下一代材料結構與界面分析技術論壇
【化工儀器網 會議新聞】高新材料產業是國家重要的基礎性、戰略性、先導性產業。要在這片藍海占據先機，必須發展面向高精度、多尺度、動態和界面材料的下一代材料表征方法。在當前材料科學領域，對材料微觀結構與表界面性質進行多維、精確表征已成為科研和工業界共同追求的重要目標。本次論壇分為上下場，分別圍繞“分子結構分析”與“表界面表征”，涵蓋新材料領域所需的代表性表征技術及其發展趨勢，深入剖析包括中子散射大科學裝置在內的散射技術、電化學掃描顯微鏡、等離子體表面成像、電子顯微鏡、石英晶體微天平、原子力顯微鏡等多種獨特材料結構和界面表征裝置的最新研究進展與動態，深入分析這些技術在材料表征領域的應用現狀及其所面臨的挑戰，基于此討論這些技術在未來的應用領域和方向，為科研和工業界提供有價值的參考。此外，論壇將著重探討基于大科學裝置的材料表征技術這一全新發展方向，以推動材料表征技術的持續創新與發展，有效促進材料科學領域的全新的合作和學術交流方式。
組織機構：華南理工大學材料科學與工程學院
散裂中子源科學中心(高能所東莞研究部)
廣州市儀器行業協會
論壇主席：華南理工大學材料科學與工程學院 張廣照教授
論壇召集人：華南理工大學材料科學與工程學院 龔湘君教授
散裂中子源科學中心(高能所東莞研究部) 程賀研究員
專題論壇日程安排：
論壇主席簡介：
張廣照，華南理工大學教授、博導，國家杰青，長江學者，973首席科學家。長期從事高分子溶液與界面的工作，發展了QCM-D、微量量熱等高分子表征方法，發現了陰離子雜化共聚反應。以此為基礎，在海洋防污高分子材料方面取得突破。先后主持國家自然科學基金重點項目(3項)、973項目、軍科委項目等國家級項目10余項。發表學術論文140余篇(通訊/第一作者)，出版專著2部、譯著1部。獲授權中外發明專利60余件(美、日、新、澳大利亞專利5件)。擔任國際海洋材料保護研究常設委員會(COIPM)委員, 國際標準化組織和國際電工委員會(ISO/IEC)海洋污損專家組成員。以第一完成人獲廣東省技術發明一等獎、教育部科技進步一等獎、廣東省專利金獎等。
分論壇召集人簡介
龔湘君，華南理工大學材料科學與工程學院教授,博導。2014年加入華南理工大學材料學院任副教授，2017年至今任教授。研究興趣為設計高精度動態顯微成像技術研究顆粒、微生物、細胞、生物和環境分子在界面附近的動態行為和物理化學現象。包括：(1)三維動態光學顯微鏡的研制；(2)顆粒、氣泡、微生物和細胞的相互作用表征、附著機制和運動策略；(3)生物分子和環境污染分子在界面的動態和遷移行為；(4)顆粒、氣泡、微生物及細胞篩選、識別和控制技術。發表SCI論文40余篇，授權專利10項(美國專利1項)，主持國家自然科學基金等縱向及橫向科研項目19項。獲2023年中國儀器儀表協會朱良漪分析儀器青年創新獎。
程賀，散裂中子源科學中心(中國科學院高能物理研究所東莞研究部)研究員，微小角中子散射譜儀科學家。中國材料與試驗標準委員會(CSTM)下屬科學試驗技術領域委員會(FC98)委員、中國晶體學會小角散射專業委員會委員、中國化學會高分子學科委員會分子表征專業委員會。目前主要研究方向：一先進中子散射譜儀設計及關鍵部件研發；二中子散射研究軟物質多相多尺度動態學和動力學。在先進譜儀設計研發方面，作為子課題主要參與者，建設我國第一臺基于反應堆的小角中子散射譜儀，填補國內空白，該譜儀已于2012年10月通過科技部和中國科學院的驗收；物理設計并組織建成世界上第1臺基于散裂中子源的微小角譜儀，該譜儀已于2023年7月通過廣東省科技廳組織的專家驗收；使用散射方法，研究軟物質——聚合物溶液和聚合物共混物中多相多尺度結構的動力學和動態學行為，已發表60余篇SCI論文、2篇專著。
報告人簡介及報告摘要
