探秘稳态强磁场( 二 ) 本文转自：安徽日报8月12日

我国要在生命科学、医学、功能材料和器件研究方面赶上世界先进水平，迫切需要尽快建立世界水平的强磁场实验装置。近年来，强磁场作为一种极端条件在很多研究领域的重要作用愈发显现。一方面，强磁场可以诱导新物态，有效调控材料中的电荷、自旋、轨道等，使之出现全新的量子态，从而呈现出丰富的新现象。另一方面，强磁场可以催生新的重大应用技术，特别是目前在化学、生物医学领域广泛应用的结构解析和非侵入性成像——核磁共振技术。
国家稳态强磁场实验装置自投入运行以来，截至目前已运行超50万个机时，为国内外170多家单位提供了实验条件，在物理、化学、材料、生命健康、工程技术等领域开展了超过3000项课题的前沿研究，取得一系列重大科技成果。比如，首次发现外尔轨道导致的三维量子霍尔效应，揭示日光照射改善学习记忆的分子及神经环路机制等。与此同时，研发装置衍生的成果和依托装置研究产生的多项成果，如组合扫描探针显微技术、国家Ⅰ类抗癌创新靶向药物等，成功转化为现实生产力。
“国家稳态强磁场实验装置的混合磁体产生世界最高的稳态磁场，有力提升了支撑科学家们开展物质科学研究的实验条件，将在低功耗电子材料等研究中发挥不可或缺的关键作用。”中科院合肥物质科学研究院强磁场科学中心学术主任、强磁场安徽省实验室主任、强光磁预研项目负责人匡光力表示，随着混合磁体产生的磁场强度的提高，其开放共享水平、用户服务水平也将得到大幅提升，必将成为支撑我国科技创新的一大“利器” 。
“沿途下蛋” ，强磁场实验装置衍生多项科技成果
强磁场对于生命科学研究有重要作用。比如在医院里，磁共振成像就利用了强磁场技术。再比如，科研人员发现27特斯拉稳态强磁场影响肿瘤细胞有丝分裂过程中纺锤体的取向。细胞有丝分裂是亲代细胞将遗传物质等精确平均地分配到两个子代细胞的过程，是决定细胞命运的关键步骤，对维持细胞的正常生理功能和生物体的生长发育至关重要，更是肿瘤细胞恶性繁殖的关键。还有，强磁场是一种独特的条件，可以改变材料，甚至创造新材料。比如强磁场可以帮助硅的提纯，实现更高等级的单晶硅材料，衍生更好的电子产品，而硅是现代半导体电子工业的核心。又比如，强磁场可以帮助高温超导材料的研发。超导状态下的材料电阻可以忽略，这意味着电力的输送将不会有任何损耗。而目前超导都是低温状态下实现的，科学家正在努力提高超导材料的临界温度，强磁场是这一实用价值极高的研究中不可或缺的手段。
近年来，科研人员依托稳态强磁场实验装置已产生多项重大科技成果。装置用户强磁场科学中心王俊峰研究员课题组，在装置所属的超导磁体支持下，对糖尿病候选药物FGF21进行改造后制成FGF21SS ，糖尿病小鼠实验结果表明FGF21SS表现出更加优异的降血糖、减体重效果，具有良好的成药性，有望在完成临床转化后用于糖尿病、肥胖和非酒精性脂肪肝等慢性代谢性疾病治疗。相关研究成果发表于国际期刊，并已申请国家发明专利和国际专利保护，目前已与多家企业达成协议共同推进临床试验和产业化工作。
此外，科研人员在自主研制国际首创的恶劣条件扫描隧道—磁力—原子力组合显微镜成像技术方面取得重要进展。通过自主研制的发明专利技术，可以在液氦低温、18—20特斯拉强磁场中实现样品的原子分辨的扫描隧道显微镜测量，以及原子力显微镜和磁力显微镜测量。本产品已有样机出台，属于国际领先技术。基于在半导体工业、电子材料等重要领域的应用，其潜在市场空间巨大，并能够带动真空、低温、强磁场等多种大型设备市场的显著发展。