中科院上海硅酸盐研究所:“硅”才大略


 
中科院上海硅酸盐研究所:“硅”才大略  
 

中科院上海硅酸盐研究所:“硅”才大略

中试生产一线成员讨论600毫米锗酸铋晶体制备

中科院上海硅酸盐研究所:“硅”才大略

研究员董绍明进行试验指导

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上硅所特种无机涂层中心热控组实验室工作场景


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研究员温兆银指导研究生分析实验数据

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中国科学院上海硅酸盐研究所嘉定园区大楼 中科院上海硅酸盐研究所供图

■本报见习记者 任芳言

上海市郊一幢水泥色的L型办公楼,从外面看十分普通,里面却着实不凡。随手指向其中一扇门,背后可能就是上千度的晶体生长炉。在这里,一种名为锗酸铋(BGO)的晶体正静静成型。

闪烁晶体被广泛用于医学或工业探测领域,锗酸铋堪称其中的佼佼者。现在,它还成为空间暗物质探测器的关键材料之一。2018年12月,已探测到数十亿宇宙粒子的暗物质粒子探测卫星“悟空”宣布延长工作时间,继续寻找暗物质的踪迹。一年前,科学家正是利用这颗卫星收集到的数据,绘制出目前世界上最精确的电子宇宙射线能谱。

“悟空”有火眼金睛,锗酸铋晶体功不可没。而这些单根60厘米长、总重达上千斤的晶体,只有在中国科学院上海硅酸盐研究所(以下简称上硅所)那栋看似很普通的楼里才能做出来。

对材料研究而言,最严苛的考验莫过于承担航空航天任务。而在上硅所,“神舟”“天宫”“高分”“北斗”……只要是上天的,总有材料从这里出去。

面向国民经济主战场、面向国家重大战略需求,历来是上硅所的传统。能扛起这一重任,得益于以严东生、殷之文、郭景坤、丁传贤、江东亮为代表的几代科学家的奋力开拓和不断进取。

2015年4月,上硅所成为首批中科院特色研究所试点建设单位之一。这意味着,新一代上硅所人,必须在无机非金属材料的微观世界里看得更深、走得更远。

大舞台,展抱负

2017年,上硅所完成了一项大动作——主园区从上海市区迁到了嘉定区。随着课题组陆续搬进新建成的大楼,所长宋力昕就开始操心新问题——在12公里外的太仓园区,科研用地盖楼的速度已经跟不上科研需求了。

什么样的研究所会如此“费地”?这与上硅所的定位有关。

从高性能陶瓷到人工晶体,从能源材料到生物材料,“上海硅酸盐研究所”几个字,几乎包揽了无机非金属材料领域的所有重要方向。1959年独立建所后,面对国家重大工程和尖端技术发展的需求,上硅所的科研方向进行了重大结构调整,把传统无机材料研究调整为先进无机材料科学与工程,开创了我国结构陶瓷、功能陶瓷、人工晶体、特种无机涂层、特种玻璃等研究领域。改革开放后,又逐步形成了基础研究、应用研究、工程化研究、产业化工作有机结合的科研体系。

面向国家重大需求,是使命也是挑战。上硅所不仅要追踪学科前沿,还要在工程化、产业化道路上尽可能走得更远。这对上硅所开拓发展空间提出了更急迫的要求。

以锗酸铋研制为例,若想将小试制备的晶体批量用于高能物理、医学成像乃至国家重大工程等领域的大型设备上,必须建有完整的中试平台。上世纪80年代,诺贝尔物理学奖获得者丁肇中曾向上硅所时任所长严东生提出,希望能为正在建设的欧洲正负电子对撞机提供优质大尺寸的锗酸铋晶体,彼时的锗酸铋晶体就诞生于所属开发实验基地(现为中试基地)。

对于光学部件、涂层等材料,虽然生产规模较小,但尺寸是衡量其技术水平的一项重要标准。要生产出大尺寸构件,制备的仪器也要足够大。简言之,地方够宽敞,研究人员才能施展拳脚。

“市中心不能满足研究需求,我们就往嘉定移。”宋力昕说。从2001年获得中科院批复起,上硅所嘉定园区从图纸一点点变成现实。2015年夏天,眼看嘉定园区落成在即,宋力昕“手握”从江苏省苏州太仓市政府争取来的经费和200亩土地,走进了中科院院长办公会的会议室。

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