報告題目：中國散裂中子源極化中子、探測器和譜儀的研制與應用進展系列報告
報告人1：中國科學院高能物理研究所 童欣研究員
童欣，中國科學院高能物理研究所研究員、散裂中子源科學中心副主任、中國科學院大學博士生導師、國家重點研發計劃首席科學家、百千萬人才工程國家級人選、中國散裂中子源學術委員會主任。2018年獲中國科學院重大人才工程項目資助，加入中國科學院高能物理研究所，負責組建中國散裂中子源極化中子中心，領導并規劃極化中子領域的建設與發展。獲國家自然科學基金、科技部、中國科學院、廣東省科技廳等十余項項目支持，獲廣東省自然科學基金杰出青年項目資助。獲2020年度李氏基金會杰出成就獎，獲橡樹嶺國家實驗室重大事件獎多次，入選東莞市第九批創新創業領軍人才。
報告摘要：利用光泵的方法可將氦三原子核的極化進行累積，形成超極化態。超極化氦三氣體在中子散射、醫療器械、粒子物理、精密測量等多個領域的應用。在報告中，本人將講述氦三氣體極化器的研制過程，研制的極化器解決了卡脖子問題，儀器性能指標達到國際先進水平。
報告人2：中國科學院高能物理研究所 孫志嘉研究員
孫志嘉，研究員是國家重大科技基礎設施-中國散裂中子源探測器研發團隊負責人和學科帶頭人，現任國家重點研發計劃首席科學家和廣東省高精度射線探測技術重點實驗室主任，主要從事射線探測技術與方法研究，長期致力于高端科研儀器裝備研發。近五年來，先后主持了國家自然科學基金重大科研儀器和重點項目、國家重點研發計劃項目和廣東省重點項目。在國內外核技術領域著名期刊發表高水平論文80余篇，獲授權發明專利30余項。先后擔任了中國核學會電離輻射計量分會、中國核學會核電子學與核探測技術分會、中國計量測試學會電離輻射專業委員會等多個核技術學術組織的理事和委員，2018年入選中國科學院青年創新促進會優秀會員，2023年入選中國人民政治協商會議第十四屆全國委員會委員(科學技術界)，為實現我國科技高水平自立自強建言獻策。
報告摘要：中國散裂中子源(CSNS)是“十二五”期間重點建設的大科學裝置，是國際前沿的高科技、多學科應用的大型科研基礎設施。探測器作為中子譜儀重要核心設備之一，長期以來嚴重依賴進口，并受制于發達國家的技術封鎖，已成為制約我國中子譜儀建設與運行的“卡脖子”問題。探測器團隊依托大科學工程CSNS建設，圍繞中子譜儀的緊迫需求，通過對探測器、電子學、數據獲取和實時控制等全技術鏈條的長期系統研究，解決了探測器多項共性的關鍵技術，建立了工程化大規模應用的探測器體系，先后完成了多臺中子譜儀探測器的研制任務。未來將繼續完善中子譜儀探測器研發體系，朝著更大面積、更高空間分辨、更高探測效率以及更高集成度四方向發展，促進我國中子科學與技術蓬勃發展。
報告人3：中國科學院高能物理研究所陳潔研究員
陳潔，博士，中國科學院高能物理研究所研究員，中國散裂中子源能量分辨中子成像譜儀負責人。中國晶體學會固體局域結構與全散射技術專業委員會委員，國家重點研發計劃課題負責人。2017年入選中國科學院青年創新促進會，2021年入選中國科學院基礎研究領域青年團隊，東莞市特色人才(二類)，獲2023年創新東莞科技進步獎一等獎(排名第二)。主要從事中子譜儀技術、中子衍射與成像實驗方法學及其應用等研究。近年科學合作在Science Advances、Nature Communications、Advanced Materials、JACS、Nano Energy、Acta Materialia、Corrosion Science等學術期刊上發表論文30余篇。
