大国重器武汉造,一批重大科技基础设施过审

长江日报

发布时间: 2021-07-07 06:57长江日报官方帐号
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7月6日,国家脉冲强磁场科学中心科研人员在电源大厅工作。长江日报记者高勇 摄

长江日报讯重大科技基础设施,是重大原创成果产出和关键核心技术突破的重要条件,被认为是“大国重器”。长江日报记者7月6日从市科技局获悉,我市重大科技基础设施取得重要进展,3个项目通过国家发改委复审,这为入列国家重大科技基础设施奠定了扎实基础。

市科技局有关人士介绍,重大科技基础设施是为探索未知世界、发现自然规律、实现技术变革提供极限研究手段的大型复杂科学研究系统,是突破科学前沿、解决经济社会发展和国家安全重大科技问题的物质技术基础。

提升科技创新策源能力,突出抓好一流科创平台体系建设。“十四五”,围绕创建国家科技创新中心总体目标,武汉集中布局和推进建设一批服务国家战略和产业发展需要的重大科技基础设施。

今年,《武汉科技创新“十大行动”工作方案》实施,谋划建设8个重大科技基础设施,要求在2025年前运行好现有脉冲强磁场实验装置。

加快建设武汉先进光源研究中心、高端生物医学成像设施。积极支持磁约束氘氘聚变中子源、脉冲强磁场实验装置优化提升、深部岩土工程扰动模拟设施、作物表型组学研究(神农)设施纳入国家规划,力争立项1—2个。持续支持农业微生物、碳捕集利用与封存等设施预研预制。力争2025年建成运营3个、在建2个重大科技基础设施。

市科技局最新消息,脉冲强磁场实验装置优化提升、作物表型组学研究(神农)设施、深部岩土工程扰动模拟设施等3个项目通过国家发改委复审,高端生物医学成像设施获省发改委立项并加快建设。

【记者探访重大科技基础设施】

“脉冲强磁场装置”:

多项核心技术指标达国际一流水平

国家脉冲强磁场科学中心。 长江日报记者高勇 摄

“国家对年轻科学家支持很大,也愿意把科研交给年轻人,这在国外是体会不到的。”6日,国家脉冲强磁场科学中心教授李靖带领两名博士生做实验,他一边做实验一边对90后的博士们有感而发。

今年33岁的李靖是留学博士,老家湖北宜昌。今年2月回国,进入华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心工作。让他没想到的是,华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心依托优势学科,资源得到更好整合。“回国工作首先是看好国内物理学科研发展前景,尤其对未来一二十年的发展,我充满期待。”

装置的建成使我国脉冲强磁场技术实现了跟跑到并跑领跑

据悉,武汉脉冲强磁场实验装置于2008年4月正式开工建设,2013年10月建成,2014年10月通过国家验收并正式对外开放。强磁场已成为当今开展物理、材料科学、化学、生命科学等领域前沿基础研究的重要手段。在过去二十年中,发达国家在强磁场条件下的科学研究,已经有了许多新发现和新突破,产生了包括分数量子霍尔效应、磁共振成像、超导等与强磁场有关的诺贝尔奖8项,涵盖物理、材料、化学、生命等多个前沿领域。

“装置的建成使我国脉冲强磁场技术实现了跟跑到并跑、领跑的跨越式发展,达到国际领先水平,满足了我国科学家对强磁场实验条件日益迫切的需求。”国家脉冲强磁场科学中心办公室主任程远介绍,装置的多项核心技术指标达到国际一流水平,其中脉冲磁场强度达到94.8T,使我国成为继美国、德国后世界上第三个突破90T大关的国家,磁场强度水平位居世界第三、亚洲第一;建成了包括27.8MJ电容型、100MJ/100MW脉冲发电机型、12.2GJ蓄电池型电源,电容器、发电机型电源规模均位居世界第二位,并拥有特有的蓄电池型电源;建成了电输运、磁特性、磁光特性、电子自旋共振等5类8个科学实验测试系统,部分测量精度达到世界领先水平;建成了主控制系统和辅助监控系统,实现多电源、多级磁体和多科学实验站的协同工作及精确时序控制,位居国际同类装置的领先水平。“我们用了5年时间走完了别人20年走的路。”

装置零部件基本自主研发

“目前中心可以提供接近地球磁场190万倍的磁场强度,接近于绝对零度(-273℃)的极低温度。”国家脉冲强磁场科学中心主任李亮教授表示,中心主要为前沿科学研究提供极端实验环境,包括极强的磁场、极高的压力和极低的温度等。目前国际上建有脉冲强磁场实验室30多个,具有代表性的有中、美、德、法四国,其中在脉冲强磁场实验室五大指标中,华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心四项指标位列第一,被国际同行誉为科研产出最高、性价比最高的脉冲强磁场装置。

