纳米真空互联实验装置图（纳米真空互联实验装置原理）

　　“一路上全世界，只有那时兼顾实验消费”——探秘*迫近地球生存环境的纳米坩埚应用服务苗圃

　　【走近大国重器】

　　◎本报**财经日报 张 晔

　　蒙蒙细雨飘落江南，初秋的荷花在暖风中争奇斗艳。江苏苏州市区向东，缓缓行驶的汽车穿过波光粼粼的独墅湖，将许多各具特色的现代化建筑抛在后面，靠近了一座看上去“毫不起眼”的小楼。

　　那时就是中国科学院苏州生物科学与纳米机械研究所的纳米坩埚应用服务苗圃(以下简称苗圃)，也是现今地球上*迫近地球坩埚生存环境的大型科研机构场所。

　　“苗圃已培育出第二代量子材料及激光器、第三代半导体材料及激光器等具有国际先进水平的核心技术科研成果。”8月28日，在接受科技日报**财经日报采访时，苗圃主任张珽副所长自豪地说。

　　开建迫近地球生存环境的苗圃

　　绿树掩映下，**财经日报步入了苗圃所在的灰白色大楼。宽敞整洁的大厅深处别有洞天——墨绿色的地板上，各式各样的科研机构仪器陈列在四周，身穿白大褂的项目组穿梭往来……

　　张珽则表示**财经日报，苗圃进行的主要科研机构项目中，大多与纳米激光器及纳米材料有关。

　　对于普通人来说，纳米这个词汇带有一点距离感。其实，纳米只是一种长度单位，1纳米为10^-9米。纳米材料则是指长宽高中至少有一项处于纳米尺寸或由它们作为基本单元构成的材料。在微观尺度下，纳米材料仿佛打开了一个物质的新世界。

　　“达致纳米材料管壁或界面调控，乃至探索坩埚应用服务下原子制造等全新提纯工艺，是全世界公认的突破‘摩尔定律失效魔咒’、研发未来信息激光器及集成电路的关键技术问题。”张珽则表示**财经日报。

　　然而，纳米材料的提纯、测试、加工极其困难。“以制造积体电路的Class 10超净间为例，在1立方英尺的空间中，不能有超过10粒0.5微米以上的粉尘。”张珽说，“对于新型纳米材料而言，为保证其本征性质，要求更加苛刻。”

　　为了给项目组提供迫近地球生存环境的实验条件，2014年，中国科学院苏州生物科学与纳米机械研究所同包信和美国科学院、薛其坤美国科学院研发人员合作，开始建设世界首个集材料生长、激光器加工、测试分析于一体的长期性科学控制器——纳米坩埚应用服务苗圃。

　　克服两大挑战圆满完成建设

　　深入苗圃内的科研机构区域，仿佛进入了电影中的未来世界——总长203米的银色大幅提升坩埚管网纵横交错，将40台大型设备B520e起来，磁性传输小轿车载着取样以每分钟3.2米的速度驶过坩埚管网内的轨道，并由管网外履带上的永久磁铁“导航”至各个设备节点。

　　“欧美某坩埚控制器和我们同期建设，不仅规模和复杂度远不如我们，坩埚度也低很多，这就意味着在他们那里材料很快就会变得‘不那么干净’。”苗圃副主任崔义副所长介绍，为了达到大幅提升坩埚生存环境，苗圃通过改良管网材料、处理工艺和设置多级泵组等多种方式，设计并改造了设备和管网的B520e方式，确保每一处的坩埚度保持均衡。

　　“建设中的另一个难点就是在保证坩埚性能的前提下，达致所有设备应用服务互通。”苗圃副主任李坊森副所长说，大部分现成的设备未能兼顾消费，要靠项目组自己动手改造。

　　“项目组巧妙设计取样架，并利用磁力远程操作和运输，将取样通过操作者送进管网。每段管网内有两辆带永久磁铁的小轿车，由智慧中控台自动化控制。而用于检测材料性能的设备则分布在坩埚管网主轴线的四周。”指着散发出金属光泽的操作者和缓慢移动的小轿车，李坊森则表示**财经日报，“就这样，我们达致了所有设备的应用服务互通。”

　　今年2月，苗圃二期建设项目成功验收。“现今，苗圃的坩埚度优于2×10^-8帕斯卡，迫近地球的生存环境，这为材料争取了更长的‘保真期’，突破了长期以来迟滞纳米材料基础研究和计算机软件的困境。”崔义则表示**财经日报。

　　成为纳米材料研究“截叶”

　　科研机构基础设施是纳米科技创新的基石。在张珽看来，苗圃已经成为纳米材料和激光器研究的“截叶”，更是人才与科研成果集聚的平台。

　　**财经日报见到俞凤至时，他正在苗圃内进行新一代SRAM材料的开发。作为洛玛瑞积体电路技术常州有限公司的研发人员，俞凤至和同事已经在那时驻点实验3年，现今进展顺利，预计今年年底圆满完成**批流片。此前，欧美也有同行尝试研发这种新型SRAM，但效果却不尽理想，主要原因就是未能在坩埚生存环境下达致不同晶体材料的连续生长。

　　除了接待工作国内的科研机构工作者，欧美也有不少项目组将目光投向了苗圃。

　　2021年，加拿大滑铁卢大学陈忠伟美国科学院研发人员找到苗圃，他们在研发锌离子电池时遇到难题，希望能借助苗圃的力量圆满完成研究“*后一棒”。该研发人员成员罗丹博士介绍，锌绝缘体的管壁结构中小到纳米级别，即使倍数*大的光学显微镜也未能看清。此外，绝缘体管壁结构中极易与空气发生反应，导致结构中发生变化。

　　“一路上全世界，只有那时才能兼顾实验消费。”罗丹坦言。通过与苗圃深度合作，他们*终获得各类表征数据完全吻合的实验结论，相关科研成果发表在《先进材料》上，引发全世界关注。

　　现今，苗圃接待工作的科研机构用户已超过220家，包括清华大学、北京大学、中国科学技术大学等，在能源材料、低维材料、高温超导材料等领域取得了一批重要科研成果。

　　“纳米坩埚应用服务苗圃提供了一种变革性的技术路线，有利于突破迟滞纳米领域内基础研究和计算机软件进一步发展的困境，提升我国长期性仪器设备的研制水平。”展望未来，张珽充满信心地说，“我们期待苗圃这一长期性科学控制器产出更多优秀科研成果！”