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【新春走基层之走进湖北重点实验室】 国家磁场中心“气场强”——探访腊月里国家脉冲强磁场科学中心
湖北日报 2026-02-13 21:55:47

湖北日报全媒记者 张歆 通讯员 高翔

在武汉喻家山下,有一座神秘的建筑,里面的装置能产生地球200万倍的磁场强度,加工金属犹如“隔山打牛”。这里就是华中科技大学的国家脉冲强磁场科学中心。

2月6日,腊月的寒意裹着年味渐浓,记者走进这个神秘的大楼,寻访一群坚守的人。现场,脉冲强磁场实验装置的指示灯规律地闪烁,科研人员身影忙碌,让人仿佛感受到强大的“气场”,充盈着无穷的“能量”。

置身强磁场中的物质好比在“放大镜”下,微观结构一览无余。处在强磁场中,物质内部电子结构也可能发生改变,产生新现象。强磁场作为一种变革性技术手段,不仅在基础研究领域,在航空航天、新能源和医疗等领域,发挥着越来越重要的作用。

自2014年通过国家验收后,国家脉冲强磁场科学中心对外开放运行,随着不断地实验优化,磁场强度、脉冲宽度等参数得到提升。中心最高峰值磁场强度达到94.8T,位居世界第三、亚洲第一,去年6月,平顶脉冲磁场达到71.36特斯拉,刷新了该中心于2018年创下的世界纪录。

韩一波教授和学生们沟通实验细节。湖北日报全媒记者 张歆 摄

全球与此规模相当的强磁场装置不到5个。强磁场也带来“强磁力”,优越的实验条件吸引着全球科研机构和专业个人来到喻家山下,探索科学的边界。

“我们采取轮流做实验的方式,前面的同学做完了就回去过年,后面的人接上,一直排期到腊月二十五。”国家脉冲强磁场科学中心教授韩一波介绍,随着实验室设备的完善和性能的提升,机时排期爆满,为了尽快完成实验,团队不得不利用寒假时间。为了配合师生实验,中心领导和工程师、运维人员会轮流值班,为实验的顺利开展保驾护航。

韩一波团队主攻低温强磁场光谱学,属于凝聚态物理和光学的交叉领域,具体是在强磁场和极低温的综合极端条件下,开展对凝聚态物质的光谱测量。让他倍感欣慰的是,留校的年轻学生们干劲十足,寒假期间也延续着学期内的实验状态,每天八点左右到达实验室,晚上十点以后结束返回。

博士生康恩泽来自湖南,进入团队已经五年,他需要利用氮气和氦气搭建低温环境,在接近绝对零度的温度环境下开展实验,探究钙钛矿量子点材料在极端环境下的基本物理性质,重点研究与量子自旋相关的发光特性。

韩一波教授指导学生开展实验。湖北日报全媒记者 张歆 摄

“材料的诸多物理特性仅在极端环境下才能显现,可借此探究普通环境下难以测得的物理性质,还可能得到与常规环境下不同的研究结果。”康恩泽介绍,钙钛矿是新兴材料,在太阳能电池、光电子学器件、LED显示等领域应用广泛。好的钙钛矿样品发光强,可通过磁场调控其发光强度及发光峰位,但量子点本身不稳定,实验时需高度集中注意力分析数据、观察状态,在等待实验的间隙,还要规划后续的实验思路。

对于留校科研,师生们都习以为常。他们坦言,期待过年,但也不会“盼着回家”,实验完成后才会回家过年,和同门搭班实验,既能相互提醒、共同分析数据,也能弥补个人思考的不足。

据介绍,中心“脉冲强磁场优化提升”工程入选“十四五”规划国家重大科技基础设施后,相关建设就紧锣密鼓地开展起来。寒假期间,除了完成实验计划,韩一波还要对新购置的三台可见光、红外波段光谱仪器进行调试验收,成功布置后,将大幅提升实验室采集光谱的效率。

谈及即将到来的马年,韩一波的眼中满是憧憬。他希望团队能观测到全新的物理现象,在自旋电子学材料研究上取得新的突破,更希望学生们能在科研中收获成长,锻炼健康体魄,找到自己的理想方向,在基础科学领域发光发热,“我们还是本着求真务实的心态,实事求是地把科研做好,只要心怀热爱、脚踏实地,无论年龄多大,都能在科研路上不断前行。”

日复一日,岁岁年年,就是这样的坚守,该中心实现一次次的重大突破。

2024年以来,中心完成直径1.38米的世界最大电磁成形件——航天用铝合金壳体;研制出集主动靶向输运、定点采样与多重给药等功能于一体的微型磁控胶囊机器人系统;实现了26兆瓦风力发电机的原位退磁与退磁后的再饱和充磁。

韩一波教授讲解样品杆构造。湖北日报全媒记者 张歆 摄


责任编辑:柯冬林
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