侵权投诉

当前位置:

OFweek仪器仪表网

通用分析仪器

正文

述说科学仪器的自主创新之路

导读: 仪器设备在科学发现中发挥越来越大的作用,但只有原创性的仪器,才能有独一无二的成果。想要有原创的仪器设备,必须有自己的核心技术,或者是提出原创性的科学问题后进行有针对性的设计、开发。

  深紫外非线性光学晶体看上去它就像一块雾蒙蒙的“玻璃”,然而就是这样一块不起眼的“玻璃”,却能将激光“改造”成深紫外激光源,更加便捷地“照进”纳米级的微观世界。科学家们说,它或许将给我们习以为常的世界带来革命性的突破。

  “这真是一块完美的晶体,它确实可以使得某些领域向前发展前提是,如果你能得到它。”《自然》杂志评语

  物理学家詹文山研究员解释说,不同波长的光形成了不同的颜色,我们人类能看到红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,但比紫色波长更短的光紫外光和深紫外光,人类就看不见了。这些看不见的“光”对科学技术的发展和高新技术产业非常重要的,比如大规模半导体集成电路的刻蚀、纳米微加工技术、离子激光冷却技术、能谱技术、光谱技术等。

  应用已有的技术很难输出深紫外激光,也就是波长短于200纳米的光,“这在国际激光领域被称为一堵‘墙’”。中国科学院院士陈创天介绍,研究小组经过十多年不懈的研发,在国际上首次培育出KBBF晶体,实现了深紫外激光的输出。在此基础之上,陈创天研究小组又陆续发现了其他非线性光学晶体,使之形成系列。

  启示:仪器设备在科学发现中发挥越来越大的作用,但只有原创性的仪器,才能有独一无二的成果。想要有原创的仪器设备,必须有自己的核心技术,或者是提出原创性的科学问题后进行有针对性的设计、开发。

  “这是目前这种晶体唯一的实用化技术,已经获得中、美、日三国发明专利授权。”陈创天

  晶体研制出来了,但如何实用化是另一个难题陈创天说,KBBF晶体实用化面临两个难题:一是如何培育出可实用的大单晶;二是如何对其进行切割加工。

  陈创天说,这种晶体的层状习性非常严重也就是说它们总是长成一片一片的,而做仪器必须具有一定厚度和体积。为了攻克这一难题,研究小组用了将近十年时间,终于找到了控制晶体生长的诀窍。“现在能生长得到几乎是一块单晶。目前已经实现小批量生产,用于满足国内需求。”

  在切割加工技术上,陈创天研究小组与许祖彦研究小组合作研发出KBBF晶体的棱镜耦合技术,这是目前这种晶体唯一的实用化技术,已经获得中、美、日三国发明专利授权,保证了我国在这一领域的世界领先地位。

  启示:有了核心材料,还要开发出实用化的关键设备,否则再尖端的发现也只能被束之高阁、无用武之地。上世纪90年代,陈创天和许祖彦用仅0.3毫米的晶体得出实验结果首次倍频实现184.7nm深紫外激光,就已经震惊了国际学界。即使没有实用化,他们的成就也足以载入科学史册。可是他们没有止步。十几年,这其中经历了多少失败,陈创天并没有提及。或许,耐心、坚韧、持之以恒,才是成功的关键。

  “材料—器件—装备—科学研究—产业化”自主创新链已经形成。许祖彦

  中国工程院院士许祖彦解释说,不同科研领域需要的仪器不同,这不仅仅是大小的问题,需要输出的平均功率、脉冲宽度、重复频率、固定波长还是可调谐都各有不同。许祖彦领衔的研究团队,“经过三年多的努力,共研制成功8类8台国际首创深紫外全固态激光源”。

  有了核心部件,一批原创仪器相继问世。由中科院大连化学物理研究所包信和院士领衔的研究小组研制成功“深紫外激光光发射电子显微镜”,实现了高空间分辨条件下的表面化学和表面结构的动态原位研究,是一套世界领先并且功能独特的表面研究平台。这只是一个例子,“深紫外激光拉曼光谱仪”、“深紫外激光光化学反应仪”、“深紫外激光原位时空分辨隧道电子谱仪”……深紫外家族正在逐步壮大中,并开始取得多项科研成果。

  中科院计财局局长孔力介绍说,目前中科院正在前期工作的基础上,组织专家进一步调研,一方面将研制成功的8台仪器设备中技术成熟、具有市场潜力的发展成为商品化仪器设备;另一方面将进一步整合技术力量,并加强与高校及其他部门的合作,为我国前沿科学研究提供有效的技术手段。

  启示:中科院理化技术研究所、中科院大连化学物理研究所、中科院物理研究所、中科院半导体研究所……陈创天院士、许祖彦院士、王占国院士、李灿院士、包信和院士……这是一个强大的团队,科学技术发展到现在,仪器的成功创新,大抵不再是一人之功,需要一个团队、甚至几个团队的协作。

声明: 本文由入驻OFweek公众平台的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

我来说两句

(共0条评论,0人参与)

请输入评论

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码: