▲二期建设效果图 

▲一期建设效果图 

　　近日，坐落在苏州市工业园区的纳米科技真空互联综合实验装置（NANO-X）正式面向国内外用户开放。 

　　NANO-X“身上”开创了多个“第一”：它是我国第一个基于真空互联技术的纳米科技大型实验装置，也是目前全球范围内规模最大的纳米科技实验装置，同时它还是世界第一个按国家重大科技基础设施标准在建的集材料生长、器件加工、测试分析为一体的纳米领域大科学装置。

　　我亲身参与了NANO-X的建设历程。关于NANO-X的筹建，在此记叙一二。

　　从概念到落地 

　　2011年，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所（以下简称苏州纳米所）所长杨辉团队率先提出了纳米真空互联这个概念。在概念设计中，NANO-X由具有若干综合功能的材料制备平台、器件工艺平台、测试分析平台组成。各功能设备通过超高真空管道相互连接，以解决传统超净间模式中难以解决的尘埃、表面氧化和吸附等污染问题。

　　通过三年多的充分调研和论证，苏州纳米所基本明确了建设目标，随即2014年中科院、江苏省、苏州市、苏州工业园区四方签署共建协议，共同出资并由苏州纳米所承建NANO-X。至此，拉开了纳米真空互联实验站概念设计与建设的序幕。

　　2015年对于NANO-X也非常关键，在这一年，NANO-X的整体设计方案得到细化，并且进行了多轮、多角度、多方位的论证。在这一基础上，2016年，各方联动召开领导小组会议，推动NANO-X的实地建设；同年，为了加快NANO-X关键工艺的实现以及优化论证设计，苏州纳米所先行建设了纳米真空互联实验站小型验证系统。

　　这个小型验证系统对于NANO-X的建设至关重要，它承担着NANO-X预研和理论验证的角色。最终建成的验证系统用46米超高真空管道连接了6台设备，完成了从材料生长到工艺加工、再到测试分析的工艺路线，真正意义上实现了超高真空下的互联实验。

　　角色使命完成之后，小型验证系统也没闲置。此后的一年多，在小型验证系统上取得了不少好的实验结果，也充分体现了真空互联系统的优越性以及必要性。

　　从验证到开门迎客 

　　在小型验证系统之后，NANO-X很快上马了。2018年4月，基建工作完成。在取名字的时候，我们给实验大厅取名为“上善苑”，讨一个“上善若水”的彩头，也与臻于至善的追求相融合。

　　2018年11月又是一个里程碑，我们完成了所有实验设备的搬迁，随即进行管道和设备调试以及互联。这一切都是为了力争以开放的先进设备和优质的技术服务，支持汇聚于此的八方科研鸿儒。

　　今年6月，NANO-X通过一期项目总验收。验收专家对项目建设成果予以极大的肯定和支持，认为该装置已经达到了工艺测试大纲要求，初步建成包括材料生长、关键器件工艺、准原位表征分析技术在内的研发平台。在NANO-X二期建设期间，NANO-X就开始面向国内外用户试运行。

　　目前，NANO-X一期已经互联对接了18台（套）工艺设备系统，初步实现纳米材料表面或界面调控，突破异质材料集成难题。大家通过开展低维超导、能源、催化和宽禁带半导体四大方向的研究，已经取得了多项成果。

　　NANO-X二期也正按计划顺利进行，并已获得国家发展改革委批复。按照我们的设想，NANO-X二期将努力扩大合作方向，如二维材料、量子芯片、分子半导体等。建成后，NANO-X将在一期能力的基础上进一步提升，例如将开展低维量子材料与器件的研发、探索超导量子比特的全新制备工艺等。

　　此外，针对用户服务，纳米真空互联实验站也制定了部门的创新文化。目标是建设国际领先的大科学用户装置，形成学科交叉、高端人才、科研创新三个高地，全力支持用户做出好的成果。

　　NANO-X建设的更多意义 

　　NANO-X从一个设想到建设至今，大家都有很多感慨。在接受苏州电视台采访时，杨辉就发表过感言：“NANO-X开始就是一个设想，然后变成一张图纸。五年前在国外作报告讲这个东西的时候，大家就听听，觉得这种事哪这么容易做的。但是现在他们一看，‘哦，做起来了’，他们很吃惊。我觉得很欣慰。”

　　“有些事，在某些点上，已经开始做出我们的特色，能够做一些国外都没有想的、实现不了的事，我觉得蛮好。”杨辉说。

　　纳米真空互联实验站的建设，其可贵之处还在于，吸引了一批远在海外的优秀人才。

　　我举一个例子。纳米真空互联实验站平台主任丁孙安研究员，毕业于清华大学电子工程系，后在中科院半导体所获得物理学博士学位。2014年应杨辉的邀请，义无反顾地辞去在美国英特尔公司的高薪工作，回到国内开始一起创建现如今落成的世界级大科学装置。

　　NANO-X的建成是振奋人心的，但也是艰难的。

　　在实验站真空管道工程和设备对接的总体规划和工程建设方面，我们没有任何可借鉴的资料，很多技术指标无法确定。其中，真空实现和传输系统是实验站的核心关键问题，中转过渡系统更是实现样品输运的关键。我们仅凭网上找到的一个14秒的视频资料，用了两个多月的时间，就自主设计并建成了用于超高真空环境下的三维多层结构的样品传输系统，解决了整个工程的核心问题。这个问题的解决，确保了2017年成功搭建纳米真空互联管道示范线。

　　值得一提的是，NANO-X的建设具有非常重大的科学意义。

　　以往国内进行纳米科技研究的平台小而分散。纳米材料在某个平台上生长出来后，需要从真空中取出，到另一个平台进行测试分析，取出过程可能使纳米材料特性受损。NANO-X正是为了解决纳米科技研发中的这些关键共性难题而建设的。

　　作为重大科技基础设施，NANO-X将确立我国在纳米领域从基础研究到应用开发的领先地位。利用真空互联的技术优势，可以突破经典物理问题研究的传统模式，解决未来新兴学科的重大科学问题。

　　此外，NANO-X平台全面对外开放，能够吸引不同领域的科学家和专业人员在同一平台上，交叉融合、相互碰撞、协同创新。平台的建成不仅可以形成一个国际顶尖纳米科技人才的聚集高地，带来很多新思想、新方法、新技术，而且可以大大提升我国重大仪器设备的研制水平，为国家战略高技术提供重要支撑，并成为引领纳米科技的重要基地。

　　（作者系纳米真空互联实验站平台副主任，本报记者赵广立整理）