合肥微尺度物質科學國家實驗室

合肥微尺度物質科學國家實驗室是科技部2003年11月批准籌建的五個國家實驗室之一。實驗室“建設計畫任務書”於2004年11月通過了科技部組織的海內外專家的論證。 合肥微尺度物質科學國家實驗室是在長期堅持學科交叉與融合的基礎上，通過對相關重點實驗室資源的最佳化整合，逐步形成的一個以多學科綜合為特點、以國家重大戰略需求和交叉前沿領域為導向的新型實驗室，其學科領域涉及物理、化學、材料、生物和信息，實現了五大一級學科之間大跨度的整合。

為發揮中國科技大學多學科的綜合優勢和多年來形成的學科交叉的良好傳統與氛圍，增強創新能力，2001年10月，學校決定對中科院結構分析重點實驗室、選鍵化學重點實驗室、量子信息重點實驗室（若干量子物理與量子信息研究組）、結構生物學重點實驗室，以及中國科技大學的原子分子物理實驗室、理化分析實驗室和低溫強磁場實驗室進行整合，組建多學科的綜合性國家實驗室。

國家實驗室建設已列入中國科技大學“知識創新工程”二期規劃和“教育振興行動計畫”建設規劃。

基本介紹

• 中文名：合肥微尺度物質科學國家實驗室
• 批准：2003年11月
• 建成：國家實驗室園區
• 建設規劃：教育振興行動計畫

歷史沿革

2002年5月，經科技部、中國科學院和學校相關領導和專家的多次研討，實驗室正式定名為“合肥微尺度物質科學國家實驗室”並於2002年10月在校內開始試運行。

2003年5月，。

2003年11月25日國家科技部正式批准合肥微尺度物質科學國家實驗室開始籌建。

經實驗室主管部門中國科學院批准（計字[2004]99號），2004年6月16日合肥微尺度物質科學國家實驗室（籌）第一屆理事會成立，中國科技大學校長朱清時院士任理事長，楊福家院士和唐叔賢院士任副理事長。

2004年8月2日，中國科學院正式聘任唐叔賢院士為合肥微尺度物質科學國家實驗室主任，侯建國院士為常務副主任。

2004年11月3日，合肥微尺度物質科學國家實驗室（籌）建設計畫通過科技部組織的海內外專家論證。

實驗室“建設計畫任務書”於2004年11月通過了科技部組織的海內外專家的論證。

科研體系

課題組是國家實驗室的基本研究單元，由責任研究員（PI）負責組建課題組，責任研究員由國家實驗室主任聘任。研究部的設立是為了促進學科之間的交叉、融合，便於學術交流。實驗室鼓勵、引導研究組之間的合作研究和集中攻關，承擔國家重大任務。各研究部主任由國家實驗室主任聘任。

根據學科發展、國際前沿的重點研究方向及實驗室的具體情況，合肥微尺度物質科學國家實驗室現設七個研究部，即：原子分子科學研究部、納米材料與化學研究部、低維物理與化學研究部、量子物理與量子信息研究部、生物大分子結構與功能研究部、Bio-X交叉科學研究部、理論與計算科學研究部。

實驗室重視並適當安排少量超前的、非共識的研究方向和研究課題，單獨以課題組的形式存在，並通過合理的考核評價，確定是否繼續支持發展。

包括：原子分子科學研究部、納米材料與化學研究部、低維物理與化學研究部、量子物理與量子信息研究部、生物大分子結構與功能研究部、Bio-X交叉科學研究部、理論與計算科學研究部、國際功能材料量子設計中心

支撐體系

公共技術部是國家實驗室的技術支撐體系，為科學研究、人才培養提供設備條件和技術服務，為多學科交叉提供支撐，為取得更多原創性科研成果提供必要的技術保障。公共技術部對公共儀器設備實行統一管理，提高其使用效率，保證了儀器設備的運行正常。公共技術部的功能包括：提供準確、可靠的分析測試結果、人員培訓、設備維修改造、功能開發、大型公共儀器設備的統一規劃和購置並對國內外開放。公共技術部提倡技術體系的共建、共享和實驗技術與方法的創新，鼓勵實驗室技術人員研製先進儀器設備。

公共技術部現有理化分析實驗室、生物技術實驗室、低溫強磁場實驗室和微納加工中心。現有專業技術人員54名，其中博士11人，碩士14人，具有高級專業技術職稱的30人。

學科交叉

合肥微尺度物質科學國家實驗室是在長期堅持學科交叉與融合的基礎上，通過對相關重點實驗室資源的最佳化整合，逐步形成的一個以多學科綜合為特點、以國家重大戰略需求和交叉前沿領域為導向的新型實驗室，其學科領域涉及物理、化學、材料、生物和信息，實現了五大一級學科之間大跨度的整合。

