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HFI青年科学家之旅2|未来的你,想成为什么样的“材料”?
2024.11.25
2024年11月16日是一个阴雨绵绵的日子,但在东莞松山湖中一片神秘的建筑群里,却有一批有HFI学子们正在尽情释放着他们旺盛的求知欲。
继上周(11月10日)走进云洲智能无人船艇和“中山大学”海洋科考船后(link),我们的“青年科学家之旅”迎来了第二站:中国散裂中子源、东莞松山湖材料实验室。
全世界只有四台,国内第一台,散裂中子源可谓是真正的“国之重器”。为了让学生们更好的了解散裂中子源的意义和价值,中国散裂中子源的科学家们还特别安排了一位讲师为大家进行讲解。
我们可以将散裂中子源理解成一台观测微观世界的“超级显微镜”。在1932年英国物理学家查德维克发现了中子后,科学家就发现,中子这种不带电、穿透性强,可以分辨轻元素的物质,非常适合做探索微观世界的一根“探针”。
散裂中子源的原理是,把一个质子加速到近乎光速的速度,去轰击一个重金属,然后重金属被撞击后会产生中子,这些中子在冲击样本后,会携带样本物质的一些信息,科学家们通过收集这些中子,来了解样本物质的属性,从而更好地去利用这些物质。
这些内容听起来与我们的日常生活非常的遥远,但事实上,由散裂中子源衍生出来的技术成果已经覆盖了物理、天文、材料科学、生命科学、新能源等多个前沿领域,甚至在不远的未来即将直接影响个体健康。
硼中子俘获治疗(BNCT)技术就是最好的案例。它是利用中子与肿瘤内硼元素发生核反应产生的次级粒子来摧毁癌细胞的一种放射性疗法。BNCT治疗的原理,就是先向人体注射具有靶向性的含硼药物,利用药物与癌细胞的亲和力,让药物集中在癌细胞里。再使用BNCT设备产生的中子,让它们直接与药物中的硼元素反应,从而杀死癌细胞,最大程度的减少对附近正常细胞的伤害。
这一项技术目前已经在与东莞本地医院合作中,相信在不久的将来,就会真正造福病人,延长寿命。
看完了展厅里的图片、视频和模型,还是要看一眼实物。于是我们随着讲师的步伐,来到了装载着各种大型设备的厂房。
虽然因安全考量,大家只能有限的遥望各种设施,但一道道警示语和放射量观测装置,都在提醒着大家,这些设施都是在真真正正的运营的。
当天随队共同参与研学的物理老师Antonio老师也对同学们与现场研究员的积极互动留下了深刻的印象。
他认为,实地参观加深了同学们对物理学的认识,让他们看到了科技发展对人类社会的影响和价值,拓宽了他们的学科视野,也激发了他们近一步探索未知的欲望。年轻一代对于基础科学研究的兴趣是国家未来科技进步的基石,希望同学们在未来的学习中保持对科学的热爱,更好地规划自己的发展发向,为科技发展贡献力量。
结束了散裂中子源的学习,同学们马不停蹄,转场至松山湖材料实验室。
大家常戏称“生化环材”是四大天坑专业,但事实上材料学无论是从研究的深度还是应用的广度,都远超普通人的想象,仅仅只是一个阻燃材料领域,就分出了无数的分支。大到航天器上的隔热板、高能物理实验室的抗高温板材,小到商场住房的防火板,甚至是每家每户中的厨房灶台,都需要用到阻燃材料。
当然,从实验室走向实际应用,一直存在巨大的鸿沟,比如1980s发明的二维码,等到21世纪才得以广泛的应用。这一特性在材料学领域更加凸显,在业内甚至被称为“死亡谷”。
而松山湖材料实验室,不再是传统意义上,闭门造车的实验室,而是提出了全链条创新模式,通过先奖后投、技术入股、巧妙松绑、公共技术平台方式,将一个又一个硬核科技从实验室推向市场,成为一条铁索桥,跨越材料学应用的“死亡谷”。
这样的功能打破了同学们对于“实验室”的固有认知,原来对自然科学的学习不只是停留在学术领域,未来在应用领域也大有可为。
而对另一位随队物理老师Raina老师来说,她关注到的反而是另一些地方。
在材料实验室中,有两位实验室老师现场带着大家一起做实验。
其中一个实验室展示非晶体材料对小车速度的影响,实验设计中是由两辆不同材质的小车在轨道中移动,理论上两台小车因为材质不同应该会出现超车撞车的现象,但现场可能因为轨道问题,一直没有出现理论中的实验现象,这从另一面向同学们展示出了从理论到实践的差距,可能会受到一些意想不到的因素影响;
另一个实验就是网红实验鲁珀特之泪,同学们都非常的感兴趣,在老师拿着喷火器加热硼硅酸盐玻璃时都一直举着相机拍,即使因为长时间的高温加热导致房间内有些热也依然兴致满满,最终也看到了新鲜出炉的鲁珀特之泪。这种即时交互,从真实实验出发的方式,是学习自然科学效率非常高的一种形式。
最后,衷心感谢松山湖材料实验室、散裂中子源为华附国际部师生及家委代表提供如此难得的科普机会,感谢他们为引导公众走进科学、体验科学的热情支持和所做的努力!