作者:潘锋 来源:科学时报 发布时间:2011-10-21 8:04:40
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于渌院士:综合极端条件助力物质科学研究
 
[科学时报 潘锋报道]日前,以“物质科学综合极端条件”为主题的第404次香山科学会议在北京举行。中科院院士、中科院物理所研究员于渌在会上指出:“极端条件可以拓展物质科学的研究空间,为解决当前许多重大科学技术中的疑难问题,以及创造新物态、合成新材料、发现新现象提供前所未有的机遇。”
 
物质科学是研究物质基本组成、结构、性质、功能和变化规律的科学。而极端条件则是指实验室中人为创造出来的、达到或接近目前技术极限的低温、高压、强磁场、超快超强光场等单项或综合物理条件。它们对于物性的影响各不相同,但又可以有相互关联。
 
任何物质都是在一定的物理条件(包括温度、压强和电磁场等)下形成并存在的。拓展物理实验条件到极端状态,可以形成许多在常规条件下不能得到的新物态,发现许多在常规条件下不会出现的新现象,从而拓展我们认识自然、改造自然和造福人类的能力。
 
如极低温可以抑制物质中电子、原子等的无规则热运动,凸现纯净的量子力学现象。极低温、强磁场和高压极端条件的运用引出了许多宏观量子力学现象的重大发现。相关学者普遍认为,在更低温区还隐藏着更多重要的现象等待发掘。
 
压力作为一个基本物理条件,可以有效缩短物质中原子的间距、增加相邻电子轨道的重叠,从而改变物质的晶体结构、电子结构和原子(分子)间的相互作用,形成全新的物质状态。利用高压条件可以模拟地球内部的高温高压环境,探索地球内部物质的形成与运动规律等。此外,高压科学与技术在现代化国防中也起着非常重要的作用,超高压研究因此在国际上得到高速发展。
 
超快超强激光能够用来探测反映物质结构及科学规律的瞬态过程,进一步结合极低温、超高压及强磁场等极端物理条件后,将为物质科学、化学、生命科学、天文及地学模拟、信息科技、能源科技及国防科技等领域的研究提供革命性的极端条件与手段。
 
于渌介绍,极端条件下的物质科学研究,主要包括量子物质研究、功能材料研究、物态变化动力学过程研究等,涉及物质的形成、结构、性能及变化规律等问题,涵盖了当今物质科学研究的关键前沿领域,并关系到下一代信息、能源和材料科学中的核心问题。
 
近年来,人们已利用极端条件取得了许多影响深远的科学突破。原子的玻色—爱因斯坦凝聚的实验观察、超导超流现象的理论等多项工作也因此获得诺贝尔奖。借助极端实验条件取得创新突破已成为科学研究的一种重要范式。
 
于渌表示,综合极端条件在物质科学中的应用,对于促进国家和社会经济的发展有着十分重要的意义。建立并发展集成多种极端条件的实验装置,将为提升我国物质科学研究水平和实现重大突破提供重要研究平台。
 
《科学时报》 (2011-10-21 A1 要闻)
 
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