怀柔科学城设施平台使用攻略 | 综合极端条件实验装置
日期：2025-07-29
来源：北京怀柔科学城管理委员会
在新材料研发竞争日益激烈的当下，揭示并深入理解物质在各种物理条件下藏而不露的微观特性至关重要。由中国科学院物理研究所打造的综合极端条件实验装置，集极低温（接近绝对零度）、超高压（模拟地心级压力）、强磁场（高于地球磁场60万倍）、超快光场（阿秒级时间分辨率）于一体，正成为破解技术瓶颈、抢占市场先机的产业赋能引擎，为国家战略性新兴产业提供关键支撑。
四大核心能力
直击研发痛点
综合极端条件实验装置能创造自然界罕见的极限环境，装置包含四个核心实验系统，四大条件灵活组合，从物理学基本层面探索材料性能，协同支撑前沿探索，助力解决产品升级中的关键问题。
极端条件物性表征系统
能够在极低温、强磁场、超高压等综合极端环境下，对材料的磁特性、电输运、结构、谱学、力学及原子成像等物性进行全方位精密测量。该系统主要用于探索高温超导机制、发现新型拓扑量子材料以及研发高性能磁性与电子材料。
高温高压大体积材料研究系统
利用极端高压高温条件合成大尺寸、高质量的功能材料单晶与块材，且能够原位研究材料的物性。其应用主要包括开发新型超硬材料、大尺寸热电转换材料、高性能超导材料以及清洁能源领域的关键材料，如储氢材料等。
极端条件量子态调控系统
在极低温、极弱场或强磁场等极端环境中，实现对量子过程（如超导、拓扑态）的精密调控。该系统服务于超导量子计算、拓扑量子计算、新型量子器件研发等前沿方向，突破经典调控的极限。
超快条件物质研究系统
利用飞秒/阿秒激光、飞秒X射线/电子脉冲等超快光源，在原子、分子乃至电子运动的超快时间尺度上观测物质的微观动力学行为，实现时间分辨的结构成像与谱学测量。该系统有助于揭示化学反应的微观路径、材料中的超快能量转移过程以及生物分子的动态结构，推动新型光电器件、催化材料和药物研发等。
超越物理极限
服务产业创新
太阳能电池产业
光伏材料普遍面临光吸收效率难以突破、使用寿命较短以及新型材料产业化落地缓慢等挑战。实验装置能够通过超短脉冲激光技术，在电池材料研发过程中进行时间分辨谱学测量和时间分辨结构成像，揭示构成物质的分子、原子及电子处于极端超快情况下的微观动力学行为，助力材料性能提升，加速新材料的探索进程。
热电材料产业
热电材料产业发展面临着热电转换效率偏低以及材料稳定性不足的问题。实验装置能够支撑新材料开发，在极端条件下，于原子尺度对材料进行表征，以优化热电材料性能，以及在高压下合成制备性能更好的热电材料。
超快激光产业
核心器件依赖进口、研发投入大以及产品迭代速度慢是当前国内超快激光企业面临的主要痛点。实验装置具备超快电镜的自主研制技术，致力于推动超快电镜国产化进程。此外，依托掌握的多项超快激光核心专利，为超快激光器的产业化提供关键技术服务。
关键突破成果
彰显自主实力
物理所团队成功自主研制的无液氦稀释制冷机，可实现8mK的极低温，100mK制冷功率450μW，已达国际主流产品的水平。团队正全力研发大型无液氦稀释制冷机。相关成果孵化中科量仪（北京）科技有限公司，已落地怀柔科学城。
物理所团队成功研制了国际首台超快球差校正透射电镜，能够在埃-亚皮秒的空间-时间尺度拍摄结构的动力学过程，为众多前瞻性和战略性前沿科学提供实验技术支撑。
支撑清华大学团队成功制备频分复用超导谐振芯片。其中，国产化低温器件频分复用读出系统的核心LC谐振器阵列填补了国内技术空白，成果现已应用于空间探测等领域。
开放共享机制
对接顶尖资源
提交需求
每年3月、9月开放两轮课题征集，登录中国科学院重大科技基础设施共享服务平台（https://lssf.cas.cn），在线提交研发需求。
专家评审
评审团队多轮评估，精准匹配实验资源，确保研究落地。
开展实验
获批后，用户可按获批实验机时（有效期为一年），分一次或多次开展实验。
平台联系人：郭老师
联系电话：010-81259001
联系邮箱：secuf_user@iphy.ac.cn
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