近日，中國科學院合肥物質科學研究院傳來令人振奮的消息：由該院強磁場科學中心研製的國家穩態強磁場實驗裝置再攀“世界科技高峰”，其混合磁體産生45.22萬高斯的穩態磁場，打破了美國國家強磁場實驗室于1999年創造並保持23年之久的45萬高斯紀錄，成功“登頂”同類型磁體，成為目前全球範圍內可支援科學研究的最高穩態磁場。
8月12日，由中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心研製的國家穩態強磁場實驗裝置實現重大突破，創造45.22萬高斯的穩態磁場，打破已保持了23年之久的45萬高斯世界紀錄。圖為穩態強磁場實驗裝置混合磁體。 本組圖片由記者 張正朋 攝
穩態強磁場實驗裝置是“十一五”期間國家發改委批准立項的重大科技基礎設施，其中的混合磁體是國際上技術難度最高的磁體，也是能夠産生最高穩態磁場的磁體。
“我們做了最大努力，經歷了無數次失敗，今天終於成功了！”當天下午，在強磁場科學中心中控大廳，中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心學術主任匡光力心中久久不能平靜。早在2016年，他帶領強磁場團隊便自主研製出中心場強40萬高斯的混合磁體，一舉躋身世界第二。
此次實現的45.22萬高斯有多強？據匡光力介紹，地球磁場約等於0.5高斯，新紀錄相當於地球磁場的90多萬倍。就像顯微鏡放大100倍比放大10倍能看得更清楚，磁場越強，越有助於探明物質的內部結構。
科研人員開展實驗工作現場
“為了實現該目標，我們用了6年時間，做了大量技術革新。”中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心研究員陳思躍説，團隊大膽選用新型絕緣材料，保證最大磁力衝擊下磁體電學性能穩定。創新採用鐳射加工工藝，讓磁體具備更高精度。在磁體結構設計上進行重大改進，成功解決電磁力不平衡難題。
強磁場科學中心中控大廳
穩態強磁場是物質科學研究需要的一種極端實驗條件，是推動重大科學發現的“利器”。“在強磁場實驗環境下，物質特性會受到調控，有利於科學家們發現物質新現象、探索物質新規律。”中國科學院精密測量科學與技術創新研究院葉朝輝院士表示。
從事量子材料研究的復旦大學物理系教授張遠波，之前依託穩態強磁場首次在黑磷材料中發現量子霍爾效應。他説：“此次穩態磁場進一步提升，讓我們在‘家門口’就能用上頂級實驗平臺，未來將幫助我們在量子材料領域有更多新發現。”
據了解，穩態強磁場實驗裝置投入使用以來，到目前已運作超50萬個機時，為國內外170多家科教機構提供了實驗條件，支援科研人員開展了3000多項前沿研究，取得系列重要科研突破。 （記者 葛清政 李想）
相關閱讀：45.22萬高斯意味著什麼？
——科研人員講述數字背後的故事
8月12日，在合肥科學島，國家穩態強磁場實驗裝置混合磁體産生了45.22萬高斯（即45.22特斯拉）的穩態磁場，創造新的世界紀錄。穩態強磁場是什麼？45.22萬高斯意味著什麼……記者採訪相關科研人員，為您一一揭秘。
近年來，穩態強磁場技術領域國際競爭十分激烈。目前國際上有五大穩態強磁場實驗室，分佈于美國、法國、荷蘭、日本以及中國合肥的科學島，其中，法國Grenoble國家強磁場實驗室和荷蘭Nijmegen國家強磁場實驗室近20年來一直希望研製成功穩態混合磁體，但尚未成功。
“我國強磁場實驗室雖起步較晚，但僅用十餘年的時間，實現了從無到有、從跟跑到並跑領跑的關鍵跨越，創造了強磁技術發展的‘中國速度’。”中科院合肥研究院強磁場科學中心學術主任匡光力介紹，穩態強磁場實驗裝置於2008年5月19日獲批開工，2010年10月28日轉入“邊建設、邊運作”模式，2016年研製成功混合磁體，産生40特斯拉的穩態磁場，于2017年9月通過國家驗收。強磁場科學中心的技術團隊再接再厲，經過五年多的技術攻關，成功實現超越，産生45.22特斯拉的穩態磁場，創造了新的世界紀錄。
“在穩態強磁場實驗裝置建設過程中，取得了一系列成就。”中科院合肥研究院強磁場科學中心研究員陳思躍介紹，團隊成功研製出世界第二台40特斯拉級混合磁體、五台不同用途的水冷磁體（四創世界紀錄、三台保持至今），建成了國際首創的水冷磁體掃描隧道顯微鏡、掃描隧道-磁力-原子力組合顯微系統等一系列科學實驗系統。裝置為開展物理、化學、材料、生命健康和工程技術等學科的研究提供了穩態強磁場實驗條件，已在多學科前沿探索中取得諸多重大科技成果。
截至目前，穩態強磁場實驗裝置已經運作超過50萬個機時，為國內外170多家單位提供了實驗條件。裝置用戶在物理學、化學、材料科學、生命科學、藥物學、工程技術等領域開展了超過3000項課題的前沿研究，取得了一系列重大科技成果，如首次發現外爾軌道導致的三維量子霍爾效應、揭示日光照射改善學習記憶的分子及神經環路機制，等等。與此同時，依託裝置衍生的多項成果，如掃描顯微成像技術、國家Ⅰ類創新靶向藥物研製等，成功就地轉化為現實生産力。
中科院合肥研究院強磁場科學中心首席科學家張裕恒院士表示，此次穩態強磁場實驗裝置混合磁體刷新世界紀錄，也為強磁場科學中心規劃建設的另一個大科學裝置——“強光磁整合實驗設施”奠定了重要基礎。
據了解，“強光磁整合實驗設施”是由中國科學院合肥物質科學研究院、安徽大學、中國科學技術大學聯合向國家發改委申報的國家“十四五”重大科技基礎設施項目。
該設施包括55T混合磁體、36T超導磁體為代表的具有世界最高穩態磁場強度的系列磁體裝置，以及依託微波、紅外/太赫茲、可見光等系列先進波源，建設一批強磁場下光-磁整合測量系統，其主要科學目標是解決新型電子材料研發、高溫超導機理研究與應用、生命過程本質探索、新藥創制以及特種功能材料製備等國家重大需求中的瓶頸問題。
