俯瞰位于懷柔科(ke)學城的(de)高能同步輻射光源，這是國家重大科(ke)技基(ji)礎設施之一。懷柔科(ke)學城供圖

　　輕元素(su)量子材料(liao)交叉平(ping)臺陳列(lie)的大尺寸單晶(jing)銅(tong)箔等材料(liao)。左翰嫡(di) 攝

　　中國科學院(yuan)空天(tian)信息(xi)創新研(yan)究院(yuan)行波管工(gong)藝技術(shu)負責人劉泳良介紹高溫(wen)真空釬焊(han)爐的用途。左翰(han)嫡 攝

懷柔(rou)科學城立柱。懷柔(rou)科學城供圖

遠眺懷柔(rou)科學城(cheng)起步區。懷柔(rou)科學城(cheng)供(gong)圖

　　16個(ge)(ge)科(ke)技(ji)設(she)(she)施(shi)(shi)平臺(tai)面向(xiang)(xiang)全(quan)球開放共享，累計開放機時超過(guo)143萬(wan)小時；4個(ge)(ge)大科(ke)學裝(zhuang)置通(tong)過(guo)國家驗收并正式運行……今年(nian)以來，懷(huai)柔(rou)科(ke)學城(cheng)建(jian)設(she)(she)邁出新步伐。這座(zuo)橫跨懷(huai)柔(rou)、密(mi)云兩區的(de)(de)基礎科(ke)學“搖籃”，是(shi)(shi)北京建(jian)設(she)(she)國際(ji)科(ke)技(ji)創(chuang)新中(zhong)心(xin)(xin)“三城(cheng)一區”主平臺(tai)之(zhi)一，也是(shi)(shi)全(quan)球重(zhong)大科(ke)技(ji)基礎設(she)(she)施(shi)(shi)密(mi)度最高的(de)(de)地區之(zhi)一。建(jian)設(she)(she)國際(ji)科(ke)技(ji)創(chuang)新中(zhong)心(xin)(xin)，是(shi)(shi)以習近平同志為(wei)核心(xin)(xin)的(de)(de)黨中(zhong)央賦予北京的(de)(de)光榮使命(ming)和(he)重(zhong)大責任。近日，記者走進懷(huai)柔(rou)科(ke)學城(cheng)，探尋其堅持(chi)“四個(ge)(ge)面向(xiang)(xiang)”的(de)(de)戰略導向(xiang)(xiang)，持(chi)續“聚(ju)人氣、聚(ju)科(ke)研氣”的(de)(de)成效。

　　城市框架(jia)加(jia)速形(xing)成，在懷(huai)科研(yan)人員達2.6萬人

　　從位于(yu)(yu)懷柔科學城(cheng)(cheng)起步區的材料基(ji)(ji)因組研究平(ping)臺五層向(xiang)遠處眺望，綜合極端條件實驗裝置、先進光源技(ji)術(shu)研發與測(ce)試(shi)平(ping)臺等一系列科學設(she)施集(ji)群盡收眼(yan)底。“位于(yu)(yu)正北(bei)方向(xiang)、外形酷似(si)放(fang)大鏡的高(gao)能同(tong)步輻射(she)光源，是(shi)國家重大科技(ji)基(ji)(ji)礎設(she)施之一，占(zhan)地面(mian)積(ji)相(xiang)當(dang)于(yu)(yu)90個(ge)足球(qiu)場(chang)大小，建成后將是(shi)世界上最亮(liang)(liang)的第四代(dai)同(tong)步輻射(she)光源，其亮(liang)(liang)度要比太陽光亮(liang)(liang)一萬億倍(bei)。”懷柔科學城(cheng)(cheng)工作人員告(gao)訴(su)記者(zhe)。

　　據介紹，懷(huai)柔科(ke)(ke)學城主要聚焦戰(zhan)略性、前瞻性基礎研究，其發展目標是到(dao)2050年全面建(jian)成與國家(jia)戰(zhan)略需(xu)要相匹(pi)配的世界(jie)級原始創(chuang)新承載區和引領世界(jie)科(ke)(ke)學方向的科(ke)(ke)學高地。

