在纳米与原子世界里,淬炼出把脉先进材料的“火眼金睛”
2026-10-15 浏览量:0

机械手精准地伸出,打开样品室,将待测材料送入样品室内,随后抽真空、开启电子枪、聚焦消像散、在指定位置连续拍下数千张照片并自动完成数据统计……在苏州国家实验室分析测试与仪器平台的实验室里,一台高端扫描电镜的操作井然有序。然而,操作台前却空无一人。

设备中嵌入了自主开发的AI智能体,可实现全流程无人值守操作和自动数据分析。苏报融媒记者 王安琪/摄

“我们在设备中嵌入了自主开发的AI智能体,可以实现全流程无人值守操作和自动数据分析。”苏州国家实验室分析测试与仪器平台副部长魏超介绍道。

这里没有想象中神秘压抑的科研戒备,反而充满了前沿科技与青春智慧碰撞的活力。作为全国唯一的材料领域国家实验室的核心平台,这里就是一座庞大的“材料体检中心”。自今年上半年启动对外部开放以来,这座超级“体检中心”已为近百家高校、科研院所及企业提供了高端测试服务。

这座“材料体检中心”,凭什么让外国专家惊叹?

“研发人员把新材料做出来之后,里面成分对不对、形貌怎么样、结构稳不稳定,都得送到专业平台来做全方位的‘体检’。”魏超介绍,如果我们用肉眼可见光看材料,极限只能看到微米级;但在这里,通过电子枪发射波长可调的电子束,科研人员能看清零点几个纳米甚至皮米级的微观世界。

走进这座“材料体检中心”,最直观的震撼来自于它的“大”与“尖”。“很多国外专家来参观后都感叹,这是他们在材料领域见过的最大平台。”魏超说,苏州国家实验室分析测试与仪器平台,从面积到设备体量,在国内材料界堪称翘楚,真正形成了一体化的表征能力。

这里的“听诊器”和“CT机”,记者随处参观一台都会碰到行业顶尖的“镇馆之宝”。在一间实验室里,摆放着一台耦合了最前沿技术的三维透射电镜,它能够清晰呈现材料内部元素的三维空间分布。而在它对面的实验室里,一台双球差透射电镜刚刚完成安装调试,这是该型号在国内的第一台。透过外接的显示器,图片上一个微小的亮点,标注出的正是材料中一颗颗原子的真实位置。

如此昂贵且稀缺的“实验室重器”,普通企业根本无力购买。然而,作为制造业大市,苏州在先进材料、半导体、高端制造等前沿领域,众多科创企业正处于研发攻关与产品迭代的关键期,对高端分析检测的需求极为旺盛。眼下,这座“材料体检中心”敞开了大门。

90后博士天团掌舵,把高端仪器使用出“更多功力”

有了全球最顶级的仪器,就能自动产出世界一流的成果吗?魏超摇了摇头,道出了国内科研界长期存在的一个痛点:“即使买得起几千万的设备,也不代表能充分发挥其效能。有些企业买回高端仪器,但并未掌握复杂的操作和使用方法,在仪器的使用寿命周期中功能开发程度往往有限,大量潜在功能未能得到有效利用。”

在苏州国家实验室,拒绝这种“浪费”的底气,来自于一群年轻有活力且善于钻研的“主治医师”。

“我们的技术团队基本由海内外知名学府的硕博人才组成,主力军大多是朝气蓬勃的‘90后’。大家洞悉国际顶尖设备和前沿技术,有着极高的探索热情与钻研精神。”正在操作千万级电镜的一位“90后”博士工程师笑着指向身旁,“比如我身边这位同事,就是来自清华大学的博士。”

他还介绍道,由于不同用户的样品检测与研发改进需求千差万别,当高校或企业送样而来时,这里绝非简单的“付费测样”,而是由专业技术人员开展一场一对一的“深度会诊”,“我们会先对技术路径和设备能力进行科学预判,评估能否达到预期效果,此外,我们还能提供贯穿研发全周期、全链条的定制化服务。”就在不久前,一家研发超高压输电产品的企业,急需一种快速、无损的现场检测方案,但受限于现有技术迟迟无法突破。平台团队不仅配合其完成复杂测试,还与该企业联合申报了江苏省科技协同攻关项目,帮企业在研发端到生产端的产品一致性上,拔除了痛点。

给电镜装上“AI大脑”,从“做检测”走向“造首套”

尽管坐拥“豪华”设备阵容,魏超和团队心里却始终绷着一根弦。“目前我们平台上高端检测设备还有不少是进口的。”魏超认为,当前阶段先把高端检测平台搭建起来,保障科研,下一阶段的使命则要包含表征技术与仪器的自主开发。

比如“无人值守AI智能体电镜”,给高端设备加装机械手、嵌入自主研发的AI智能体,听起来容易,但要打通底层通信协议、让AI替代人脑去判断聚焦和拍摄倍数,需要极高的跨学科研发能力。经过一段时间测试后,如果这套系统能够持续稳定运行,将极大提高这些高端设备的使用效率,甚至实现24小时无人值守运行。

更令人振奋的突破,藏在另一间实验室里。在那里,一台造型独特的设备正在安装。“你看,这台设备的真空系统、减震系统,以及后续要搭载的所有各个模块,都是我们自己设计搭建的!”魏超的语气里透着掩饰不住的自豪。这台由平台团队自主攒出来的近常压设备,目前的测试效果甚至超过了预期。

从“为材料样品做体检”,到“开发设备破垄断”,在苏州国家实验室,这群朝气蓬勃的青年才俊,正向着无人区进发。他们手中的一束束电子光,不仅照亮了纳米与原子的微观宇宙,更照亮了中国高端科学仪器自立自强的突围之路。(苏报融媒记者 王安琪/文)


来源:引力播

编辑:罗宇凡

审读:高原

审核:徐立明

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