从“认识分子”到“创造物质”！北京分子科学交叉研究平台攻略来了——
日期：2025-12-11
来源：怀柔科学城
分子是物质中能独立存在、相对稳定并保持该物质物理化学特性的最小单元。如果说物质世界是一座宏伟大厦，那么分子便是构筑它的砖石。理解分子如何排列、如何作用，就如同掌握了大厦的设计语言与承重原理，是推动新材料、新药物等前沿突破的重要支撑。在怀柔科学城，北京分子科学交叉研究平台正致力于破解分子世界的密码，推动从“认识分子”到“创造物质”的跨越。
北京分子科学交叉研究平台是本市布局的第二批交叉研究平台之一，由中国科学院化学研究所、北京怀柔科学城建设发展有限公司共同建设，市发展改革委批复立项，怀柔科学城管委会保障实施。项目总投资约3亿元，建筑面积1.6万平方米，2025年11月28日通过性能工艺和设备验收进入试运行阶段，已具备对外开放条件。
该平台聚焦分子科学的共性基础科学问题，结合国家战略需求，建设了国际先进的分子精细结构解析、功能材料性能评价和器件功能应用评估试验线的全周期研究体系，满足分子科学领域持续创新与跨越发展的高水平、精细化、尖端化技术需求。
平台建设内容及服务能力
本平台包括4个子平台：波谱和光谱表征子平台、表界面结构表征与成像子平台、基于同步辐射的高分子/软物质研究子平台、分子材料与器件示范性制备子平台。
波谱和光谱表征子平台
平台集成800MHz液体核磁谱仪与600MHz固体动态核极化谱仪的优势，实现从溶液到固态的多相体系结构解析。液体核磁具备多核宽带、高灵敏与高分辨率优势，可完成近50种原子核的多参量精细表征；固体动态核极化谱仪理论上可将13C灵敏度增强2500倍以上，二者结合可实现原子级尺度的结构深度解析。
平台同时配备顺磁共振波谱仪，专用于自由基、过渡金属、激发态瞬态物种与原位反应中间体的检测，与核磁技术形成顺磁-抗磁体系互补。结合红外吸收光谱与显微拉曼散射光谱，进一步在分子振动与化学键层面提供动态结构信息，构建从原子核、电子到分子振动的多维度表征体系。该平台已成功支撑国家关键材料的研发，为突破技术瓶颈、发展高性能新材料提供系统化、高精度的技术支撑。
表界面结构表征与成像子平台
平台包括双球差电子显微镜、STED超高分辨显微镜和冰晶成核与粘附力原位测试系统。
双球差电子显微镜具备300kV与80kV双高压模式，实现亚埃级分辨率，可直接对材料进行原子级成像与结构解析，是揭示材料本征结构的基石。
STED超高分辨显微镜可突破传统光学衍射极限，提供优于30nm（XY方向）与75nm（Z方向）的三维超高空间分辨率，是生命科学、纳米材料等领域进行纳米级定位与观测的利器。
冰晶成核与粘附力原位测试系统专注于表界面的动态过程与力学行为，可以原位实时观测冰晶成核生长动力学并测量微观粘附力。
三者相结合构建了协同互补的跨尺度表界面结构与机理研究的完整链条，形成“分子—纳米—微观”的跨尺度平台，强力支撑高性能表界面体系的设计与开发。
代表性工程案例：湖北协合新能源风机防冰技改项目和山东章丘无人机风机防冰技改项目。
基于同步辐射的高分子/软物质研究子平台
未来在高能同步辐射光源的有力支撑下，平台将致力于捕捉材料生命周期中每一个关键的结构瞬间。
其中，单晶X射线衍射仪探测器灵敏度达单光子级别，可在最低温度28K超低温下解析晶体结构，专攻复杂体系、微晶样品的原子级结构密码。先进有机高分子/软物质结构与动态表征系统贯穿高分子材料从合成、制备、使役的全过程，与同步辐射线站联用，实时监控高分子化学反应进程，解析材料制备与加工过程的结构演变，模拟高分子材料使役环境，包括：高低温（-103.6℃至501℃）、高真空（5.2x10-6Pa）、光辐照（185nm至16μm）、气体氛围等，解决材料结构演变与材料性能的瓶颈问题，支撑高分子材料的研发和应用。
