国内首个“强光磁试验装置”启动建设

作者:王敏 来源:中国科学报

记者从安徽大学获悉，“强光磁试验装置”项目日前正式启动建设，将建成为国内首个集成自由电子激光与强磁场、低温的科学装置。

国内首个“强光磁试验装置”

“强光磁集成实验设施”是由安徽大学、中科院合肥物质科学研究院、中国科学技术大学联合向国家发改委申报的国家十四五重大科技基础设施项目。

“强光磁试验装置”作为先期启动项目，以安徽大学材料科学与工程学科为核心，组建了由校长匡光力领衔的24位高层次人才的研究团队和设施建设项目组，完成了项目建设方案和空间布局方案。

专家组认为，“强光磁试验装置”的建设在国内首次将自由电子激光与强磁场、低温进行集成，为研究材料的微观物性、超快动力学过程等提供了新的关键研究手段。

“强光磁试验装置”由红外自由电子激光系统和五个实验站组成，其中集成了强激光、强磁场、低温等多种调控物质特性的技术。

不仅能够支持材料科学前沿研究，也能支持化学、生命科学等其它学科的研究，还具有直接支持集成电路产业、新材料产业技术研发的潜力。

据悉，“强光磁试验装置”将以四年顺利完成为目标。同时，科学安排进度，能够先行完成的模块，抓紧时间建设完工，尽快投入使用，保证建成一个使用一个，争取早出效益。

目前，安徽大学已经开始进行场地改造、自由电子激光装置工程设计、各实验工作站工程设计。

描绘物质“全形态图谱”

“强光磁试验装置”的主要特色是，红外自由电子激光和强磁场、极低温等条件联合作用，全方位表征材料的微观物性和超快动力学过程。

举个最通俗的例子，水是每个人每天都要遇到的一种物质，在高温环境中能看到水变成蒸汽，此时水就以气态形式存在；常温下，水以液态形式存在；零度以下，水会以冰即固态形式存在。人们可以随着环境温度的变化，看到水会呈现不同形态。

实际上，如果改变气压条件，水会呈现更加复杂的形态。同理在强磁场条件，也会观察到水的另外形态。这些丰富多彩的形态，真正完整构成了水的“全形态图谱”。

观测到的形态越全面，对于水的本质特点就掌握的越透彻，也能更好地利用水。从另一个思路看，可以设置不同的条件，来呈现人们希望得到的水的特定形态，这在科学上就称为“调控”。

实际科学研究对象丰富且复杂，强磁场和低温集成的环境，是极为有力的调控手段，因而受到了高度重视。

自由电子激光相当于焦距连续可调的聚光灯和摄像机的组合，根据需要，选择恰当的焦距组合，就能观察到人们所想看到的非常隐蔽微小的细节或者抓住转瞬即逝的点滴。比如一个水珠从天而降、落到桌面、撞击桌面，人们可以仔细地以百万分之一秒每帧的方式来观测，从极为平常的水滴下落过程中，进一步发现水的特殊形态和动力学规律。

 现在，“强光磁试验装置”既提供了环境，又提供了观察工具，并且把它们高度集成在一起，能够发现很多未知。