報告摘要：中國散裂中子源(CSNS)能量分辨中子成像譜儀(ERNI)是國內首臺的高分辨成像與衍射相結合的中子成像譜儀。ERNI可探測材料和器件內部數厘米深處的結構信息，具備多尺度、多維度、多模態耦合的表征手段：常規中子照相和中子CT可提供試樣內部的缺陷、孔洞、裂紋等信息；布拉格邊中子成像和中子衍射可獲得材料內部晶體結構、磁結構和應力應變的二維/三維空間分布；中子光柵成像可對材料內部的磁疇結構進行3D可視化。ERNI將服務新能源、新材料、高端裝備制造等領域中，材料和器部件的研發與設計、加工制造、運行與服役性能評價等研究與應用，同時將應用于文化遺產和考古、植物生理學、地質、深海等特色研究領域。
報告人4：中國科學院高能物理研究所康樂正高級工程師
康樂，中國科學院高能物理研究所東莞研究部(散裂中子源科學中心)正高級工程師，碩士生導師?，F任職散裂中子源科學中心合作譜儀機械總工程師，南方科技大學合作譜儀——高壓中子衍射儀項目負責人，散裂中子源二期工程副總工程師。2005年在中國科學技術大學精密機械與精密儀器系取得學士學位，同年保送碩博連讀，2010年在中國科學技術大學國家同步輻射實驗室取得核科學與技術專業博士學位。2010年入職中國科學院高能物理研究所，參與大科學裝置-中國散裂中子源建設工作，主要從事中子散射技術，中子譜儀物理、工程設計，中子及同步輻射光學工程方面的研究工作。
報告摘要：中國散裂中子源是國家“十一五”期間重點建設的十二大科學裝置之首，是我國首臺基于散裂反應的加速器驅動脈沖中子源，于2018年8月23日順利通過國家驗收，為材料科學、生命科學、資源環境、新能源等方面的基礎研究和高新技術研發提供了強有力的研究平臺，對滿足國家重大戰略需求、解決前沿科學問題、解決瓶頸問題具有重要意義。
基于高壓中子散射探針在新能源、功能材料、凝聚態物理、地球物理及生命科學方面的重大需求，南方科技大學聯合散裂中子源科學中心在中國散裂中子源建設一臺兼具衍射和成像功能的高壓粉末中子衍射儀，將實現多種服役條件下對礦物、陶瓷、水合物、有機物等物質結構性能的研究。
報告人5：中國科學院高能物理研究所繆平研究員
繆平, 中國科學院高能物理研究所研究員、博導、中國散裂中子源(CSNS)高分辨中子衍射儀負責人。在CSNS主持建設我國首臺超高分辨中子衍射儀，并且創新探索高分辨中子衍射技術的多學科交叉應用，在磁性反常熱膨脹、量子自旋液體、鐵基超導以及有機質子導體材料等領域，產出多項成果。
報告摘要：中國散裂中子源高分辨中子衍射儀(TREND)由中國散裂中子源與北京大學深圳研究生院合作建設，其最佳分辨率設計指標達到≤0.05%的超高水平，將成為我國首臺、世界第三臺的超高分辨中子衍射儀。同時，為了滿足小樣品測試以及動態原位觀察的需求，樣品處中子通量也將達到較高水平，其設計指標為1×106n/s/cm2@100kW。該譜儀的應用領域如下：(1)凝聚態物理領域里細微結構變化引發的物性變化以及臨界行為；(2)精確解析功能材料復雜晶體結構；(3)功能材料原位實驗高精度測量結構變化、及其對性能的影響；(4)金屬材料的晶粒和晶格微應力測量；(5)晶體學方法學研究，比如非公度晶體結構、非公度磁結構等。
報告人：中國科學院上海高等研究院 李娜研究員
報告題目：同步輻射溶液散射裝置在生物制藥領域的應用案例
李娜，研究員，同步輻射生物小角X-射線散射線站科學家、上海光源BL19U2同步輻射溶液散射線站負責人，主要研究方向為同步輻射溶液散射技術方法學開發及其在軟物質領域中的應用研究?，F已以第一作者、通訊作者和共同作者的身份在國際知名期刊發表論文83篇；作為項目負責人主持科技部、中科院、上海市各類科研項目合計14項?，F已提交專利申請8項，獲批5項?，F已出版科普譯著3部、專著1部；同時參與撰寫學術專著1部；主持完成學術譯著1部。2017年入選中國科學院青年創新促進會會員，2021年入選中國科學院特聘研究崗位“骨干研究員”。2022年入選上海市青年科技人才協會。2023年入選中國科學院“關鍵技術人才”(工程技術類)?，F任Frontiers in Molecular Biosciences學術期刊編審，同時作為Scientific Reports，Biochimica et Biophysica Acta特約審稿人。