国家脉冲强磁场科学中心科研人员在低温厅工作。 长江日报记者高勇 摄

作为开放式实验平台,短短几年时间,国家脉冲强磁场科学中心便吸引了来自美国哈佛大学、英国剑桥大学和国内清华、北大等过百家科研机构的学者前来做实验,每年提供1万小时的实验服务,完成实验项目超过200项。先后发表了包括《自然》《科学》等在内的顶级科学期刊过千篇,尤其在量子相变研究、巨大磁阻现象、狄拉克电子体系等方面重大科研成果不断涌现。中心对人才的吸引力也如同强大的磁场,先后从国外引进多位高层次人才,他们首先看中的也就是实验室条件。

“这么先进的装置零部件的国产化率达到85%,进口设备只有一些标准测量仪器,占比不到15%。”李亮教授自信地告诉记者,他们采用了技术优势弥补了国产材料的性能的不足,达到了国际先进水平。基本上是自主研发,自己动手建造的。

目前,中心正在开展设施主机系统性能参数提升、科学实验测试系统功能扩展、制备表征测试平台完善等三个方面的优化提升,将建成性能参数全面领先、最具国际影响力的脉冲强磁场科技基础设施,引领国际强磁场技术发展,为解决量子物态与功能材料、生物磁共振、先进电磁制造等领域的重大科学问题和国家重大需求提供极端实验条件和平台。

“神农设施”:将实现“一粒种子改变世界”

国际上已有多国布局先进的大型作物表型研究设施,位于东湖高新区光谷科学岛的大科学装置国家作物表型组学研究设施——“神农设施”正在填补国内空白。

“神农设施”设计蓝图。

“‘神农设施’建成后将是国内农业领域首个重大科技基础设施。”中国科学院武汉植物园研究员张全发介绍,通过预研已实现人工智能可控的全生境模拟,在全球处于领先地位。

“一粒种子改变世界”。据了解,“神农设施”是农业领域的国之重器,设在武汉,围绕种源卡脖子问题力争打好种业翻身仗。作物表型组学研究设施正是种子创新和加速育种的关键核心。

“神农设施”将具备每年50万株—100万株植物的基因型、主要表型特性和相关大数据采集与解析能力,实现育种过程的设计性、预见性和可控性,提高育种效率一倍以上。

自2018年5月起,湖北省与中国科学院就“神农设施”在鄂落户进行多轮积极沟通。2019年,中国科学院与湖北省共建作物表型组学联合研究中心推动“神农设施”建设,核心科学团队成员分别来自中国科学院、华中农业大学、武汉大学、华中科技大学、中种集团等科研院所、高校和企业。

目前,由全国50余家单位、10余个国家重点实验室组成的作物表型组学战略联盟正式建立,围绕“神农设施”建设,布局全国、学科齐全的自主研发人才团队已构建,为设施实现世界一流水平提供了坚实的人才基础。

【聚焦湖北实验室】

瞄准前沿领域

七家湖北实验室争创国家级

国家实验室是围绕国家长远发展的重大创新领域,引领基础研究的战略力量。积极争创国家实验室,七家湖北实验室在汉齐发。

光谷展示中心。 长江日报记者高勇 摄

记者从市科技局获悉,七家湖北实验室已完成事业法人注册登记,其中六家实验室理事会第一次会议已召开。

湖北实验室以提升重大领域原始创新能力、突破重点产业发展关键技术瓶颈为使命,开展重大原创性研究和协同科研攻关,积极争创国家实验室。

今年上半年,我省从优势学科和重点产业出发,面向国家重大战略需求和湖北省产业经济发展需要,在光电科学、空天科技、生物安全、生物育种、集成电路等7个领域,首批布局组建光谷实验室、珞珈实验室、江夏实验室、洪山实验室、江城实验室,同时布局组建东湖实验室、九峰山实验室。

据了解,湖北实验室在运行管理上进行诸多体制创新。

湖北实验室设立独立运行的事业法人单位,实行理事会领导下的主任负责制,科研经费通过专项竞争获取。

首席科学家全面负责相关研究方向的项目组织实施,赋予其充分的技术路线决策权、经费使用自主权、科研团队组建权等。探索建立“开放、流动、竞争、协同”的用人机制和优秀人才吸引激励机制,赋予实验室职称评审权、专业技术岗位设置与聘用自主权等。

七大实验室

◎光电科学领域

由华中科技大学牵头组建光谷实验室

◎空天科技领域

由武汉大学牵头组建珞珈实验室

◎生物安全领域

由中国科学院武汉病毒研究所牵头组建江夏实验室

◎生物育种领域

由华中农业大学牵头组建洪山实验室

◎服务国家存储器基地建设

组建湖北江城实验室

◎同时布局组建东湖实验室、九峰山实验室

(长江日报记者马振华 陈洁 杨佳峰 实习生殷小曼 通讯员高翔 韩丽 王以豪)

【编辑:贺方程】

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