學(xué)者網(wǎng)訊（編輯/劉秀 通訊員/孔令竹）原子是構(gòu)成物質(zhì)世界的基本單元，其排列方式和相互作用決定了物質(zhì)的性質(zhì)。隨著人類對深空深地等未知世界和納米功能材料等應(yīng)用領(lǐng)域的探索，解析亞微米至納米尺度物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)已成為科學(xué)認(rèn)知與高新技術(shù)發(fā)展的重要需求。然而，傳統(tǒng)單晶X射線衍射技術(shù)難以突破納米尺度晶體的解析瓶頸，而依賴國外儀器與軟件則伴隨著高昂成本（數(shù)倍于國產(chǎn)設(shè)備）、操作復(fù)雜與算法受限等多重壁壘，導(dǎo)致我國深地資源研究等戰(zhàn)略領(lǐng)域長期受制于人。面對這一挑戰(zhàn)，唯有科技自立自強(qiáng)，開發(fā)國產(chǎn)化設(shè)備與技術(shù)方可解困。

近日，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所科研團(tuán)隊(duì)在納米晶體結(jié)構(gòu)解析技術(shù)與儀器研制方面取得重大突破：團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)場發(fā)射電子槍及高壓電源等核心部件的國產(chǎn)化，攻克高精度控制等核心技術(shù)，成功研制出首臺(tái)國產(chǎn)“納米晶體結(jié)構(gòu)快速解析儀”。該儀器搭載團(tuán)隊(duì)自主開發(fā)的“連續(xù)傾轉(zhuǎn)三維電子衍射采集與處理系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了從硬件到軟件的全流程自主可控。儀器具備對納米級晶體與礦物進(jìn)行物相識別與結(jié)構(gòu)測定的高通量快速分析能力，整體技術(shù)水平已與國際同類最新設(shè)備持平。

研制儀器主機(jī)外觀圖

該技術(shù)已成功應(yīng)用于新礦物和深地礦物結(jié)構(gòu)解析中：團(tuán)隊(duì)利用該技術(shù)成功解析“王焰鈀礦”（IMA 2024-008a）、“氧鉛燒綠石”（IMA 2024-026）兩種新礦物，并獲得國際礦物學(xué)會(huì)批準(zhǔn)命名；同樣利用該技術(shù)證實(shí)了早期地球深部水可賦存于布里奇曼石晶格中，相關(guān)成果發(fā)表于國際頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Science）。

該儀器的成功研制，標(biāo)志著我國在納米晶體結(jié)構(gòu)分析這一高端科學(xué)儀器領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從長期依賴進(jìn)口到自主可控的根本性跨越，將顯著增強(qiáng)我國在材料科學(xué)、化學(xué)、地球與行星科學(xué)等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的原始創(chuàng)新能力?；趯p元素敏感樣品檢測的優(yōu)勢，該技術(shù)及儀器在黏土礦物結(jié)構(gòu)精修、隕石及深空探測微量樣品分析、納米功能材料高通量篩選，以及生物醫(yī)藥、結(jié)構(gòu)化學(xué)等領(lǐng)域均展現(xiàn)出廣闊應(yīng)用前景。

研制團(tuán)隊(duì)部分成員合影

本研究獲得中國科學(xué)院基礎(chǔ)與交叉前沿科研先導(dǎo)專項(xiàng)（B類先導(dǎo)專項(xiàng)）的資助。