自然科学基金委最大单体项目：新平台助力材料研究升级

jiyin

如何提高新能源汽车电池性能，如何减少电力传输过程中的损耗，如何减少能源使用造成的污染……未来这些问题可在同一个平台——基于上海同步辐射光源的能源环境新材料原位电子结构综合研究平台（SiP·ME2）上进行研究。

在自然科学基金委国家重大科研仪器设备研制专项支持下，由中科院上海微系统与信息技术研究所（以下简称上海微系统所）牵头，中科院上海应用物理研究所、中科院上海光学精密机械研究所、复旦大学共同承担，经过5年攻关，科研团队完成了SiP·ME2的研制工作。今年9月，专家组对SiP·ME2平台进行现场验收后认为，平台各项实测指标均达到或高出设计要求。

平台建设迫在眉睫

资源短缺和环境恶化是世界各国共同面临的巨大挑战，我国经济高速发展带来的能源和环境问题尤为严重，亟待发展新兴能源产业和高技术产业。

“从最基础的材料层面，特别是决定材料物理和化学性质的电子结构层面入手，可为解决能源和环境危机寻找出路，能起到牵一发而动全身的引领作用。”该项目总负责人、上海微系统所研究员刘志说。

事实上，测量不同材料体系电子结构需要不同的技术手段。传统研究手段通常对样品、实验环境要求较高，且获得的信息相对单一，难以满足现代能源环境材料科学快速发展的需要，因而依托上海同步辐射光源发展新一代材料电子结构综合研究系统成为科学界关注的重点之一。

建设过程过关斩将

SiP·ME2平台建设是个大工程，早在2013年项目立项前，项目团队就与国内多领域的科学家进行了长达一年的项目论证，充分证明了建设的必要性和可行性。

“项目论证阶段解决了一些问题，也有一些问题限于当时技术，是在建设过程中逐步解决的。”上海微系统所研究员刘啸嵩说。

上海同步辐射光源加速器产生的X光能量较高，造成光学器件变形是科研团队遇到的众多难题之一。直到2016年，上海应用物理研究所周巧根和上海微系统所乔山研究团队共同设计出一种新的磁场，可将部分X光能量辐射到其他区域，大幅度降低了仪器的热负载，才完美解决了这一问题。

除了科研难题，项目组还面临着突发状况。项目共验收9个研制单元，其中8个单元验收前基本就绪，但最后一个扫描隧道显微镜项目却让项目组捏了把汗。

刘志介绍，扫描隧道显微镜所需要的部分低温设备需进口，因要求的性能参数较高，约定2016年交货的低温强磁场到2018年上半年还未生产出来。

“时间紧迫，当时负责这个单元的研究人员基本‘长’在项目基地，终于在验收期前几天完成了单元的安装调试。”刘志说。

经专家组现场测试，项目的9个研制单元23个研制指标均达到或高出设计要求，实现了多个技术创新和突破。

调试工作依然持续

SiP·ME2项目总投资1.48亿元，是目前自然科学基金委资助的最大单体项目。除了提供项目经费支持，自然科学基金委在项目建设之初就组织成立了项目管理组和中科院专项监理组，管理组每年召开一次会议，监理组每半年赴项目现场监理，及时发现并解决问题。

尽管项目已经完成验收，平台的“原位高分辨电子结构表征线站”“原位近常压软X光谱学线站”等多个项目综合性能在国际同类线站中处于先进水平，但后续的性能优化工作仍在进行。

“预计在未来的几个月里，经过进一步优化，项目的大部分指标不仅会优于计划指标，而且会好于验收阶段，针对方便用户操作的系统优化也在同步进行。”刘啸嵩说。

日前，SiP·ME2的运行维护已得到中科院的经费支持，用户实验申请也将纳入中科院大科学装置的统一管理，预计明年年初对外开放。届时，国内外有需要的研究团队可在中科院大科学装置的网络平台上进行申请。