近日，中国科学院广州地球化学研究所科研团队在纳米晶体结构解析技术与仪器研制方面取得重大突破：团队实现场发射电子枪及高压电源等核心部件的国产化，攻克高精度控制等核心技术，成功研制出首台国产“纳米晶体结构快速解析仪”。该仪器搭载团队自主开发的“连续倾转三维电子衍射采集与处理系统”，实现了从硬件到软件的全流程自主可控。仪器具备对纳米级晶体与矿物进行物相识别与结构测定的高通量快速分析能力，整体技术水平已与国际同类最新设备持平。

研制仪器主机外观图

原子是构成物质世界的基本单元，其排列方式和相互作用决定了物质的性质。随着人类对深空深地等未知世界和纳米功能材料等应用领域的探索，解析亚微米至纳米尺度物质的晶体结构已成为科学认知与高新技术发展的重要需求。然而，传统单晶X射线衍射技术难以突破纳米尺度晶体的解析瓶颈，而依赖国外仪器与软件则伴随着高昂成本（数倍于国产设备）、操作复杂与算法受限等多重壁垒，导致我国深地资源研究等战略领域长期受制于人。面对这一挑战，唯有科技自立自强，开发国产化设备与技术方可解困。

该仪器的成功研制，标志着我国在纳米晶体结构分析这一高端科学仪器领域实现了从长期依赖进口到自主可控的根本性跨越，将显著增强我国在材料科学、化学、地球与行星科学等基础研究领域的原始创新能力。基于对轻元素敏感样品检测的优势，该技术及仪器在黏土矿物结构精修、陨石及深空探测微量样品分析、纳米功能材料高通量筛选，以及生物医药、结构化学等领域均展现出广阔应用前景。

本研究获得中国科学院基础与交叉前沿科研先导专项（B类先导专项）的资助。

研制团队部分成员合影

该技术已成功应用于新矿物和深地矿物结构解析中：团队利用该技术成功解析“王焰钯矿”（IMA 2024-008a）、“氧铅烧绿石”（IMA 2024-026）两种新矿物，并获得国际矿物学会批准命名；同样利用该技术证实了早期地球深部水可赋存于布里奇曼石晶格中，相关成果发表于国际顶级学术期刊《科学》（Science）。

(中国日报社广东记者站 记者：郑彩雄)

 

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