中国科学院广州地球化学研究所（下称“广州地化所”）科研团队近日成功研制出我国首台纳米晶体结构快速解析仪，实现了从核心硬件到分析软件的全链条自主可控。该仪器可精确解析亚微米至纳米尺度物质的晶体结构，技术水平已与国际最新设备持平。

仪器主机外观图。受访者供图

　　破解核心部件国产化难题

　　原子是构成物质世界的基本单元，其排列方式和相互作用决定了物质的性质。随着人类对深空深地等未知世界和纳米功能材料等应用领域的探索，解析亚微米至纳米尺度物质的晶体结构已成为科学认知与高新技术发展的重要需求。

　　然而，传统单晶X射线衍射技术难以突破纳米尺度晶体的解析瓶颈，如果完全依赖国外仪器与软件，则要面对成本高昂、操作复杂、算法受限等多重壁垒。

　　开发国产化设备与技术，实现科技自立自强，才是破局之策。

　　广州地化所科研团队攻克了场发射电子枪及高压电源等核心部件的国产化难题，自主开发“连续倾转三维电子衍射采集与处理系统”，实现了对纳米级晶体的高通量快速分析。这套设备的分析能力，已经能与国外最新同类产品相当。

　　简单而言，这是中国科学家自己动手造出的、能看清纳米级晶体结构的“眼睛”，其工作效率与传统技术相比提升百倍以上。

研制团队部分成员合影。受访者供图

　　催生成果已在《科学》发布

　　基于对轻元素敏感样品检测的优势，该技术及仪器在黏土矿物结构精修、陨石及深空探测微量样品分析、纳米功能材料高通量筛选，以及生物医药、结构化学等领域均展现出广阔应用前景。

　　目前，该技术及仪器已成功应用于“王焰钯矿”“氧铅烧绿石”两种新矿物的结构解析，并获得国际矿物学会的正式承认，批准其命名。

　　利用该技术及仪器，研究团队还证实了早期地球深部水可赋存于布里奇曼石晶格中，相关成果发表于国际权威期刊《科学》。

　　该仪器的成功研制，标志着我国在纳米晶体结构分析这一高端科学仪器领域实现了从长期依赖进口到自主可控的根本性跨越，将显著增强我国在材料科学、化学、地球与行星科学等基础研究领域的原始创新能力。