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为纳米纪律的科学计划插上翅膀义务教育

——记清华大学“校长杯”改变挑战赛铜奖花样“高性能扫描纯正显微镜”过甚团队

研通社记者 谢 佩

　　首届“校长杯”改变挑战赛由清华x-lab发起并旁边，自2013年12月启动以来，共诱骗了125支由清华大学在校学生、学友及教师构成的团队参赛。历经初选、复选、半决赛的热烈角逐，最终金银铜奖十强团队脱颖而出。张磊团队的花样“高性能扫描纯正显微镜”告捷闯入十强，最终斩获铜奖。在基础科学的高端仪器装备制造界限制造出性能更优、资本更低的高端家具是张磊团队所追寻的目的。

开头：“技能是被逼出来的”

图为团队在获奖现场。

　　“高性能扫描纯正显微镜”无疑是本届“校长杯”改变挑战赛中科技含量和单位造价最高的花样。看成一种诓骗量子力学纯正效应探伤物资名义结构的仪器，其在名义物理等纳米纪律的科学计划中走漏遑急作用，虽然造价也腾贵。

　　张磊是该花样团队的独创东说念主兼CEO，毕业于清华大学2001级理学院基础科学班，后前去德国卡尔斯鲁厄大学攻读博士学位，师从伍尔夫菲克老师从事名义物理方面的计划。张磊掌抓着纯正扫描显微镜制造的中枢技能，对市面上的各样纯正扫描显微镜了然入怀，“一台常见的4K级的扫描纯正显微镜售价为60万欧元”。

　　“咱们本质室在计划稀土元素时但愿通过一个原子的不同量子态来储存信息，但两个量子态时常出入的能量仅为零点几毫电子伏。若用4K级的扫描纯正显微镜进行不雅测，杂音时常都卓越两毫电子伏，将导致原子的景况无法安稳。因此这一计划需要借助更高能量离别率的扫描纯正显微镜。”张磊暗示，“咱们自行制造具备更高性能的1K级显微镜通盘是出于计划的需求，以致不错说是被逼出来的。”其后张磊地点科研团队在 Nature 、P.R.L.等顶尖杂志发表了十余篇通过使用该建造进行计划的论文。

　　张磊研发的扫描纯正显微镜主要包括两个中枢技能——低温恒温仪及STM探头的改进和改变。张磊汲取液氦向解放空间的绝热推广的设施来获取更低的温度，他诓骗这项技能在本质中已获取800mK的安稳低温。当今张磊团队照旧启动研制基于10mK低温恒温仪的扫描纯正显微镜，不久这台10mK级建造将会面世。STM探头是显微镜的中枢部件，张磊在假想时进行了热学、力学、电磁学全方针的综总意想和模拟，其假想出的探头具有很强的安稳性。使用该探头不雅测样品时，机械噪声幅度小于200飞米，而其电、热噪声水平也处于天下先进水平。

　　“扫描纯正显微镜的研制进程简直很繁忙，从图纸的假想，每根导线的焊合到每颗螺丝的组装，都是我躬行出手。”在制造这么一台高性能显微镜的进程中，张磊曾经遭遇过巨大的真贵。“我从清华毕业到德国的本质室时关于本质物理还终点生分，一切都是从新启动摸索”，张磊谈到，“本质室由于本质偶然火警就激发过两次，还好每次都是虚惊一场”。

　　张磊在研制进程中曾遭遇过一个奇怪的故障，扫描纯正显微镜在低温的超真空环境下出现氦气显露。这个问题在常温下根柢复现不出来，暴露点找不到，张磊与伍尔夫菲克老师为此麻烦了很久，“咱们其时几近悲怆，以致差点缱绻推倒重来”。其后张磊灵机一动诓骗电吹风模拟本质环境下的超低温形成的温差处理可疑的名义，诓骗氦质谱仪终于找到了显露点。用张磊的话说，这是他在研制显微镜的滔滔硝烟中最为自尊的一场战争。

归国：探索高新技能产业化的说念路

　　“既然领有制造如斯高性能扫描纯正显微镜的技能，为什么不把咱们的技能产业化，为庞杂的科研责任者造福呢？”张磊从德国卡尔斯鲁厄大学毕业时产生了将他们的技能实行的宗旨。“扫描纯正显微镜是纳米技能计划必须的高端科研仪器，高性能的扫描纯正显微镜将会成为中国在这一科研界限的助力。”同期研讨到中国的制形资本比海外更低，张磊决定将目的瞄向中国商场。

　　由于对国内商场拓展不太具有把抓，张磊找到了清华2010级MBA杜欣看成王人集独创东说念主，共同创办了INS NANO。杜欣在商场拓展、策略财务、风险投资方面有着多年的责任教学，和张磊亦然多年的一又友。同期他们还邀请伍尔夫菲克老师看成王人集独创东说念主和技能照顾人，导师的撑持饱读吹并矍铄了张磊的创业信念。

