1月14日，由中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所科研團隊自主研發(fā)的首臺國產(chǎn)納米晶體結(jié)構(gòu)快速解析儀正式發(fā)布。該儀器具備對納米級晶體與礦物進行物相識別與結(jié)構(gòu)測定的高通量快速分析能力，整體技術(shù)水平已與國際同類最新設(shè)備持平。

原子是構(gòu)成物質(zhì)世界的基本單元，其排列方式和相互作用決定了物質(zhì)的性質(zhì)。隨著人類對深空、深地等未知世界和納米功能材料等應(yīng)用領(lǐng)域的探索，解析亞微米至納米尺度物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)已成為科學(xué)認知與高新技術(shù)發(fā)展的重要需求。

“傳統(tǒng)單晶X射線衍射技術(shù)難以突破納米尺度晶體的解析瓶頸，而依賴國外儀器與軟件則伴隨著高昂成本、操作復(fù)雜與算法受限等多重壁壘，導(dǎo)致我國在深地資源研究等戰(zhàn)略領(lǐng)域長期受制于人?！眻F隊負責人、中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員鮮海洋介紹。

5年前，鮮海洋牽頭團隊投入到納米晶體結(jié)構(gòu)快速解析儀的研發(fā)中。他們先后實現(xiàn)場發(fā)射電子槍及高壓電源等核心部件的國產(chǎn)化，攻克高精度控制等核心技術(shù)，成功研制出首臺國產(chǎn)納米晶體結(jié)構(gòu)快速解析儀。該儀器搭載團隊自主開發(fā)的“連續(xù)傾轉(zhuǎn)三維電子衍射采集與處理系統(tǒng)”，實現(xiàn)了從硬件到軟件的全流程自主可控。

樣品臺是測量納米級別樣品的關(guān)鍵設(shè)備?！安杉瘮?shù)據(jù)過程中，樣品的漂移量范圍必須非常小，否則將嚴重影響到測量結(jié)果。而納米尺度的物體，極易產(chǎn)生漂移。我們經(jīng)過反復(fù)的研究，不斷地試錯，最終做到把漂移量控制在200納米以內(nèi)。”鮮海洋說。

相比于傳統(tǒng)X射線解析晶體至少需要半小時乃至幾天的時間，該解析儀采集數(shù)據(jù)時間僅需數(shù)秒至數(shù)十秒，也就是說在一分鐘內(nèi)可采集到多個數(shù)據(jù)。

目前，該解析儀已成功應(yīng)用于新礦物和深地礦物結(jié)構(gòu)解析中?！袄迷摷夹g(shù)，團隊已成功解析‘王焰鈀礦’‘氧鉛燒綠石’兩種新礦物，并獲得國際礦物學(xué)會批準命名。此外，還證實了早期地球深部水可賦存于布里奇曼石晶格中，相關(guān)成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》?！滨r海洋表示，基于對輕元素敏感樣品檢測的優(yōu)勢，該解析儀在黏土礦物結(jié)構(gòu)精修、隕石及深空探測微量樣品分析、納米功能材料高通量篩選，以及生物醫(yī)藥、結(jié)構(gòu)化學(xué)等領(lǐng)域均展現(xiàn)出廣闊應(yīng)用前景。

該解析儀的成功研制，標志著我國在納米晶體結(jié)構(gòu)分析這一高端科學(xué)儀器領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從長期依賴進口到自主可控的根本性跨越，將顯著增強我國在材料科學(xué)、化學(xué)、地球與行星科學(xué)等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的原始創(chuàng)新能力。

本研究獲得中國科學(xué)院基礎(chǔ)與交叉前沿科研先導(dǎo)專項（B類先導(dǎo)專項）的資助。