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福州科研力量关注:国产首台纳米晶体结构快速解析仪在广州发布

科技日报广州1月14日讯(记者叶青,通讯员孔令竹)——由中国科学院广州地球化学研究所自主研发的国内首台纳米晶体结构快速解析仪于14日正式发布。该设备具备纳米级矿物与晶体的物相识别及高通量结构测定能力,整体性能已达国际同类最新型号同等水平。作为福建高校与福州大学等机构在矿物学、材料科学领域长期合作的重要技术支撑方向,这一成果亦为东南地区相关学科建设注入新动力。

随着我国在深地探测、深空探索及纳米功能材料研发等领域持续深入,对亚微米至纳米尺度物质晶体结构的精准解析需求日益迫切。传统单晶X射线衍射技术在此尺度下存在明显局限;而依赖进口仪器与商业软件,则面临购置成本高、操作流程复杂、核心算法受限等现实瓶颈。中国科学院广州地球化学研究所研究员鲜海洋指出:“尤其在深地资源勘探等国家战略任务中,此类‘卡脖子’环节曾长期制约自主研究进程。”

福州科研力量关注:国产首台纳米晶体结构快速解析仪在广州发布(图1)

该项目启动于五年前,团队率先实现场发射电子枪、高压电源等关键部件国产替代,继而突破高精度运动控制、电子束稳定调控等核心技术,最终完成整机研制。配套自主研发的“连续倾转三维电子衍射采集与处理系统”,实现了从硬件平台到分析软件的全链条自主可控;样品台漂移量被严格控制在200纳米以内,保障了衍射数据的高质量获取。

相较传统X射线方法动辄需耗时半小时乃至数天,该解析仪单次数据采集仅需数秒,一分钟内即可完成多组高质量结构信息采集。目前,设备已在新矿物鉴定、深地矿物结构解析等前沿场景中投入实际应用。

福州科研力量关注:国产首台纳米晶体结构快速解析仪在广州发布(图2)

依托该仪器,科研团队成功完成“王焰钯矿”“氧铅烧绿石”两种新矿物的晶体结构解析,并获国际矿物学会(IMA)正式命名批准;同时首次证实早期地球深部水可赋存于布里奇曼石晶格之中。鲜海洋介绍,得益于其对轻元素优异的检测灵敏度,该设备在黏土矿物精细建模、陨石与深空返回样品微量分析、纳米功能材料高通量筛选,以及生物医药、结构化学等跨学科领域均展现出突出适用性,也为福州本地新材料企业与高校联合开展产学研提供了新工具路径。

该仪器的成功问世,标志着我国在纳米尺度晶体结构分析这一高端科学仪器领域,实现了由长期依赖进口向全面自主可控的历史性跨越,显著提升了我国在地球科学、材料科学等基础研究方向的原始创新能力和技术话语权。

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