 　　张磊于2013年底厚爱组建好了创业团队，他的研制效果被评为张家港“领军东说念主才”筹画重心引进花样进入中国，张家港市还为张磊团队提供了200万元的启动资金。“张家港市赐与咱们的创业花样以很大的撑持，咱们终点戴德。但由于张家港土产货科研资源有限，咱们但愿通过入驻清华大学X-lab来为家具实行构建更大的平台。”

图为张磊在本质室调试扫描纯正显微镜零部件。

　　在花样入驻清华大学X-lab后，杜欣以王人集独创东说念主的身份与清华大学物理系关系课题组伸开了相同。杜欣暗示，“清华大学物理系的科研水平很高，但同期物理系建造资源仍然十分弥留，因此物理系的老师对咱们的家具产生了浓厚的趣味。”屡次相同后，他们就在物理系构建一台扫描纯正显微镜样机罢了了联结意向。“选拔清华大学物理系看成家具的发布平台，是因为咱们但愿咱们的家具大要信得过在科研中走漏作用，而不是只是看成展品罗列在X-lab的会议室中。”物理系的王亚愚老师为张磊团队特意腾出了一间本质室看成样机的搭建场合，并为其配备了2位博士生协助责任。对此杜欣感叹说念，“王亚愚老师的猖厥相助让咱们终点感动。”

　　高新科技的产业化注定是一条漫长的说念路，然而张磊团队有着我方的权术。杜欣暗示，“咱们开头但愿搭建好第一台家具并进行发布，逐渐形制品牌效应。并通过与科研机构一双一的沟知道成更芜俚的联结意向。咱们的家具不同于其他密集型行业，用户对可定制性的条款很高，因此所采选的营销样式也将与传统模式有所区别。”张磊团队将永恒继承客户至上的理念为科研责任者作念好点对点的奇迹，在建造后期的热心上确立关系代理东说念主，晋升用户购买家具的信心，而这亦然点对点营销模式的中枢。

念念考：如何突破与海外高新制造业的差距

　　中国的制造业限制早已成为天下第一，但高技术制造也却仍然与说明国度存在不小的差距，如发动机、精密机床、精密仪器等行业在中国永恒发展幽闲。对此张磊合计，中国大多量学生短缺出手才智的覆按和相应的氛围是制约高技术制造业发展的一个原因。“在德国，女孩子的生辰礼物是一把电钻是一件绝不特殊的事情。他们从小就培养孩子的出手才智，长大后在制造工艺上也常会有创造性的宗旨。”

　　“在实行家具的进程中，咱们发现一件终点有益念念的事。许多海外的科研责任者不会买成套的纯正扫描显微镜，而是买诸如低温恒温仪等中枢建造，他们知道过自行组装的样式来搭建傲气需求的科研仪器。”张磊对这种“DIY精神”终点认可。科学计划驱使着科学仪器性能的晋升，而科学仪器的跨越又进一步鞭策科学计划，这种相得益彰的作用十分好意思妙。“只须科研责任者我方才知说念究竟需要什么样的仪器，科研责任者要是DIY我方的仪器，时常会使得计划愈加高效。”

　　张磊合计，“国内和国际制造业先进水平的差距是个终点复杂的问题，触及到技能水平、研发插足、基础科研水平、装、产业工东说念主教悔以致文化传统和企业诚信等多个方面，绝不是很快就能奋发自强的，需要一个进程”。现时国内的制造业既存在不及又在逐渐发展，对张磊团队既是挑战，又是机遇。“咱们但愿通过改造我方的中枢技能，来弥补需要入口次要部件的不及，跟着中国制造业的跨越及一直以来的低资本，我战胜咱们的家具一定大要在中国绽开商场，创造一个当先于天下的品牌。”张磊关于往日的发展充满信心。

　　“中国的制造业很具有价钱上风，要是大要在工艺上有所突破，势必会让中国的家具更具竞争力。”张磊与清华大学机械系助理老师刘磊伸开了联结，刘磊大要为其提供专科的焊合工艺。在张磊看来，中国事不短缺技能的，然而短缺技能的整合。“通过联结等样式整合伙源，将优秀的技能有用结合起来，是推动制造水平跨越的一个道路。”张磊关于每一个联结契机都终点怜爱。

　　张磊团队的逸想还远远不啻于此，扫描纯正显微镜只是一个开头。他们渴慕着大要和其他中国的高端科研仪器坐褥公司伸开联结，为科学计划提供一体化的措置决议，构建一个中国版的国度仪器公司。让咱们期待张磊和他的团队，携着“为纳米纪律的科学计划插上翅膀”的逸想，为中国高新技能产业注入新的活力。

（清华新闻网6月5日电）

裁剪：蕾蕾义务教育