▲二期建設效果圖 

▲一期建設效果圖 

　　近日，坐落在蘇州市工業(yè)園區的納米科技真空互聯(lián)綜合實(shí)驗裝置（NANO-X）正式面向國內外用戶(hù)開(kāi)放。 

　　NANO-X“身上”開(kāi)創(chuàng )了多個(gè)“第一”：它是我國第一個(gè)基于真空互聯(lián)技術(shù)的納米科技大型實(shí)驗裝置，也是目前全球范圍內規模最大的納米科技實(shí)驗裝置，同時(shí)它還是世界第一個(gè)按國家重大科技基礎設施標準在建的集材料生長(cháng)、器件加工、測試分析為一體的納米領(lǐng)域大科學(xué)裝置。

　　我親身參與了NANO-X的建設歷程。關(guān)于NANO-X的籌建，在此記敘一二。

　　從概念到落地 

　　2011年，中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)蘇州納米所）所長(cháng)楊輝團隊率先提出了納米真空互聯(lián)這個(gè)概念。在概念設計中，NANO-X由具有若干綜合功能的材料制備平臺、器件工藝平臺、測試分析平臺組成。各功能設備通過(guò)超高真空管道相互連接，以解決傳統超凈間模式中難以解決的塵埃、表面氧化和吸附等污染問(wèn)題。

　　通過(guò)三年多的充分調研和論證，蘇州納米所基本明確了建設目標，隨即2014年中科院、江蘇省、蘇州市、蘇州工業(yè)園區四方簽署共建協(xié)議，共同出資并由蘇州納米所承建NANO-X。至此，拉開(kāi)了納米真空互聯(lián)實(shí)驗站概念設計與建設的序幕。

　　2015年對于NANO-X也非常關(guān)鍵，在這一年，NANO-X的整體設計方案得到細化，并且進(jìn)行了多輪、多角度、多方位的論證。在這一基礎上，2016年，各方聯(lián)動(dòng)召開(kāi)領(lǐng)導小組會(huì )議，推動(dòng)NANO-X的實(shí)地建設；同年，為了加快NANO-X關(guān)鍵工藝的實(shí)現以及優(yōu)化論證設計，蘇州納米所先行建設了納米真空互聯(lián)實(shí)驗站小型驗證系統。

　　這個(gè)小型驗證系統對于NANO-X的建設至關(guān)重要，它承擔著(zhù)NANO-X預研和理論驗證的角色。最終建成的驗證系統用46米超高真空管道連接了6臺設備，完成了從材料生長(cháng)到工藝加工、再到測試分析的工藝路線(xiàn)，真正意義上實(shí)現了超高真空下的互聯(lián)實(shí)驗。

　　角色使命完成之后，小型驗證系統也沒(méi)閑置。此后的一年多，在小型驗證系統上取得了不少好的實(shí)驗結果，也充分體現了真空互聯(lián)系統的優(yōu)越性以及必要性。

　　從驗證到開(kāi)門(mén)迎客 

　　在小型驗證系統之后，NANO-X很快上馬了。2018年4月，基建工作完成。在取名字的時(shí)候，我們給實(shí)驗大廳取名為“上善苑”，討一個(gè)“上善若水”的彩頭，也與臻于至善的追求相融合。

　　2018年11月又是一個(gè)里程碑，我們完成了所有實(shí)驗設備的搬遷，隨即進(jìn)行管道和設備調試以及互聯(lián)。這一切都是為了力爭以開(kāi)放的先進(jìn)設備和優(yōu)質(zhì)的技術(shù)服務(wù)，支持匯聚于此的八方科研鴻儒。

　　今年6月，NANO-X通過(guò)一期項目總驗收。驗收專(zhuān)家對項目建設成果予以極大的肯定和支持，認為該裝置已經(jīng)達到了工藝測試大綱要求，初步建成包括材料生長(cháng)、關(guān)鍵器件工藝、準原位表征分析技術(shù)在內的研發(fā)平臺。在NANO-X二期建設期間，NANO-X就開(kāi)始面向國內外用戶(hù)試運行。

　　目前，NANO-X一期已經(jīng)互聯(lián)對接了18臺（套）工藝設備系統，初步實(shí)現納米材料表面或界面調控，突破異質(zhì)材料集成難題。大家通過(guò)開(kāi)展低維超導、能源、催化和寬禁帶半導體四大方向的研究，已經(jīng)取得了多項成果。