報告摘要：溶液小角散射實驗方法是表征溶液體系多尺度時空結構的研究利器，在軟物質研究領域已得到廣泛應用。位于上海同步輻射光源的BL19U2生物溶液小角X-射線散射(SAXS)線站，具有光通量高以及準直性好的特點。從應用研究需求出發，線站自主開發了多元化的溶液SAXS原位實驗裝置，同時線站配備有快速數據采集探測器以及自動散射數據分析處理程序，使得弱散射體系的小角散射測量以及結構演化動力學時間分辨測定更為方便。本報告將分享BL19U2線站最新實驗裝置方法學研究進展以及在生物制藥領域的應用研究案例。
報告人：東華大學 陳前進研究員
報告題目：基于掃描電化學成像的單顆粒分析
陳前進，東華大學研究員，國家高層次青年人才。本科和博士分別畢業于四川大學和香港中文大學，隨后在美國猶他大學和德州大學奧斯汀分校從事博士后研究。2018年加入東華大學化學與化工學院，任特聘研究員、博士生導師。獨立工作以來以通訊作者在PNAS, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Anal. Chem.等期刊發表SCI論文 30余篇。主持國家自然科學基金面上/青年、上海市自然科學基金探索/面上等項目。2022年獲中國顆粒學會自然科學獎二等獎(唯一完成人)，受邀擔任中國顆粒學會理事會理事，《中國化學快報》等期刊青年編委。主要研究方向為電分析化學，單顆粒分析，電化學成像。
報告摘要：高效低廉的電催化劑合成和開發是電化學研究的重要方向之一。傳統方法主要將納米催化劑與導電碳粉、粘合劑等混合制備復合電極，所獲得的結果是一種系綜平均，難以反應催化劑個體的真實活性和反應異質性。我們發展了基于微液滴方法的掃描電化學成像技術，實現了電化學過程的單粒子水平研究。(1)單個納米晶顆粒及其有序組裝體的電催化反應過程，從單個顆粒水平建立其本征尺寸、晶相、結構、組成和電催化活性的構效關系；(2)在亞個體水平識別空間反應活性位點，明確活性分布與貢獻；(3)基于電化學析氣反應產生局域氣體過飽和條件實現單個納米氣泡動態行為的實時電化學監測，在單個氣泡水平理解界面異相成核行為，定量描述了表面納米拓撲結構-氣泡成核能壘的關系。
報告人：華南理工大學電鏡中心 王宇教授
報告題目：化學鍵強耦合半導體超結構的制備與原位電鏡表征
王宇，華南理工大學電鏡中心與前沿軟物質學院雙聘教授，珠江青年拔尖人才。本科畢業于南京大學基礎學科強化部，博士畢業于廈門大學化學系，曾于美國阿克倫大學、加州大學伯克利分校、勞倫斯伯克利國家實驗室從事博士后研究，2021年加入華南理工大學。長期從事可控組裝及催組裝的方法學發展以及組裝原位表征技術發展。開發原位液相透射電鏡表征方法，創制高通量電鏡智能操作與分析系統，開發電鏡成像模擬算法，將人工智能用于圖像及物相分析。通過(催)組裝構建功能材料并發展智能電子顯微鏡技術，以材料制備與表征方向的創新推動光電、催化、及電池領域。近年來，發表通訊或第一作者論文包括Nature Communications (3)、JACS (3)、Science Advances、Chemical Society Reviews 在內的科學論文十余篇。