　　“懷柔(rou)科學城已(yi)經進入以運(yun)行為主(zhu)的新(xin)階段。”懷柔(rou)科學城工(gong)(gong)作人員說，當前，重大科技(ji)基礎(chu)設(she)施(shi)(shi)集群正(zheng)加速形成(cheng)，包(bao)括(kuo)高能同步輻射光源在內的“十三(san)五(wu)”時期(qi)(qi)29個設(she)施(shi)(shi)平(ping)臺(tai)全部進入科研狀(zhuang)態，“十四五(wu)”時期(qi)(qi)新(xin)布局的8個設(she)施(shi)(shi)平(ping)臺(tai)已(yi)全部開(kai)工(gong)(gong)建(jian)設(she)。

　　城(cheng)市框架加速形成的(de)同時，懷柔(rou)科(ke)學(xue)城(cheng)內的(de)科(ke)學(xue)家(jia)數量也逐步攀升。記者了(le)解到，目前，在(zai)懷科(ke)研(yan)人員共2.6萬人。其中，諾獎(jiang)級科(ke)學(xue)家(jia)33名，兩(liang)院院士86名，“全(quan)球高被引(yin)科(ke)學(xue)家(jia)”39名。為建(jian)設(she)好科(ke)學(xue)家(jia)的(de)“一生(sheng)之城(cheng)”，全(quan)方位滿(man)足科(ke)研(yan)、辦公、生(sheng)活等需求，懷柔(rou)科(ke)學(xue)城(cheng)提(ti)供多層(ceng)次多元化(hua)住(zhu)房保障，加快構建(jian)“八橫五縱(zong)”城(cheng)市主干路，建(jian)設(she)500千(qian)伏供電系統，同時，著力(li)打造優質便捷的(de)教育醫療體系，構建(jian)高品質的(de)文(wen)化(hua)服務供給機制。

　　“作為(wei)懷柔(rou)科(ke)(ke)學(xue)(xue)城(cheng)的重要配套項(xiang)目(mu)(mu)，城(cheng)市客廳由(you)A、B、C三區組成，定位(wei)為(wei)面(mian)向科(ke)(ke)學(xue)(xue)家的國際化公(gong)共(gong)服務中心(xin)、懷柔(rou)科(ke)(ke)學(xue)(xue)城(cheng)的對外(wai)展示樣板、科(ke)(ke)學(xue)(xue)研究與(yu)科(ke)(ke)技(ji)產業(ye)的活力中心(xin)。”懷柔(rou)科(ke)(ke)學(xue)(xue)城(cheng)工作人(ren)員介(jie)紹，城(cheng)市客廳項(xiang)目(mu)(mu)涵蓋科(ke)(ke)研實驗、孵(fu)化辦公(gong)、科(ke)(ke)技(ji)服務、配套酒(jiu)店(dian)、人(ren)才公(gong)寓(yu)、商(shang)業(ye)配套、文(wen)化設施等(deng)功(gong)能，并結合公(gong)共(gong)綠地規(gui)劃“城(cheng)市公(gong)共(gong)活力公(gong)園”，旨在打(da)造以(yi)人(ren)為(wei)本、功(gong)能多元、開放共(gong)享(xiang)、充滿活力的公(gong)共(gong)空間。

　　在(zai)基(ji)礎設施(shi)、服務體系等強有力“后盾(dun)”的支撐下，近年(nian)來，懷(huai)柔科(ke)(ke)(ke)學城(cheng)基(ji)礎研究不斷(duan)產(chan)出重大成(cheng)果(guo)。“例如，中(zhong)國科(ke)(ke)(ke)學院高(gao)(gao)能物理研究所研制的高(gao)(gao)品(pin)質(zhi)因數超(chao)(chao)導腔，它的面世使我國高(gao)(gao)品(pin)質(zhi)因數超(chao)(chao)導加速器技(ji)(ji)術走在(zai)了國際(ji)(ji)前沿。此外，中(zhong)國科(ke)(ke)(ke)學院國家(jia)空間科(ke)(ke)(ke)學中(zhong)心研制的國際(ji)(ji)首(shou)臺全季節觀測陣列式大口(kou)徑激光雷達，在(zai)高(gao)(gao)功率(lv)脈沖(chong)激光技(ji)(ji)術信號靈敏度方面也(ye)達到(dao)了國際(ji)(ji)領先(xian)水平。”懷(huai)柔科(ke)(ke)(ke)學城(cheng)工作人員說。