分子材料与器件示范性制备子平台
平台主要解决有机晶体管、有机光伏器件和有机热电器件大面积制备中均一性、稳定性、集成性和柔性化的关键科学和技术问题，建立综合性评估试验线，为实验室级科研成果与应用转化建立纽带，展示分子材料与器件的示范性功能应用，引导市场参与应用研发，最终形成新的产业链。
目前，基于该平台已取得一系列重要成果：
整体上，平台支撑了多项重要科研成果产出，包括高性能热电塑料、全色域自适应晶体管及其柔性集成器件的高通量表征和极化试剂的国产化研发等。
建立了分子材料与器件的示范性应用评估方案，开发了多种具备产业化应用潜力的材料体系，突破多项有机热电、有机晶体管和有机光伏电池大面积制备的关键技术，制备的多类器件在均一性、稳定性、效率、成本控制等方面处于先进水平，为产业化应用奠定了基础。
(a)PEDOT-OH:PSS的合成过程；(b) 功能层均匀涂布的照片；(c)500cm2大面积有机光伏电池。
平台领军科学家
北京分子科学交叉研究平台目前已吸引和培养了一批人才，其中，狄重安研究员、侯剑辉研究员在分子科学领域形成了重要科研成果。
狄重安
中国科学院化学研究所研究员/博导，国家杰出青年基金获得者，长期从事有机半导体与器件研究，提出分子精准创制与器件功能调控新理念，推动高性能有机热电材料与有机智能感知器件的发展，在Nature、Science等期刊上发表100余篇论文；主持北京分子科学交叉研究平台有机晶体管及矩阵电路示范性制备系统的建设任务，支撑了有机晶体管自适应器件和有机热电领域的快速发展。
侯剑辉
中国科学院化学研究所研究员/博导，国家杰出青年基金获得者，长期从事高性能光伏材料的分子设计与合成、器件机理及工艺研究，在有机光伏领域取得多项原创性成果。其团队在材料体系创新及器件性能提升方面具有重要影响力，对平台在先进材料研发、工艺验证和创新应用方向形成关键支撑，同时平台的连续化制备与测试能力也为其科研成果的加速转化提供了有力保障。
平台产业支撑
有机光伏电池
将平台打造成为“连接基础光伏材料研究与终端应用落地”的枢纽，让有机光伏电池真正服务于室内低功耗设备和建筑节能／美观—从而推动新兴物联网供电与建筑整合光伏等市场的发展。
有机晶体管集成器件
重点发展和推动有机晶体管在矩阵驱动电路、柔性传感电路、可植入生物电子器件等领域的示范应用。目标客户包括柔性显示、智能探测等光电子行业的研究机构与企业。
有机热电材料与器件
重点发展柔性和贴附式热电发电与传感器件，发展可穿戴自供能器件。目标客户包括热电发电与传感、可穿戴电子器件行业的研究机构与企业。
平台发展计划
在基础研究方面，以分子科学为核心，围绕分子反应微观机制、分子间作用力调控、分子聚集结构与物化机制等共性科学问题，利用先进仪器设备结合创新型的实验方法，为分子体系的优化、分子材料的创制提供前沿技术手段。
在应用基础研究方面，深化分子电子材料创新与性能优化，发展新型高性能有机半导体材料，探索器件柔性化集成工艺及其在可穿戴与可植入等场景的应用。
在产业支撑方面，为有机电子行业相关的科研院所与企业提供工艺验证与小批量试制服务，降低产品研发门槛，推动有机半导体集成器件工艺技术的示范应用。
在平台发展方面，完善高端表征设备与配套设备，与中国科学院大学、高能同步辐射光源等加强协作，提升平台高水平科研与高端技术支撑服务能力。
联系方式
联系人：贾老师
联系电话：010-62658184
联系邮箱：jiahy@iccas.ac.cn
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