實驗室現設有7個研究部和1個公共技術部。凝聚了一支以具備多學科背景的傑出人才為學科帶頭人、以優秀青年人才為主體的研究隊伍和一支高水平的技術支撐隊伍。90餘位研究人員中，包括7位院士，10名“長江學者”特聘教授，24位國家傑出青年獲得者，32位百人計畫入選者，5個國家自然科學基金委創新研究群體和4個教育部創新團隊。

研究成果

目前，國際上有關納米結構組裝技術與仿生結構材料研究領域的挑戰之一，是如何實現將功能化的納米結構單元組裝成有序的組裝體，以獲得新的功能和套用。在受具有優越力學性能的生物材料體系如貝殼、飛鳥骨骼等微觀結構與其性能關係的啟示下，如何仿造生物材料的微納結構以實現達到最佳化和提高材料的整體性質已受到科學界的關注。

中國科大俞書宏教授領導的課題組在國家重大科學研究計畫項目、國家自然科學基金委重點基金、科技部國際合作重點項目等支持下，圍繞如何實現一維、二維納米構築單元的高產製備與組裝、以及如何構築輕質高強仿生納米複合材料等科學問題，開展了一系列功能納米結構單元製備與組裝技術探索研究，在納米結構單元組裝技術和仿生輕質高強複合材料研製方面取得一系列重要進展。

該研究組運用界面組裝技術，成功將化學法合成的無序納米線組裝成具有周期性結構的有序一維超細納米線薄膜，這種有序周期結構的納米線薄膜既可組裝在剛性基體上也可組裝在柔性基體上，具有與納米線層數相關的光開關功能，可用於光導器件的研製（下圖左）。在此基礎上，提出了一種在空氣-水-油三相界面上直接組裝超長納米線有序薄膜的方法及組裝原理，成功實現了在空氣-水-油三相界面上組裝多種無機納米線組裝結構的目標。相關研究成果發表在《美國化學會志》上（J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8945-8952）和德國《先進功能材料》上（Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 958-964，並被選為卷首插畫論文（“Frontispiece” paper）。

在上述一維納米線組裝技術的研究基礎上，該研究組還探索了二維納米結構單元的組裝過程，並成功研製了多種輕質高強仿生納米結構複合材料。通過界面組裝和旋塗層層組裝的方法將多種雙層氫氧化物微/納米片與天然高分子殼聚糖複合製備出具有層狀結構的高強而透光的功能性複合膜。研究結果表明，仿生層狀結構複合膜具有類似貝殼的微結構，在抗拉伸方面表現出優異的性質，可以同天然貝殼媲美。其中Cu-NO3-殼聚糖複合膜的強度可以達到160 MPa，是純殼聚糖膜的八倍，並且超過了珍珠母的拉伸強度。還運用不同組裝單元構築了具有選擇性吸收紫外光和透過不同波長的可見光的高強透明複合膜。此工作發表在德國《套用化學》上（Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 2140-2145），並被選為卷首插畫論文（“Frontispiece” paper）（下圖左），隨後被英國NPG出版集團的Nature Asia Materials 以“Composite materials: Revaling Nature”為題選為研究亮點報導。

研究人員還設計了合理的粘土納米片-生物大分子殼聚糖複合構築單元的自組裝流程，成功製備了具有珍珠母結構的有機無機生物納米複合薄膜（下圖右）。所研製的薄膜拉伸強度可以達到100 MPa，具有良好的透光性，並且能在水中變得更加透明。特別地，此類薄膜具有優良的力學和抗火性能，燃燒後其整體層狀結構也不會被破壞，為今後研製輕質高強防火納米塗層材料提供一條可能的途徑。此工作也發表在德國《套用化學》上（Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 10127-10131）。

獲獎情況

俞書宏、姚衛棠、陳昭鋒	複雜無機結構功能材料的構築、自組裝原理及性能研究	2006年度安徽省自然科學一等獎
陳乾旺、張裕恆、李新建、朱德亮	基於矽基光電集成的多孔矽納米結構的製備和發光機理研究	2006年度安徽省自然科學二等獎
楊晴、唐凱斌、左健	低維納米材料的溶液生長機理和微結構研究	2006年度安徽省自然科學二等獎
王兵、王曉平、王冠中、王克東、盧威、韓新海	基於量子點和納米線的量子器件原理探索	2006年度安徽省自然科學三等獎

地理位置