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世界領先的強磁場 全球共享的大裝置

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世界領先的強磁場 全球共享的大裝置



塞巴斯蒂安教授團隊最近一次來華訪問交流，全留在了位于武漢華中科技大學的國家脈沖強磁場科學中心 。 利用這里的強磁場裝置開展研究，得到的一組高質量實驗數據讓她喜出望外 。
“武漢的國家脈沖強磁場裝置是世界一流的設施，幾年來我屢屢造訪武漢，用這里的設施開展新的研究 。 ”這位來自英國劍橋大學卡文迪許實驗室的女科學家說 。
國家脈沖強磁場實驗裝置是一個為國內外科學家提供超強磁場、極低溫、超高壓等極端實驗條件，進行前沿基礎科學研究的國家級科學研究中心，這也是國內唯一的大型脈沖強磁場科研基礎條件平臺 。 從2013年10月接受國際評估那天起，就已躋身世界四大脈沖強磁場科學中心行列 。
強磁場服務全球科學家
王健，北京大學物理學院量子材料科學中心教授，博士生導師 。
5年來，他已經數不清自己第幾次到武漢 。 “我回國后的許多研究成果，都離不開武漢國家脈沖強磁場科學中心 。 ”王健告訴科技日報采訪人員，強磁場是研究材料本質特性的“放大鏡”，磁場越高，新現象、新物態出現的機率就越大，給自己的研究帶來的機遇就越大 。
“強磁場在證明對數周期量子振蕩的過程中起到了至關重要的作用 。 ”王健說，一個月前，在國家脈沖強磁場科學中心58T（特斯拉）磁場強度下，他和謝心澄院士研究團隊清晰觀測到了5個振蕩，獲得了可靠的測量數據，被評價為近90年以來量子振蕩領域最為重要的發現之一 。
與王健相似，塞巴斯蒂安也已離不開武漢的強磁場裝置 。 “如果沒有國家脈沖強磁場科學中心的設施和學識淵博的工作人員，我的研究小組將無法開展新的量子材料研究，而這些研究有望為未來提供再生能源 。 ”她這樣告訴科技日報采訪人員，眼下她正在沖擊一項期待已久的成果 。 卡文迪許實驗室是近代科學史上第一個社會化和專業化的科學實驗室，催生了大量足以影響人類進步的重要科學成果，誕生過29位諾獎科學家 。
“這是開放的平臺，世界共享 。 我們的裝置已為69家科研單位提供了904項科學研究服務，裝置開放運行及成果產出與世界最高水平實驗室相當 。 ”國家脈沖強磁場科學中心常務副主任韓小濤教授說，這些用戶不僅遍含國內重點大學和科研院所，也囊括了哈佛、劍橋、斯坦福等全球頂級用戶 。 利用這里的實驗條件開展研究，截至目前，他們在《科學》《自然》等國際頂級刊物已發表論文672篇 。
為國際主流脈沖磁體設計提供支撐
磁體猶如強磁場的心臟 。
時任華中科技大學校長的李培根院士當年“三顧茅廬”請回的李亮教授，是全球強磁場磁體設計的頂尖高手 。 李亮的歸來，帶動我國脈沖強磁場裝置的理論分析和研制水平迅速躍居世界前列 。
“我們提出了脈沖磁體非連續性層間加固理論和工藝實現方法，解決了高參數脈沖磁體的力學穩定性問題，大大提高了磁體的性能和壽命，降低了成本 。 ”李亮說，他們常規使用的65T脈沖磁體平均壽命超過800次，遠超國際同行350次至500次的水平 。 而由中心開發的脈沖磁體設計專用平臺PMDS，已被美國橡樹嶺、牛津大學、歐洲強磁場實驗室等世界頂級實驗室廣泛采用 。
法國圖盧茲國家強磁場實驗室奧列克西·德拉琴科博士在接受科技日報采訪人員采訪時表示，PMDS是一款功能強大、使用方便的優秀軟件，它可實現脈沖磁體許多參數的計算，還可非常簡便地進行線圈幾何結構、導線和加固材料層數等變量的設計 。 計算包括電感、磁場、脈沖寬度、均勻度、應變應力分布、溫度分布等電參數和機械參數，最后還能指導磁體研制所需材料的訂購 。 “我認為PMDS可讓一大批科學家和工程師參與脈沖磁體設計，這是將磁體設計水平推向新高度的重大成績 。 ”

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