國家重大科技基礎設施培育項目「高分辨全能譜電子探測綜合設施...

5月24日，由上海交通大學建議的教育部「十四五」國家重大科技基礎設施培育項目「高分辨全能譜電子探測綜合設施」啟動會暨電子探針科學應用研討會在上海舉行。

為進一步凝鍊科學問題、明確用戶需求並確定高分辨全能譜電子探測綜合設施的建設內容，本次會議邀請了北京大學、清華大學、北京師範大學、中國科學技術大學、上海科技大學、復旦大學、華東師範大學、上海交通大學、重慶大學、華中科技大學、澳門大學、中國科學院上海光學精密機械研究所、中國科學院物理研究所、中國科學院上海應用物理研究所、中國科學院上海生命科學研究院、中國科學院上海高等研究院、中國科學院上海微系統與信息技術研究所、中國科學院大連化物所、北京高壓科學研究中心、中國工程物理研究院、聚束科技等高校、研究所和工業界的相關領域專家參會和討論。

物質科學、能源科學、生命科學、材料科學等已經從19世紀的「觀察科學」過渡到20世紀的「理解科學」，並正在向21世紀的「控制科學」發展。當前科學研究最具挑戰性的主要科學問題之一，就是要在多維度、多尺度上對複雜物質體系的結構和動力學過程進行觀測和表徵，從而闡明其最基本的微觀機理並實現對其功能的操控，為目前物理、化學、生物、材料、工程、能源等學科提供科學基礎。X射線、中子及電子是人類探索物質微觀世界最常用的三種探針，迄今為止已有大約40餘位科學家因為利用X射線探針、中子探針和電子探針探索微觀世界而獲得諾貝爾獎，同時這些研究也極大地推動了科技、經濟、社會和工業的發展。X射線、中子及電子具有不同的性質，各自也有其最適合的研究對象並互為補充。然而，我國目前的國家重大科技基礎設施中僅包含X射線探針的大科學裝置（同步輻射光源及自由電子雷射）和中子探針的大科學裝置（散裂中子源）；尚沒有圍繞高性能的電子源組建基於電子探針的綜合化、集成化和規模化的重大科技基礎設施。因此，我國對複雜物質體系研究中的大量重要科學問題的研究能力尚有不足。

針對《國家重大科技基礎設施建設中長期規劃（2012—2030年）》中對「納米空間解析度、皮秒至飛秒時間解析度、極高能量動量解析度」的需求，上海交通大學建議的新型大科學實施——「高分辨全能譜電子探測綜合設施」將提供用於高分辨研究的高亮度電子探針，覆蓋從毫電子伏特（meV）到吉電子伏特（GeV）12個量級電子能量區域，滿足不同尺度不同維度的研究需求，預期將在從「結構的觀察」邁向「功能的控制」這一科技革命中發揮重要作用。

與會專家認為，高分辨全能譜電子探測綜合設施集飛秒時間解析度、納米空間解析度、毫電子伏特能量解析度以及自旋解析度於一體，是科學問題明確的用戶驅動的綜合性先進研究設施。得益於國家相關部門的科學性和前瞻性布局，我國在利用電子探針開展科學研究方面具有極好的基礎，尤其在兆伏特超快電子衍射和兆伏特能量級超快超高壓電鏡等領域已處於國際領先的水平，適時啟動該項目的建設將使得我國在世界上率先建成包含X光探針、中子探針、電子探針的探索微觀世界完整的綜合平臺，有望開闢一系列全新的物理、生物、化學、材料和能源研究領域。同時該裝置也將大幅提升我國的基礎研究實力，與上海光源、硬X射線自由電子雷射等裝置形成集群效應，極好地支撐張江綜合性國家科學中心在新時代的前沿性和創新性研究需求，並推動我國科技、經濟、衛生、國防、安全等多個領域的跨越性發展。

通過本次會議，電子探測綜合設施建設籌備組了解到了當前利用電子探針開展科學研究的各種研究方法和技術，並更加明確了未來用戶的需求情況，為項目的規劃提供了指導；接下來將定期按照科學應用領域召開一系列的研討會加快推進電子探測綜合設施的籌備工作。