　　著眼基礎研究(jiu)，突破關鍵核(he)心技術51項，產出(chu)重大(da)科技成(cheng)果386項

　　在懷柔科學城的(de)核心(xin)區域，坐落著占地面(mian)積(ji)12.6畝的(de)輕元素量子材料(liao)交叉平(ping)臺。走進大廳，玻璃展示柜(ju)中擺放著銅基石墨烯(xi)復(fu)合(he)線(xian)、大尺寸(cun)單晶銅箔(bo)、6N高純銅顆粒等一(yi)系列(lie)尖(jian)端(duan)材料(liao)。其中，一(yi)款圓形透(tou)明的(de)12英寸(cun)單層(ceng)二(er)硫化鉬(mu)薄(bo)(bo)膜格(ge)外引人注目，平(ping)臺工作人員王異楠告(gao)訴(su)記者，這(zhe)是現(xian)有技術(shu)下(xia)能做(zuo)出的(de)直(zhi)徑最大的(de)單層(ceng)二(er)硫化鉬(mu)薄(bo)(bo)膜，主要應用在激光(guang)器領域。

　　“懷柔科學城(cheng)圍繞物質、空(kong)間(jian)、生命、地球系統、信息和(he)智能五大科學方(fang)向(xiang)，聚焦新材(cai)料、空(kong)間(jian)探索、干細胞與再生醫學等細分領域，已(yi)布局37個科技設施平(ping)(ping)臺，包含14個交(jiao)叉研(yan)究平(ping)(ping)臺，輕元素量子材(cai)料交(jiao)叉平(ping)(ping)臺正是其中之一(yi)。”懷柔科學城(cheng)工(gong)作人員介紹(shao)。

　　“輕元(yuan)素是指處(chu)于元(yuan)素周期表前(qian)三行的(de)元(yuan)素，由于質量(liang)(liang)輕而(er)具有獨特的(de)優勢，有望突破傳統量(liang)(liang)子(zi)材料脆(cui)弱性(xing)瓶頸，在(zai)室(shi)溫和(he)常壓下就可以保持物性(xing)的(de)穩定。”王(wang)異(yi)楠說，平臺(tai)的(de)主要研究(jiu)方向(xiang)是探(tan)索基(ji)于新奇(qi)量(liang)(liang)子(zi)效應的(de)輕元(yuan)素材料，實現(xian)對量(liang)(liang)子(zi)物性(xing)的(de)精準測量(liang)(liang)、調(diao)控(kong)及相(xiang)關器件(jian)研發，在(zai)顛覆性(xing)材料和(he)技術的(de)探(tan)索以及相(xiang)關量(liang)(liang)子(zi)現(xian)象在(zai)信息、能源(yuan)、環境(jing)、生(sheng)物等領域的(de)應用挖掘方面發揮作用。

　　從2020年(nian)開工建設(she)，到(dao)2023年(nian)安排科研設(she)備(bei)進場安裝調試(shi)，再到(dao)2024年(nian)完成設(she)備(bei)工藝和性能驗收，王異(yi)楠介紹，在“邊建設(she)、邊運(yun)行、邊研究”的(de)(de)節奏下，平臺已經形(xing)成了量(liang)子(zi)材料設(she)計(ji)與預測(ce)、量(liang)子(zi)材料精(jing)確制備(bei)、量(liang)子(zi)物性精(jing)準探測(ce)與調控、量(liang)子(zi)器件加工與測(ce)試(shi)等四個分工明確又相(xiang)輔相(xiang)成的(de)(de)部門，實(shi)現從基礎研究到(dao)應(ying)用技術(shu)、從應(ying)用技術(shu)向(xiang)產(chan)業轉化的(de)(de)跨越。

