终大家用了一个星期的时间，成功解决了这一问题。“这只是我们技术突破中的一个小问题。其实在每个问题上，每一个人都处在‘开足马力’的状态，尽力把自己的部分做好。”

　　在结构设计上进行重大的深层次改进；应用新的绝缘材料，同时提高磁体稳定性；采用精度更高的激光加工工艺，更好地达到设计要求……为了更高的磁场，强磁场团队进行了一系列的突破。

　　“这个过程并不容易，我们经历过很多次失败，现在才更感到成功的喜悦。”中科院合肥研究院强磁场科学中心研究员、强光磁预研项目总工程师陈思跃说，每一次进行了改进，却发现实验未能达标，其实都会有些沮丧，但带领着这群有冲劲的年轻人，大家能很快“爬起来再战”，继续找问题、做分析、想办法，最终完成了一项项突破，成功建成了这个目前全球范围内可支持科学研究的最高稳态磁场。

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　　合报全媒体记者 刘畅司晨/文

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