湖北日报讯(记者方琳、通讯员程远、王潇潇、高翔)11月22日上午,华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心成功实现64特斯拉脉冲平顶磁场强度,创造了脉冲平顶磁场强度新的世界纪录。
历经5年探索,此次该校64特斯拉脉冲平顶磁场,磁体重量、电源能量不到国际同类型磁场系统的1/10,磁场强度一举超过此前美国国家强磁场实验室创造的60特斯拉脉冲平顶磁场强度世界纪录。
中国工程院潘垣院士介绍,脉冲平顶磁场兼具稳态和脉冲两种磁场的优点,能够实现更高的强度且在一段时间保持很高的稳定度。此次在测试64特斯拉平顶磁场的同时,国家脉冲强磁场科学中心也成功开展了重费米子材料CeRhIn5的比热测量,这表明过去只能在稳态磁场下开展的核磁共振、比热、拉曼光谱等研究工作在更高场强下成为可能。
据了解,脉冲强磁场实验装置主要服务于基础科学研究,为国内外科学家提供极端实验条件,创造原创性科研成果。“此次实现的64特斯拉平顶磁场是我们技术创新的重要成果之一。”国家脉冲强磁场科学中心主任李亮教授介绍,脉冲强磁场需要具备磁场强度高、平顶稳定度高和重复频率高等特点,国际上其他脉冲强磁场实验室都是通过研制不同磁体分别实现这三类磁场,该中心基于强磁场核心技术的全面掌握,通过电源与磁体的协同控制,可以让同一个实验站的同一个磁体产生高强度、高稳定度和高重频的脉冲磁场,为相关领域的科学研究提供独特的实验条件。
在测试过程中,科研人员面临两大难题:一是万安级电流需要实现千分之一的调控精度,二是磁体应力高达4000MPa(兆帕),超过蛟龙号7000米水深海水压力50倍。经过反复研究,科研团队提出双电容器耦合态调控新方案,首次实现了电容器驱动的脉冲强磁场波形调控,并成功实现64特斯拉、3‰稳定度的脉冲平顶磁场,使我国脉冲强磁场技术走在了世界最前列。
脉冲强磁场实验装置是华中科技大学承建的国家重大科技基础设施,也是首个由教育部高校承建并按时通过验收对外开放的国家重大科技基础设施项目,其有力支撑了我国凝聚态物理、材料、化学、生命等前沿基础学科的发展。