在納米尺度“雕刻”精細結(jié)構(gòu)
在微米標(biāo)準(zhǔn)看清細胞形態(tài)
在真空環(huán)境探測納米粒子的懸浮力
(資料圖)
……
位于浙江的之江實驗室里
有一群青年科技工作者
以光為“利器”
探索神奇的微觀世界
拓展人類認(rèn)知邊界
不見天光的“車庫實驗室”
一塊手掌大小的透明器皿中心，一粒細如塵埃的斑點若隱若現(xiàn)，當(dāng)它被透鏡高倍放大之后，其中隱藏的復(fù)雜結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出來，這便是用光“雕刻”出來的微納結(jié)構(gòu)。
“通過直寫式光刻技術(shù)，我們可以制造智能感知芯片、微觀機械結(jié)構(gòu)，周期更快、自主化程度更高。”高通量納米激光直寫裝置項目骨干成員丁晨良介紹說，目前，該裝置的刻寫精度已達30納米至50納米尺度。
丁晨良告訴記者，高通量納米激光直寫裝置的第一臺原理樣機，誕生在一個面積不到30平方米的車庫里。為滿足實驗要求，他們對車庫進行了改造，建設(shè)了一個無塵潔凈的實驗環(huán)境，全包圍的墻體將車庫和外界完全隔離起來，僅有兩扇風(fēng)淋門作為人員進出實驗室的通道。
就在這個不見天光的“車庫實驗室”里，丁晨良和同事們用兩年時間完成了大量裝置研發(fā)和技術(shù)驗證工作。2021年，之江實驗室新園區(qū)正式啟用。在定制的全新實驗空間里，丁晨良等人的研發(fā)進度邁入了快車道。
深夜突然迸發(fā)的靈感
如果把身體比作一座大樓，那么醫(yī)生就像是一位維修工程師，使用普通的內(nèi)窺鏡，醫(yī)生可以進入客廳看清房間里的桌椅擺設(shè)，而使用多模光纖內(nèi)窺鏡，醫(yī)生就可以進入水管內(nèi)部，甚至看清水管上的裂紋。
由一根多模光纖構(gòu)成，直徑僅有125微米，多模光纖內(nèi)窺鏡進入人體內(nèi)幾乎無感。然而要想將一根光纖變成高分辨的成像內(nèi)窺鏡，難度極大。
在一次深夜討論會結(jié)束驅(qū)車回家途中，多模光纖內(nèi)窺成像系統(tǒng)項目組成員劉旭、楊青和文仲看著手機導(dǎo)航軟件突然靈感迸發(fā)——我們何不找到光纖穩(wěn)定成像的“北極星”，做一個光纖成像的北斗導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫？沿著這個思路，項目組錨定技術(shù)路線，經(jīng)過兩年時間的實驗探索，終于實現(xiàn)了穩(wěn)定的多模光纖超分辨成像。
“未來，多模光纖超分辨內(nèi)窺鏡可以和現(xiàn)有內(nèi)窺鏡結(jié)合，找到病變組織，觀察組織的細胞和亞細胞結(jié)構(gòu)，對醫(yī)生判斷腫瘤邊界和治療效果提供有益信息。”楊青告訴記者。
礦泉水瓶里“抓”小球
深夜，位于地下17米的之江實驗室量子極弱力測量科學(xué)裝置開啟了一天中最為忙碌的時刻。
真空環(huán)境中，一束激光捕捉到了直徑約為頭發(fā)絲千分之一的納米粒子小球，并將小球“夾”在空中。裝置旁，研究團隊骨干高曉文正在密切關(guān)注這顆懸浮小球的細微位移，從中測量受力的大小。
“拿起一個蘋果，大約要花費1牛頓的力。托舉一個細胞，大約需要10的負15次方牛頓的力，而極弱力裝置能夠測量到力的量級是一個細胞所受重力的一千萬分之一以上。”高曉文說。
高曉文回憶，他和同事傅振海、李翠紅第一次抓到納米小球是在一個塑料瓶里。那是2019年，團隊剛剛組建，實驗設(shè)備、環(huán)境還很簡陋，高曉文等人嘗試去捕獲小球，但怎么也“抓”不起來。他們靈機一動，用一個空礦泉水瓶做成實驗腔，以保持相對穩(wěn)定的氣流環(huán)境，沒想到成功了。
“當(dāng)天晚上我們就去聚餐了，慶祝萬里長征邁出了第一步。”高曉文說，提升力的精密測量能力，是為探尋和研究物理世界提供一種嶄新的先進科學(xué)工具。
致廣大而盡精微
在“追光”的故事里
每一次探索都有拼搏的身影和奮斗的汗水
每一個微小突破都映照出遠大志向
國家科技創(chuàng)新力的根本源泉在于人
如果說科學(xué)技術(shù)是時代之光
科技工作者就是我們時代的“追光者”
致敬追光者！
策劃：齊慧杰 周寧
監(jiān)制：胡國香 焦旭鋒
統(tǒng)籌：唐顥宸
記者：朱涵 邱世杰
設(shè)計：趙丹陽
視頻：邱星翔 趙露露
技術(shù)：密雅琪
參與：呂梓源（實習(xí)）
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