報告摘要：半導體超晶格中強電子耦合則有望帶來超原子晶體、超導、超高電荷遷移率材料等新物理和新材料突破。自組裝過程中量子點的配體演化決定超晶格中的電子耦合強度，能否實現新物理的關鍵，但因缺少高分辨原位表征手段，人們對該過程的認知仍十分匱乏。我們針對納米粒子自組裝體系設計了原子分辨率透射電鏡液相原位池，研究半導體量子點自組裝形成超晶格過程中的配體物理化學，獲得量子點原子分辨率實時成像，揭示了不同化學環境下配體移除所導致的迥異自組裝動力學及其對超晶格中電子耦合強度的影響?；谠槐碚鳙@得的配體物理化學認知，我們開發了一類新的強電子耦合超晶格及其制備方法，通過高效率配體移除將二維量子材料組裝成界面強電子耦合的扭角超晶格，通過電子能譜與理論計算共同揭示了此類扭角超晶格中可在室溫下涌現出新能帶結構，為超原子晶體和信息存儲提供一類新材料。本報告也將簡單涉及人工智能在原位電鏡圖像及物相分析中的應用。
報告人：上海交通大學 余輝長聘副教授
報告題目：用于表界面過程分析的超靈敏超分辨表面等離激元顯微成像技術
余輝，上海交通大學生物醫學工程學院長聘副教授，博士生導師。本科與博士均畢業于浙江大學，并先后在香港科技大學和美國亞利桑那州立大學開展研究工作。2017年回國擔任獨立PI，帶領團隊開展光學成像技術、光學傳感技術及體外診斷技術研究，在無標記動態光學成像、生物標志物檢測等方向取得創新成果，在PNAS等頂級期刊發表學術論文40余篇，申請/授權專利10余項。擔任十四五國家重點研發計劃專項課題負責人、基金委國家重大科研儀器研制項目子課題負責人、國自然面上項目負責人，入選上海市浦江人才計劃。
報告摘要：對微納米尺度材料表界面的動態分析至關重要，已有技術在靈敏度與分辨率上仍存在關鍵局限。表面等離激元是存在于金屬與介質界面處的倏逝波，并僅對界面附近納米級區域內的折射率變化敏感，是非標記動態分析界面過程的有效工具。表面等離激元顯微成像技術結合了表面等離激元的高靈敏度與光學成像的高分辨率，為界面處分子相互作用分析、單顆粒催化過程分析、電化學成像等領域提供了獨特的研究手段。本報告將介紹表面等離激元顯微成像技術應用與表界面分析的基本原理、技術及系統，并匯報本課題組近年來在進一步發展超靈敏與超分辨表面等離激元顯微成像技術方面所取得的研究進展。
報告人：南昌大學 王濤副教授
報告題目：石英晶體微天平的表征原理及應用創新
王濤，2013年博士畢業于中國科學技術大學高分子化學與物理專業，2016年加入南昌大學，獲得江西省首批“雙千計劃”項目，主持國家自然科學基金3項，江西省自然科學基金1項，主要研究方向包括高分子材料界面化學與物理、界面功能材料和高分子能源材料等。本人主要涉及的表征儀器為耗材型石英晶體微天平(QCM-D)，研究內容從研究高分子材料在界面上的構象與性能的關系，逐漸擴展界面功能材料、納米材料等方面的應用，尤其是近幾年開展了基于電化學石英晶體微天平(EQCM-D)在儲能材料界面性質的研究。
報告摘要：除結構材料外，幾乎所有的材料與外界的作用均是通過其界面進行。耗材型石英晶體微天平(QCM-D)可以在極高的精度條件下通過對質量和構象變化的原位跟蹤，從而對材料經歷的物理的或化學的過程中界面行為進行精確、實時表征。同時，在界面上對材料進行表征還可以避免材料本體或者環境帶來的干擾。本次報告將從介紹石英晶體微天平的表征原理出發，進一步介紹其在表征界面高分子方面的應用，并拓展至儲能領域的電極界面的表征。
報告人：廣州中醫藥大學科技創新中心 錢露高級工程師
報告題目：原子力顯微鏡探針改性及在新材料領域的應用
錢露，博士，畢業于西南交通大學機械設計及理論專業，2019年12月開始在華南理工大學材料學院張廣照課題組開展博后工作，2024年起在廣州中醫藥大學科技創新中心工作。他有十余年的大型儀器使用和維護經驗，一直從事材料表面表征技術的開發、基礎和應用研究。聚焦于原子力顯微鏡(AFM)和石英晶體微天平(QCM-D)表征技術的發展以及在材料、生物醫藥方面的應用：首次研發了生物材質調制型的AFM探針，并應用于藥物遞送載體的跨膜行為研究和遞送效率的高通量篩選；設計搭建了基于QCM-D的光刻膠微量揮發物檢測設備，助力半導體領域涂層材料的研發，填補了國內相關領域的技術空白，并初步實現了產業化。在此期間發表多篇SCI論文，同時承擔了博后特別資助項目。