　　談及材(cai)料制(zhi)備方面(mian)的(de)(de)重(zhong)(zhong)要原創性科研(yan)成果(guo)，相關(guan)工作人員告訴(su)記(ji)者，平(ping)臺的(de)(de)研(yan)究成果(guo)已(yi)經連(lian)續兩年(nian)被列入中(zhong)(zhong)關(guan)村論壇(tan)10項重(zhong)(zhong)大科技(ji)成果(guo)，“其中(zhong)(zhong)，王(wang)恩(en)哥院士、劉開輝教(jiao)授團(tuan)隊(dui)提出新的(de)(de)光學晶體理論并應用輕(qing)元素材(cai)料氮(dan)化硼首次(ci)制(zhi)備出超(chao)薄高(gao)能效(xiao)光學晶體‘轉角菱方氮(dan)化硼’，為新一(yi)(yi)代激光技(ji)術奠定了理論和材(cai)料基礎，有望讓激光器的(de)(de)尺寸縮小至微米級；劉開輝教(jiao)授團(tuan)隊(dui)的(de)(de)研(yan)究成果(guo)‘晶格(ge)傳質(zhi)—界面(mian)生長’晶體制(zhi)備新范式，顛覆了傳統晶體的(de)(de)平(ping)面(mian)生長模式，通(tong)過連(lian)續‘抬起’形成層，使晶體像‘頂竹筍’一(yi)(yi)樣向上(shang)生長，有利于(yu)下一(yi)(yi)代高(gao)性能電子與(yu)光子芯片的(de)(de)研(yan)發，因而在(zai)今年(nian)的(de)(de)中(zhong)(zhong)關(guan)村論壇(tan)上(shang)入選‘面(mian)向世界科技(ji)前沿(yan)’板塊(kuai)。”

　　此外(wai)，在(zai)成果轉(zhuan)化方(fang)面(mian)，輕(qing)元(yuan)素量子材料(liao)交叉平臺與國內公(gong)司合作完成了自研qPlus（品(pin)質因(yin)子增強）型掃描(miao)探(tan)(tan)針顯微鏡(jing)，它(ta)是目前空間分辨率最高的掃描(miao)探(tan)(tan)針顯微鏡(jing)，打破了我國掃描(miao)探(tan)(tan)針顯微鏡(jing)長(chang)期依賴(lai)進(jin)口的局(ju)面(mian)，為輕(qing)元(yuan)素量子材料(liao)的原子尺度表征提(ti)供了關鍵支撐。

　　“它不(bu)是(shi)靠光線(xian)成像，而是(shi)用一根(gen)很尖(jian)銳(rui)的(de)探針(zhen)去掃(sao)描表面(mian)，通過針(zhen)尖(jian)與表面(mian)間的(de)相互作用，來提取表面(mian)的(de)原子信(xin)號。”輕元(yuan)素量子材料交叉平臺負責人(ren)江穎教授介紹(shao)，借(jie)助這臺掃(sao)描探針(zhen)顯微鏡(jing)，我(wo)國科(ke)學家在(zai)世界范圍內(nei)首(shou)次看清冰表面(mian)結構(gou)并定(ding)位到了最小的(de)原子——氫原子，將冰和水的(de)研究(jiu)推向了原子級的(de)微觀尺度。

　　“目前(qian)，該項成果已經成功轉化上市，半年內便順(shun)利(li)接到一批訂單，取得了可觀的銷(xiao)售額。”王異楠說。

　　據(ju)介紹，截至(zhi)目前，懷柔科學(xue)城(cheng)已突(tu)破關(guan)鍵核心技(ji)(ji)術51項(xiang)(xiang)，產出(chu)重大科技(ji)(ji)成(cheng)果386項(xiang)(xiang)，發表高水平學(xue)術論(lun)文465篇，服務在(zai)懷高校、院所落地(di)成(cheng)果轉化項(xiang)(xiang)目131個(ge)。在(zai)懷創新主體榮(rong)獲2023年度國家科學(xue)技(ji)(ji)術獎13項(xiang)(xiang)、北(bei)京市科學(xue)技(ji)(ji)術獎26項(xiang)(xiang)。

　　響(xiang)應重大任(ren)務需(xu)求，集聚20余(yu)家(jia)國家(jia)科研機構(gou)，科技創新生態持(chi)續完善(shan)

