觀測微觀世界，有了更強“放大鏡”（探一線）

約4000平方米的實驗區裏，各類磁體、電源、儀器密佈；啓動實驗裝置，機器發出轟鳴，放電瞬間，可形成最高相當於地球磁場200萬倍的強磁場。

這是華中科技大學國家脈衝強磁場科學中心，國家重大科技基礎設施——脈衝強磁場實驗裝置坐落於此。近日，藉助這一設施，科學中心教授李亮團隊成功實現71.36特斯拉平頂脈衝磁場，進一步鞏固了我國在該領域的國際領先地位。此前，該團隊於2018年創下64特斯拉世界紀錄。

“脈衝強磁場設施是產生高強磁場的最有效手段。”李亮説，強磁場雖然看不見摸不着，卻是現代科學實驗的重要條件之一，能夠產生極強的磁場、極低的温度、極高的壓力，可使材料呈現常態下觀測不到的變化，被稱為“物質微觀世界的放大鏡”。磁場強度越高，看微觀事物就越清晰，有助於發現新的物理原理和新型材料。

平頂脈衝磁場是強磁場技術的前沿方向，兼具穩態與脈衝兩種磁場的優勢，能實現高磁場強度且在一段時間保持高穩定度，為核磁共振等研究提供獨特的實驗條件。

強電磁力下，磁體結構如何保持穩定？大電流如何精確調控？針對這兩項難題，李亮團隊在材料與調控技術上實現突破，自主研製出高強高導銅銀合金導線，抗拉強度較原有材料提升近40%；將瞬態控制問題創新性地轉化為逆向電路拓撲設計，實現預構磁場波形精準生成。最終，李亮團隊以高穩定性的71.36特斯拉平頂脈衝磁場刷新世界紀錄，場強比國外現有水平高19%。

“各國學者在強磁場條件下的科學研究一直非常活躍，在物理、化學、材料和生物等領域取得了大批原創性重大成果。”李亮説，過去我國沒有此類設施，科學家想做相關實驗不得不向其他國家求助，有時一年也做不了一次。

2007年，國家發展改革委批准由華中科技大學組建團隊建設我國脈衝強磁場實驗裝置，李亮擔任國家脈衝強磁場科學中心主任。“建設階段，我們沒有照搬國外經驗，而是自主繪製電路設計圖，關鍵核心材料和部件通過自主研發實現了國產化，達到國際領先水平。”李亮説。2014年，裝置通過驗收，正式投入運營。

10餘年來，李亮帶領團隊推動設施面向全球開放共享，每年對外開放率超過70%。目前，華中科技大學脈衝強磁場實驗裝置已吸引國內外130多個科研院所的科學家前來“追磁”，助力開展2000多項基礎前沿研究。該裝置還在大型風機裝備製造、磁面成像、磁懸浮以及人體磁功能成像等多方面獲得應用，實現我國強磁場實驗條件從“受制於人”到“授之予人”的跨越。

李亮介紹，為進一步提升設施的整體性能和開放共享水平，國家脈衝強磁場科學中心將從磁場參數提升、測量手段豐富和研究領域拓展3方面，對設施進行全方位提升，建設110特斯拉超強磁場、70特斯拉平頂脈衝磁場和9.50特斯拉超導脈衝複合磁場，10類實驗測試系統以及設施支撐基礎平台。