1月14日，由中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所科研團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的首臺(tái)國(guó)產(chǎn)納米晶體結(jié)構(gòu)快速解析儀正式發(fā)布。該儀器具備對(duì)納米級(jí)晶體與礦物進(jìn)行物相識(shí)別與結(jié)構(gòu)測(cè)定的高通量快速分析能力，整體技術(shù)水平已與國(guó)際同類最新設(shè)備持平。

原子是構(gòu)成物質(zhì)世界的基本單元，其排列方式和相互作用決定了物質(zhì)的性質(zhì)。隨著人類對(duì)深空、深地等未知世界和納米功能材料等應(yīng)用領(lǐng)域的探索，解析亞微米至納米尺度物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)已成為科學(xué)認(rèn)知與高新技術(shù)發(fā)展的重要需求。

“傳統(tǒng)單晶X射線衍射技術(shù)難以突破納米尺度晶體的解析瓶頸，而依賴國(guó)外儀器與軟件則伴隨著高昂成本、操作復(fù)雜與算法受限等多重壁壘，導(dǎo)致我國(guó)在深地資源研究等戰(zhàn)略領(lǐng)域長(zhǎng)期受制于人?！眻F(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員鮮海洋介紹。

5年前，鮮海洋牽頭團(tuán)隊(duì)投入到納米晶體結(jié)構(gòu)快速解析儀的研發(fā)中。他們先后實(shí)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)射電子槍及高壓電源等核心部件的國(guó)產(chǎn)化，攻克高精度控制等核心技術(shù)，成功研制出首臺(tái)國(guó)產(chǎn)納米晶體結(jié)構(gòu)快速解析儀。該儀器搭載團(tuán)隊(duì)自主開發(fā)的“連續(xù)傾轉(zhuǎn)三維電子衍射采集與處理系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了從硬件到軟件的全流程自主可控。

樣品臺(tái)是測(cè)量納米級(jí)別樣品的關(guān)鍵設(shè)備?！安杉瘮?shù)據(jù)過(guò)程中，樣品的漂移量范圍必須非常小，否則將嚴(yán)重影響到測(cè)量結(jié)果。而納米尺度的物體，極易產(chǎn)生漂移。我們經(jīng)過(guò)反復(fù)的研究，不斷地試錯(cuò)，最終做到把漂移量控制在200納米以內(nèi)?！滨r海洋說(shuō)。

相比于傳統(tǒng)X射線解析晶體至少需要半小時(shí)乃至幾天的時(shí)間，該解析儀采集數(shù)據(jù)時(shí)間僅需數(shù)秒至數(shù)十秒，也就是說(shuō)在一分鐘內(nèi)可采集到多個(gè)數(shù)據(jù)。

目前，該解析儀已成功應(yīng)用于新礦物和深地礦物結(jié)構(gòu)解析中?！袄迷摷夹g(shù)，團(tuán)隊(duì)已成功解析‘王焰鈀礦’‘氧鉛燒綠石’兩種新礦物，并獲得國(guó)際礦物學(xué)會(huì)批準(zhǔn)命名。此外，還證實(shí)了早期地球深部水可賦存于布里奇曼石晶格中，相關(guān)成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。”鮮海洋表示，基于對(duì)輕元素敏感樣品檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)，該解析儀在黏土礦物結(jié)構(gòu)精修、隕石及深空探測(cè)微量樣品分析、納米功能材料高通量篩選，以及生物醫(yī)藥、結(jié)構(gòu)化學(xué)等領(lǐng)域均展現(xiàn)出廣闊應(yīng)用前景。

該解析儀的成功研制，標(biāo)志著我國(guó)在納米晶體結(jié)構(gòu)分析這一高端科學(xué)儀器領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從長(zhǎng)期依賴進(jìn)口到自主可控的根本性跨越，將顯著增強(qiáng)我國(guó)在材料科學(xué)、化學(xué)、地球與行星科學(xué)等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的原始創(chuàng)新能力。

本研究獲得中國(guó)科學(xué)院基礎(chǔ)與交叉前沿科研先導(dǎo)專項(xiàng)（B類先導(dǎo)專項(xiàng)）的資助。