第二十五届科协年会于10月22日-24日在安徽省合肥市举办,来自各个领域的众多院士、专家将汇聚一堂,共赴这场科技盛会。在年会召开之际,安徽商报采访了2022年度安徽省重大科技成就奖获得者匡光力。
匡光力是中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心学术主任、国家稳态强磁场科学中心(筹)主任、强磁场安徽省实验室主任、强光磁集成实验装置关键技术预研项目总指挥、安徽大学校长,主要研究方向原为热核聚变与等离子体物理,近十年主要研究方向为强磁场科学与技术。2019年,匡光力获得安徽省科技进步特等奖(集体奖,排名第一)、安徽省杰出贡献人才奖。
2008:强磁场实现从无到有的跨越
1982年7月,匡光力毕业于安徽大学物理系,随后于1990年4月从中国科学院等离子体物理研究所博士研究生毕业。1990年-1992年,匡光力在德国Juelich研究中心做访问学者。1995年起,匡光力陆续在中国科学院等离子体物理研究所、中国科学院合肥物质科学研究院等科研院所从事相关研究工作。
“强磁场是现代科学实验最重要的极端条件之一,能够催生很多重大发现,世界科技强国一直都非常重视强磁场实验室的建设,如美国、法国、荷兰、日本等。”匡光力说,但在曾经很长的一段时间里,我国强磁场领域几乎一片空白,这成为制约科技进步的一块短板。
2008年,位于合肥科学岛的稳态强磁场实验装置开工建设,2010年开始“边建设、边运行”,2017年9月通过国家验收后投入全面运行。
2016:跻身世界第二继续攀越高峰
2016年,在稳态强磁场实验装置投入建设仅仅8年后,匡光力的强磁场团队就自主研制成功中心场强40万高斯的混合磁体,一举跻身世界第二。而当时,美国于1999年创造的45万高斯的世界纪录已经保持了17年。
产生尽可能高的磁场,是世界各国强磁场实验室首要的科学任务。因为磁场越强,对科学研究的好处越大。有了稳态强磁场,才更有可能发现新现象和新规律,获得重大原创的成果。
从2016年底开始,“全面掌握高场磁体研制关键核心技术,在祖国的大地上创造最高稳态磁场”便成了团队心中的一个火种,勇攀高峰的脚步也从未停息。2017年底,团队将磁场强度由40T提高到了42.9T,两年后的2019年,这个数字继续提高到了43.9T,距离世界纪录看似仅一步之遥。可最让人揪心的事发生在2021年4月,混合磁体达到40T后,相关数据便停滞不前,第三次冲击就这样以令人失望的结果收场。为此,团队成立了“混合磁体关键技术攻关小组”,由匡光力任组长;此外,一支由磁体及各支撑系统多名青年骨干组成的“高场磁体技术青年创新突击队”也宣告成立。
通过多轮集体研讨,团队提出了一套创新性的技术方案。大家不断优化流程,不放过任何一个小问题,全力保障即将到来的混合磁体冲高实验。
2022:“45.22”打破世界纪录
2022年,在暑热充斥着每个角落的夏天,最强稳态磁场在所有人汗流浃背的努力下,逐渐浮出水面。
2022年7月15日,强磁场科学中心中控大厅的屏幕上第一次出现了“混合磁体总场强:45.2T”的字样,现场的欢呼声与掌声一时间此起彼伏。当天实验的种种迹象表明,高于45T的数据可以重复,这次实验给了团队极大的信心。在接下来近一个月的时间里,团队又进行了多轮的可重复实验,最终在8月12日上午举行的专家鉴定会上,混合磁体产生了45.22T的稳态磁场,一举打破了尘封23年的世界纪录,成为了目前全球范围内可支持科学研究的最高稳态磁场,是我国科学实验极端条件建设乃至世界强磁场技术发展的重要里程碑。
“近六年的时间里,准确地说,我们共经历过三次大的失败,小的挫败就更不用说了。”打破世界纪录的历程可谓筚路蓝缕,想起往日失败的情景,依然历历在目。他说,这次能打破世界纪录是他们多年来矢志不移坚持自主创新的结果。挑战世界极限,必须要细致、全面、认真、踏实,来不得半点虚假,容不得半点侥幸。
“稳态强磁场”广应用,“强光磁集成”正攀登
作为推动重大科学发现的“利器”,稳态强磁场实验条件对物理、化学、材料、生物医药等领域的研究,都具有重要作用。匡光力介绍道:“大科学装置具有鲜明的科学和工程双重属性,我们现在的混合磁体产生了全球范围内目前可支持科学研究的最高稳态磁场,可以为接下来很多学科领域的课题研究,提供更好的实验条件。”
截至目前,我国稳态强磁场实验装置已经运行超过50万个机时,为国内外170多家单位提供了实验条件,在物理、化学、材料、生命健康、工程技术等领域开展了超过3000项课题的前沿研究,取得了一系列重大科技成果,如首次发现外尔轨道导致的三维量子霍尔效应、揭示日光照射改善学习记忆的分子及神经环路机制等等。与此同时,研发装置衍生的成果和依托装置研究产生的多项成果,如组合扫描探针显微技术、国家Ⅰ类抗癌创新靶向药物等,成功地转化为现实生产力。
“稳态强磁场实验装置作为新时代建成的‘国之重器’,未来将继续发挥重要作用。”谈及未来,匡光力表示,团队已经有了新的目标——以55T混合磁体、36T超导磁体为代表的、着力于解决国家重大需求的“强光磁集成实验设施”大科学装置,正等着他们继续去攀登和挑战。
(安徽商报融媒体记者 常诚 实习生 尹林乐欣)
(图片由安徽大学周仲寅提供)