　　NANO-X二期也正按計劃順利進(jìn)行，并已獲得國家發(fā)展改革委批復。按照我們的設想，NANO-X二期將努力擴大合作方向，如二維材料、量子芯片、分子半導體等。建成后，NANO-X將在一期能力的基礎上進(jìn)一步提升，例如將開(kāi)展低維量子材料與器件的研發(fā)、探索超導量子比特的全新制備工藝等。

　　此外，針對用戶(hù)服務(wù)，納米真空互聯(lián)實(shí)驗站也制定了部門(mén)的創(chuàng )新文化。目標是建設國際領(lǐng)先的大科學(xué)用戶(hù)裝置，形成學(xué)科交叉、高端人才、科研創(chuàng )新三個(gè)高地，全力支持用戶(hù)做出好的成果。

　　NANO-X建設的更多意義 

　　NANO-X從一個(gè)設想到建設至今，大家都有很多感慨。在接受蘇州電視臺采訪(fǎng)時(shí)，楊輝就發(fā)表過(guò)感言：“NANO-X開(kāi)始就是一個(gè)設想，然后變成一張圖紙。五年前在國外作報告講這個(gè)東西的時(shí)候，大家就聽(tīng)聽(tīng)，覺(jué)得這種事哪這么容易做的。但是現在他們一看，‘哦，做起來(lái)了’，他們很吃驚。我覺(jué)得很欣慰。”

　　“有些事，在某些點(diǎn)上，已經(jīng)開(kāi)始做出我們的特色，能夠做一些國外都沒(méi)有想的、實(shí)現不了的事，我覺(jué)得蠻好。”楊輝說(shuō)。

　　納米真空互聯(lián)實(shí)驗站的建設，其可貴之處還在于，吸引了一批遠在海外的優(yōu)秀人才。

　　我舉一個(gè)例子。納米真空互聯(lián)實(shí)驗站平臺主任丁孫安研究員，畢業(yè)于清華大學(xué)電子工程系，后在中科院半導體所獲得物理學(xué)博士學(xué)位。2014年應楊輝的邀請，義無(wú)反顧地辭去在美國英特爾公司的高薪工作，回到國內開(kāi)始一起創(chuàng )建現如今落成的世界級大科學(xué)裝置。

　　NANO-X的建成是振奮人心的，但也是艱難的。

　　在實(shí)驗站真空管道工程和設備對接的總體規劃和工程建設方面，我們沒(méi)有任何可借鑒的資料，很多技術(shù)指標無(wú)法確定。其中，真空實(shí)現和傳輸系統是實(shí)驗站的核心關(guān)鍵問(wèn)題，中轉過(guò)渡系統更是實(shí)現樣品輸運的關(guān)鍵。我們僅憑網(wǎng)上找到的一個(gè)14秒的視頻資料，用了兩個(gè)多月的時(shí)間，就自主設計并建成了用于超高真空環(huán)境下的三維多層結構的樣品傳輸系統，解決了整個(gè)工程的核心問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題的解決，確保了2017年成功搭建納米真空互聯(lián)管道示范線(xiàn)。

　　值得一提的是，NANO-X的建設具有非常重大的科學(xué)意義。

　　以往國內進(jìn)行納米科技研究的平臺小而分散。納米材料在某個(gè)平臺上生長(cháng)出來(lái)后，需要從真空中取出，到另一個(gè)平臺進(jìn)行測試分析，取出過(guò)程可能使納米材料特性受損。NANO-X正是為了解決納米科技研發(fā)中的這些關(guān)鍵共性難題而建設的。

　　作為重大科技基礎設施，NANO-X將確立我國在納米領(lǐng)域從基礎研究到應用開(kāi)發(fā)的領(lǐng)先地位。利用真空互聯(lián)的技術(shù)優(yōu)勢，可以突破經(jīng)典物理問(wèn)題研究的傳統模式，解決未來(lái)新興學(xué)科的重大科學(xué)問(wèn)題。

　　此外，NANO-X平臺全面對外開(kāi)放，能夠吸引不同領(lǐng)域的科學(xué)家和專(zhuān)業(yè)人員在同一平臺上，交叉融合、相互碰撞、協(xié)同創(chuàng )新。平臺的建成不僅可以形成一個(gè)國際頂尖納米科技人才的聚集高地，帶來(lái)很多新思想、新方法、新技術(shù)，而且可以大大提升我國重大儀器設備的研制水平，為國家戰略高技術(shù)提供重要支撐，并成為引領(lǐng)納米科技的重要基地。

　　（作者系納米真空互聯(lián)實(shí)驗站平臺副主任，本報記者趙廣立整理）