原位电子结构综合研究平台

  “基于上海同步辐射光源的能源环境新材料原位电子结构综合研究平台”项目(简称ME2)是国家自然科学基金委员会于2013年第二批批启动的国家重大科研仪器研制项目(部门推荐)之一。项目资助总经费为14800万元,执行期为20131月至201712月,由亚游登陆上海微系统与信息技术研究所刘志研究员领导的团队承担。由中科院亚游登陆、上海应用物理所、上海光机所和复旦大学共同建设。

  能源和环境是人类赖以生存和发展的必要基础,更是可持续发展的根本保障。能源的过度消耗以及日益严重的环境污染、温室效应等问题已经成为人类社会必须共同面对的全球性挑战。从最基础的材料层面,如果我们可以从控制材料电子结构层面入手,为能源和环境问题的解决提供新材料、新出路,无疑将起到牵一发而动全身的引领作用。新一代材料电子结构研究平台必须面对这一“控制科学”发展的急迫需求,克服传统研究手段的局限,为能源环境科学的发展提供新的研究思路和新的技术平台。针对这一挑战,ME2项目集成了最先进材料控制生长和高精度电子结构表征手段,在测量环境上突破“压力维度”,在近常压、可变气氛环境和模拟工作状态(非平衡态)下实现电子结构测量;突破传光电子能谱表面测量限制,集成同步辐射光源和深紫外激光,获得材料完整的三维电子结构信息、发展界面电子结构测量技术;集成亚飞秒超快脉冲激光,实现时间分辨超快电子能谱测量技术,探索电子动力学相关能谱研究。

  历时5年时间,项目组根据资助计划书的任务要求,全面完成了项目的“两线三站”研制任务(弯铁软X光光束线、真空紫外EPU光束线、原位近常压光电子能谱与光进光出能谱实验站、原位高分辨电子结构表征实验站),项目的23项研制指标均达到了项目计划书的验收要求,大部分指标优于计划任务指标。特别是“本项目创新性提出APPLE-KNOT波荡器的设计,自主研发了首台APPLE-KNOT波荡器,成功解决了低能量光束线的热负载难题,拓展了高能量同步辐射储存环的应用范围;在弯铁光束线中,首次在国内采用了先进的环内偏转镜箱的设计,提高了光子通量。通过线站一体化设计,提高了软X光近常压谱学线站的功能,近常压光电子能谱空间分辨率达到国际领先水平;EPU光束线设计先进,光束线的光子通量、能量分辨率等指标进入国际领先行列;最终成功实现各子系统与上海同步辐射光源的整体系统集成,综合性能国际领先”。

  平台的建成是我国拥有了基于同步辐射光源的能源环境材料电子结构表征的国际领先平台。该平台已成为上海同步辐射光源有一个新的开放用户平台,已经向国内外广大用户开放开展合作研究,有望提升我国在材料领域的创新能力。与此同时,在项目研制过程中培养了一批优秀的实验仪器研制人才,有些已经成长为国际上该领域优秀学术带头人,为我国此领域实验技术和科学仪器发展打下了良好基础。

 

深紫外EPU光束线

 

软X射线弯铁光束线

 

近常压光电子能谱实验站

 

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