本報訊（記者 何蕊）昨天，北京大學在懷柔科學城落地的又一重大科研項目——輕元素量子材料交叉平台啟動運行。該平台是世界上首個以輕元素體系為核心研究對象的量子材料研究平台，運行后將對輕元素量子材料進行精准制備、測量和調控，探索其在信息、能源、生物、環境等領域的實際應用。

　　“氫、氦、鋰、硼……這些活躍在化學元素周期表前列的輕元素，就是我們的研究對象。”平台負責人、北大物理學院教授江穎用“非凡”二字來形容它們——因為由這些輕元素組成的材料擁有核量子效應強、結構穩定、原材料豐富、合成成本低等特點，在物理研究中具有獨特的優勢。量子材料不受典型物理規律支配，可突破經典材料的應用邊界，催生出顛覆性的現象，但它很“脆弱”，通常依賴於低溫、高壓、真空等極端條件。於是，科學家嘗試把輕元素和量子材料結合，希望通過輕元素體系的獨特優勢，幫助量子材料突破“脆弱性”瓶頸。

　　平台的建設為這場“強強聯合”提供了理想的研究條件。江穎介紹，平台設有量子材料設計與預測、量子材料精確制備、量子物性精准探測與調控、量子器件加工與測試4個研究部門，開展從基礎理論、實驗技術、材料制備到器件探索的全鏈條、開放式的前沿交叉研究。“在這裡，我們通過對輕元素量子材料的精准制備和調控，使其從此前的極端環境中走進現實應用。”

　　他舉例，通常情況下，超導現象出現在極低溫的環境中，但實驗發現，高壓條件下，超導也可在接近室溫的環境中實現，“輕元素材料是最有希望實現室溫超導的體系之一，而且通過量子調控，還有可能在接近常壓的情況下實現室溫超導，如果能將該成果應用在實際生活中，電力輸送過程中的能耗將大大降低。”他說，基於平台，團隊正在研發新型材料與原型器件，探索輕元素量子材料在不同條件下的新奇物性。

　　該平台於2020年9月開工，2023年5月竣工。平台建設期間，團隊針對輕元素材料的研究就已啟動了。昨天，江穎還帶來了一則好消息：團隊成功研發具有自主知識產權的新型掃描探針顯微鏡並完成國產化，具有超高靈敏度和超高分辨率，核心參數達到國際領先水平。該顯微鏡通過探測極其微弱的高階靜電力，首次實現了氫原子的成像和定位，有助於輕元素量子材料的開發和應用。利用該國產化顯微鏡，團隊首次獲得了自然界最常見的六角冰表面的原子級分辨圖像，發現冰表面在零下153攝氏度就開始融化，並揭示了該過程的微觀機制。這項成果於昨天在國際著名學術期刊《自然》上發表。

分享讓更多人看到