　　2014年(nian)，劉(liu)泳良(liang)隨中國科(ke)(ke)學院(yuan)(yuan)電子學研究(jiu)所從(cong)中關村“搬家(jia)”到(dao)懷柔(rou)園區，成(cheng)為(wei)最早一批入駐懷柔(rou)科(ke)(ke)學城的科(ke)(ke)研人員之一。如今，他成(cheng)為(wei)了中國科(ke)(ke)學院(yuan)(yuan)空天信(xin)息創新研究(jiu)院(yuan)(yuan)的行波(bo)管工藝技術(shu)負責人。

　　作為國(guo)(guo)家戰略科(ke)技力量的(de)組成部分，國(guo)(guo)家實(shi)驗室、國(guo)(guo)家科(ke)研(yan)機構(gou)、新(xin)型(xing)研(yan)發機構(gou)、高水平研(yan)究型(xing)大學(xue)、科(ke)技領軍企(qi)業等齊聚懷柔，其(qi)中(zhong)國(guo)(guo)家科(ke)研(yan)機構(gou)已達(da)到20余家。隨著(zhu)懷柔科(ke)學(xue)城的(de)持續發展，目前，中(zhong)國(guo)(guo)科(ke)學(xue)院相關科(ke)研(yan)力量已全面進駐(zhu)，與此(ci)同時，中(zhong)國(guo)(guo)科(ke)學(xue)院大學(xue)已有約1.6萬(wan)名師生(sheng)入(ru)駐(zhu)，科(ke)技創新(xin)生(sheng)態持續完善(shan)。

　　“中國科學院(yuan)(yuan)空天信息創新(xin)研(yan)究(jiu)院(yuan)(yuan)在中國科學院(yuan)(yuan)電子學研(yan)究(jiu)所、遙感與(yu)數字地球(qiu)研(yan)究(jiu)所、光電研(yan)究(jiu)院(yuan)(yuan)的(de)基礎上整合組(zu)建(jian)，主業(ye)有兩塊，一是合成孔徑(jing)雷達及信號(hao)處理(li)，二是微波(bo)放大(da)(da)器，從這兩大(da)(da)板塊又衍生(sheng)出探月(yue)雷達、機載(zai)雷達、探地雷達等領域(yu)。具體到我們電子所，從1956年成立以來，一直是從事空間行(xing)波(bo)管的(de)研(yan)究(jiu)，集(ji)結了中國科學院(yuan)(yuan)各個院(yuan)(yuan)所的(de)骨干力量，響應國家的(de)重大(da)(da)任務需求。”劉泳良告訴記者。

　　一支(zhi)小(xiao)臂(bei)大小(xiao)、重量不到(dao)1公斤的(de)空(kong)間行(xing)波管，卻是衛星(xing)的(de)“心臟”。作(zuo)為衛星(xing)發射機(ji)上的(de)核(he)心部件，行(xing)波管像一個(ge)喇叭一樣(yang)，起(qi)到(dao)將信(xin)號放大數萬(wan)倍后再下(xia)發的(de)作(zuo)用，衛星(xing)上光學相機(ji)、遙感相機(ji)等科學儀器的(de)各種數據，都是通過行(xing)波管傳輸返回的(de)。“行(xing)波管的(de)技術水平和(he)生產質量直接(jie)關(guan)系到(dao)國家(jia)航天事業(ye)的(de)發展和(he)安(an)全，從90年代起(qi)，國家(jia)開(kai)始(shi)大力支(zhi)持(chi)行(xing)波管的(de)國產化(hua)研發。”劉(liu)泳良說。

