这项顶尖科研成果，是地地道道的怀柔创造
发布时间：2024-05-28
信息来源：怀柔科学城微信公众号
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发布时间：2024-05-28
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你知道生活中常见的冰，表面结构如何？在融化的过程中又产生了那些微妙变化吗？这不仅是我们普通人难以回答的问题，更是一个困扰科学界已久的问题。北京大学的科学家们在怀柔科学城，使用怀柔创造的国产高端科学仪器，破解了这一难题问题，结束了有关冰表面预融化问题长达170多年的争论。
首次揭示六角冰表面原子级分辨图像
近日，北京大学江颖教授、徐莉梅教授、王恩哥院士联合研究团队，在怀柔科学城落地重大科研项目、世界上首个以轻元素体系为核心研究对象的量子材料研究平台——轻元素量子材料交叉平台，利用北京大学与中科艾科米（北京）科技有限公司（简称：中科艾科米）自主研发的国产qPlus型扫描探针显微镜首次获得了六角冰（自然界最常见的冰）表面的原子级分辨图像。该成果5月22日发表于国际顶级期刊《自然》杂志。
图1：成果在《自然》杂志官网发表截图
轻元素平台负责人江颖教授介绍，受研究工具所限，科学界一直无法获得准确原子尺度信息，围绕冰表面结构和预融化机制的争论因此持续了170多年。国际研究普遍认为，冰表面发生预融化的温度在零下70摄氏度以上。
图2：随着温度升高冰表面预融化过程的原子级分辨成像
“我们通过变温实验，首次在原子尺度上‘看到’冰表面预融化的过程，发现其在零下153摄氏度时就开始融化。”江颖说，这对理解冰面的润滑现象、云的形成及冰川的消融过程等至关重要。
图3：江颖教授讲解国产高分辨率qPlus型扫描探针显微镜系统优势
值得一提的是，不仅该项成果是在怀柔科学城产生，其获取关键数据的国产高分辨率qPlus型扫描探针显微镜系统，也是地地道道的怀柔创造。
图4：中科艾科米光耦合qPlus型扫描探针显微镜系统
怀柔创造助力高水平技术科学研究
本次成果中所使用的国产高分辨率qPlus型扫描探针显微镜系统，是北京大学科技成果转化成果之一。该项成果于2022年全部转移到中科艾科米，后续通过校区联合攻关的形式，实现了从科研成果到商业化产品的跨越，系统的各项指标达到国际领先水平，填补了国内市场的空白，解决了该领域高端科学仪器“卡脖子”问题。目前该套系统已正式推入市场。
图5：团队用进口设备进行了前期探索性工作（上排），
后期用自主研制设备得到了更高质量数据（下排）。
自怀柔科学城投入建设以来，高端仪器装备和传感器产业一直是我区的重点支持产业，中科艾科米就是在我区大力扶持政策支持下，落地怀柔的高端仪器装备研发企业。公司主营业务扫描探针显微镜系统、分子束外延系统及核心部件、配套电控仪器等，相关产品主要应用于纳米科学、材料科学、表面科学、量子计算等前沿领域。曾荣获中关村高新技术企业、国家高新技术企业、北京市“专精特新”企业等荣誉称号。
据悉，中科艾科米在落地怀柔科学城后，已经产出多项前沿成果，特别是在扫描探针显微镜领域，除本次成果中应用的高分辨率qPlus扫描探针显微镜系统，其联合中国科学院物理研究所等研发的闭循环无液氦扫描探针显微镜系统，主要性能指标更是超越了国外同类型产品，产品一经推出即获得了国内多家科研院校的订单，一举打破了国外品牌在该领域的垄断地位。
图6：中科艾科米闭循环无液氦扫描探针显微镜系统
推进高端科学仪器国产化进程
习近平总书记曾指出：“要打好科技仪器设备、操作系统和基础软件国产化攻坚战，鼓励科研机构、高校同企业开展联合攻关，提升国产化替代水平和应用规模，争取早日实现用我国自主的研究平台、仪器设备来解决重大基础研究问题。”
未来，怀柔区将继续推进高端科学仪器国产化进程，坚持发展高端科学仪器和传感器产业，推动构建产业生态完善、平台创新活跃的国际尖端科学仪器和传感器产业高地。
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