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同步辐射助力纳米科技(050928)
时间 : 2005-09-28     

纳米科技近年来的发展和取得的重要成果表明,纳米科技的前沿发展与同步辐射装置有着密切联系,同步辐射装置已成为纳米科技领域的主要工具之一。近日,以“同步辐射与纳米科技”为主题的“第261次香山科学会议”在北京举行,来自国内外的近40位专家学者,就纳米科技与同步辐射交叉研究和平台建设等问题展开了深入的研讨。

 

同步辐射中的30%

中国科学院物理研究所解思深院士作了题为《关于我国纳米科技发展趋势的分析》的主题报告。解思深说,在人类进入21世纪之际,信息科技、生命科技和纳米科技成为当前科学技术发展的主流,纳米科技是信息和生命科技能够进一步发展的共同技术。

解思深介绍说,当前纳米科技研究正处在一个转折时期,表现在:纳米材料从无序制备到可控制备;纳米材料从性能研究到性能调控;纳米器件研究由广泛探索到性能优化和简单线路,正在成为纳米科技的主流;纳米环境学和纳米技术安全性将成为纳米科技的重要问题等。

在谈到同步辐射与纳米科技的结合时,解思深说,当前,同步辐射的用户中纳米材料占30%。与电子、光子、中子、离子等作探针等研究手段相比,同步辐射光源以其优异特性,在纳米生物技术研究中可以发挥其它手段无法替代的作用,如:同步辐射X射线衍射技术、同步辐射表面灵敏散射技术、同步辐射荧光成像技术等。

近年来,在国外科技先进国家中,依托大型同步辐射中心纷纷建立起了纳米科技研究平台,其主要原因,一是应用同步辐射的独特性能,对纳米结构进行精细的表征及加工组装技术进行评价;二是应用同步辐射发展出来的多种手段,对纳米体系的相互作用过程等进行动态研究;三是在同步辐射这个多学科交叉的更大平台上,发展与其它学科的渗透与融合。

 

纳米科学研究的重要平台

中科院高能物理研究所冼鼎昌院士介绍了同步辐射的发展情况。冼鼎昌说,同步辐射就是高速的荷电粒子在速度改变时放出的电磁辐射。同步辐射是一种先进的光源,其应用具有很高的现代科技融合性和集成性,因此同步辐射装置的建立为当代科学几乎所有的前沿学科研究提供了一个先进的、不可替代的实验平台。到目前,同步辐射光源经历了三代发展历史,第三代同步辐射光源是为了得到亮度更高、光斑更小、相干性更高、极化度更可调的同步光源。第三代同步光源所发出的同步光的亮度,比最亮的第二代光源至少高100倍,比通常实验室用的X光源要亮一亿倍以上。

冼鼎昌说,同步辐射应用的基础是通过光和物质的相互作用来进行的。同步辐射装置以其光源优异的特性、应用手段的多样性,早已成为极为广泛的多学科交叉研究和相互融合的平台。纳米科技的根本目的是在逐个原子添加水平上了解功能物质,包括生命物质和功能材料,从而在原子尺度水平上设计具有全新性质的功能材料。同样,同步辐射光源与应用方法的迅猛发展,对纳米科技的发展也有着极为重要的推动作用。

如当前美国在第三代同步辐射光源APS上,正计划建造一条“纳米探针光束线”,其光斑为lnm,将主要用于开展不能用其它手段来做的成像、谱学、衍射等方面的研究。在国外发展纳米科技的部署中,特别注意先进科学设备和实验方法的应用,排在第一、第二位的是同步辐射和高通量中子源等大科学装置。

 

加快我国同步辐射装置建设

中科院高能物理所研究员陈和生在题为《北京同步辐射装置在纳米科学中的地位和发展设想》的报告中说,北京同步辐射装置在国家发改委、科技部、国家自然科学基金委和中国科学院等单位的大力支持下,性能得到了大幅度提高,总体上已达到国际上第二代装置的水平,几年来的高效运行和积极对外开放取得了良好效果。但与国际水平相比,北京同步辐射装置的硬件水平和研究深度都存在相当大的差距。为进一步提升纳米科技的整体水平,迫切需要加强我国同步辐射技术的发展。

陈和生建议,一是在北京同步辐射装置上建立纳米科学专用光束线和实验站。其意义在于,一方面有助于提升北京同步辐射装置这种准第二代同步辐射光源的价值,另一方面可以更好地促进我国纳米科技水平的发展。对于目前存在的北京同步辐射装置光通量较低、束团品质较差等问题,如能采用合适的插入件,就可以达到建纳米科学专用线站的基本要求。二是发展与改进和纳米科学相关的同步辐射手段,包括更新探测技术、建立原位和动态测试手段等。三是整合现有设施和人力资源,形成基于同步辐射装置的纳米研究实验室。

陈和生最后表示,通过对我国现有同步辐射装置的改进,对纳米科技领域中重要同步辐射方法的发展和完善,以及大力实施资源整合,将有助于更多的纳米科学家掌握同步辐射装置这一利器,推动我国纳米学科研究的快速发展。

 

http://www.ihep.ac.cn/media/05/050928.htm