報告摘要：生命活動中界面粘附是物質運輸，信息傳遞，藥物遞送，微生物附著生長的先決條件。至今，人們對于界面粘附機制的了解仍非常有限，相關領域內的重要問題如藥物分子的識別、生物醫用抗菌等均亟待解決。豐富的物質種類、多樣的結構、大尺寸跨度、復雜的相互作用導致難有統一方法開展相關研究。針對該難題，基于AFM的高空間和力學分辨率我們發展了分子/顆粒力譜技術，借助生物材質改造的AFM探針研究了藥物顆粒附著機理，評估其遞送效率；從全新的視角闡明細菌-表面的互作機制，為抗菌材料的開發提供重要啟示。分子/顆粒力譜技術具有不受樣品種類和尺寸限制，樣品損傷小、普適性強的特點，該技術的拓展和應用將極大促進材料科學和生物醫學研究的發展。
關于ACAIC 2024
第九屆中國分析儀器學術大會(ACAIC 2024)將于2024年11月14-16日在廣東省深圳市召開。會議主題為“下一代分析儀器”，本次會議將研究和探討未來幾年分析儀器發展方向及布局建議，集中宣傳最新分析儀器及其關鍵部件高水平研發成果，進一步提升用戶對國產儀器和國產關鍵部件的信心。
主辦單位：中國儀器儀表學會分析儀器分會
承辦單位：中國科學院深圳先進技術研究院
專題論壇：
1.分析儀器重大研發成果進展交流及展望論壇
2.生命科學創新與下一代分析儀器論壇
3.探索未來：下一代質譜技術創新與突破論壇
4.光譜儀及核心元器件技術創新論壇
5.下一代熱分析與量熱儀器創新與應用論壇
6.智能生物傳感技術創新論壇
7.下一代空間多組學檢測技術論壇
8.半導體材料/器件高質量發展與下一代分析儀器論壇
9.下一代材料結構與界面分析技術論壇
組織機構簡介：
華南理工大學是教育部直屬的全國重點大學，位列國家“雙一流”、“211工程”、“985工程”。學校歷史悠久，底蘊深厚，擁有眾多科研平臺和優質教育資源，在材料科學、化學工程、建筑學、機械工程、電子工程等學科均展現了卓越的研究實力和創新能力。華南理工大學材料科學與工程學院擁有2個一級學科博士點。其中，材料科學與工程是一級學科國家重點學科，材料學科ESI全球排名前千分之一(2022年5月0.242‰)。學院科研實力突出，先后獲得國家、省部級各類科研獎勵81項(包括國家自然科學二等獎2項、國家技術發明二等獎2項、教育部高等學校自然科學一等獎和教育部高等學校技術發明一等獎各2項、廣東省科學技術一等獎11項等)。
中國散裂中子源（CSNS）是我國首臺、世界第四臺脈沖型散裂中子源，是國際前沿基礎研究和國家發展戰略領域多學科交叉研究的大型平臺。技術和綜合性能進入國際同類裝置先進行列，為物質科學、生命科學、資源環境、新能源等方面的基礎研究和高新技術研發提供了強有力的支撐。2018年8月23日，中國散裂中子源項目順利通過國家驗收。自正式運行以來完成了超過1000個科研課題，涵蓋能源、物理、材料、工程等多個前沿交叉和高科技研發領域，如鋰離子電池材料、太陽能電池結構、稀土磁性、新型高溫超導、功能薄膜、高強合金、芯片單粒子效應等。東莞研究部是散裂中子源項目建設和運行的主要部門，為項目建設和運行提供科研、管理、人員、服務等基礎支撐。
廣州市儀器行業協會(英文名：Guangzhou Instrument Industry Association)成立于2018年12月，是由廣州市內從事科學儀器研發、生產、代理、銷售、技術服務、進出口等企業組成的地方性、行業性、非營利性社會團體。目前，協會已經擁有近兩百余家企業會員單位。
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