　　據介紹，行波(bo)(bo)管由電(dian)子(zi)槍、輸入(ru)輸能窗(chuang)、慢波(bo)(bo)系統、聚焦系統、輸出(chu)輸能窗(chuang)、收集極等部分(fen)組成(cheng)，是典型的(de)(de)真(zhen)空器(qi)件。其原理是由電(dian)子(zi)槍將電(dian)子(zi)聚束成(cheng)一定形(xing)狀并加速，到(dao)(dao)高頻(pin)結構前(qian)端時，與(yu)微(wei)(wei)波(bo)(bo)場開始相互作用(yong)，電(dian)子(zi)的(de)(de)能量(liang)(liang)緩慢交(jiao)換給微(wei)(wei)波(bo)(bo)，實(shi)現微(wei)(wei)波(bo)(bo)功(gong)率(lv)的(de)(de)放大(da)，電(dian)子(zi)剩(sheng)余的(de)(de)能量(liang)(liang)則由后面的(de)(de)收集極回(hui)收，從(cong)而提升(sheng)整個器(qi)件的(de)(de)效率(lv)。目(mu)前(qian)，空天院的(de)(de)行波(bo)(bo)管研究(jiu)已經形(xing)成(cheng)了從(cong)學(xue)科建(jian)設(she)到(dao)(dao)研究(jiu)設(she)計(ji)再到(dao)(dao)產品(pin)制造的(de)(de)完(wan)整鏈條。

　　“懷柔科學(xue)城(cheng)配(pei)備了統一的(de)動力(li)(li)中(zhong)心，可滿足入駐院所、企業的(de)潔(jie)凈(jing)間和超凈(jing)水處(chu)理、特氣供應等需求。同時，聚焦原始創新、成果轉化和中(zhong)試生產，努力(li)(li)適配(pei)產業需求。”懷柔科學(xue)城(cheng)工作人員告訴記(ji)者。

　　在參觀行(xing)波管生產線(xian)時，記者了(le)解(jie)到，一支空(kong)間(jian)行(xing)波管的(de)(de)制造(zao)，要經過上百(bai)道工序。劉泳良介紹，行(xing)波管的(de)(de)工藝(yi)(yi)流程(cheng)有幾(ji)個特點，一是(shi)涉及的(de)(de)材料(liao)種類多(duo)、性能(neng)要求高；二(er)是(shi)結構復雜、工序多(duo)；三(san)是(shi)采用的(de)(de)工藝(yi)(yi)技術十分廣泛，“制造(zao)涉及的(de)(de)材料(liao)涵(han)蓋(gai)金(jin)屬(shu)、陶(tao)瓷、高分子材料(liao)等(deng)近50種，需(xu)要具備(bei)高強度(du)、低膨脹系數、良好的(de)(de)熱性能(neng)等(deng)特性，各工序之間(jian)串行(xing)、并(bing)行(xing)相互(hu)交織，并(bing)且采用了(le)材料(liao)制備(bei)、零件加工、表面(mian)處(chu)理、焊接、真空(kong)獲得與(yu)測量等(deng)一系列工藝(yi)(yi)技術。”

　　“以焊接為(wei)例，做汽(qi)車需要用(yong)到(dao)的(de)(de)工藝(yi)我們(men)基本都用(yong)到(dao)了，但因為(wei)我們(men)的(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)大(da)多(duo)是(shi)特種材(cai)料(liao)(liao)，所以很(hen)多(duo)時(shi)候要在借鑒(jian)現有工藝(yi)的(de)(de)基礎上開展進(jin)一步的(de)(de)研(yan)發摸索。”劉泳良說(shuo)。

　　盡管攻關難度(du)極大，但行(xing)波(bo)管在載(zai)人航天(tian)等重(zhong)(zhong)大科技工(gong)程中發揮著(zhu)重(zhong)(zhong)要(yao)作用，其研制水平也是一(yi)(yi)個國家(jia)在物理電子學領域基礎(chu)能(neng)力的象征。在懷(huai)柔科學城(cheng)里，包括行(xing)波(bo)管在內的一(yi)(yi)批面向(xiang)國家(jia)重(zhong)(zhong)大需求的項目正(zheng)在加速推進研發，力爭(zheng)早日取(qu)得進一(yi)(yi)步突破(po)。

　　科(ke)技創(chuang)新是實現民(min)族(zu)復(fu)興的(de)(de)強大驅動(dong)力。當前，以懷柔科(ke)學城為代表的(de)(de)創(chuang)新高(gao)地加速建設，一批世界一流重大科(ke)技基礎設施(shi)相(xiang)繼(ji)涌(yong)現，必將為推動(dong)構建新發展(zhan)(zhan)格局(ju)、實現高(gao)質量發展(zhan)(zhan)注入新動(dong)力。（記者 左翰嫡）