“十四五”国家重大科技基础设施项目——脉冲强磁场实验装置优化提升项目，已获得国家发改委概算投资批复，总投资为20.9651亿元，建设期5年。该项目目前已进入正式开工建设阶段。项目建成后，将成为全球规模最大、具有重要国际影响力的脉冲强磁场科学中心，为我国在国际科学前沿领域占据更重要的位置奠定基础。

导读

强磁场对物质磁矩有强烈的影响，能够改变电子自旋和电子轨道状态，从而调控物质特性、探测核自旋状态和电子结构变化，是现代前沿科学研究不可或缺的极端实验条件之一。在过去40年中，相关研究已产生了10项诺贝尔奖。脉冲强磁场实验装置是产生高强磁场的最有效手段，作为支持重大原始创新的重要平台和基础设施，对于我国前沿基础科学研究具有重要意义。

正文

脉冲强磁场实验装置是我国“十一五”期间规划建设的十二项重大科技基础设施之一，2014年通过国家验收并正式对外开放运行。该设施目前建有一系列脉冲磁体、电源、控制和低温系统，可实现50-94.8T的超高、平顶、重频等不同类型磁场。其八个科学实验站涵盖电输运、磁特性、磁光、电子自旋共振等领域，并创造了64T平顶脉冲、45T/50Hz重频磁场和94.88T双级磁体场强等多项世界纪录。至今，装置已为国内外130多家科研机构提供了1900余项实验测试服务，开放机时超过8万小时，对外机时共享率达73%。研究成果包括发现对数周期量子振荡、最高临界电流密度二维超导体等，已在Science、Nature及其子刊、PRL等高水平期刊发表论文1700余篇，大幅提升了我国物理、化学、材料等领域前沿基础科学原始创新能力和国际竞争力。该装置先后荣获湖北省科技进步特等奖和国家科技进步一等奖。

图1 脉冲强磁场实验装置构成

近年来，随着前沿基础科学的深度交叉融合，重大科学问题的突破和国家重大需求的解决越来越依赖于重大科技基础设施。科学界对脉冲强磁场设施提出了更高的综合性能指标、更丰富的实验测试手段以及面向更广泛研究领域的要求。为应对日趋激烈的国际竞争，抢占科技创新制高点，亟需对脉冲强磁场实验装置进行全面优化提升。在广泛征求用户意见和需求调研的基础上，华中科技大学启动了脉冲强磁场实验装置优化提升项目建设。该项目于2021年10月纳入“十四五”国家重大科技基础设施建设规划，并于2023年11月获国家发改委概算批复，全面进入建设阶段。

脉冲强磁场实验装置优化提升项目将在“十一五”脉冲强磁场实验装置的基础上，围绕物质科学、生命科学、强电磁工程科学等领域重大科学问题和国家战略需求，全面提升磁场参数、丰富测量手段、拓展研究领域，建设磁场系统、实验测试系统、设施支撑基础平台，以及配套的土建、公用设施等。其中，磁场系统主要研制110T脉冲强磁场、70T平顶脉冲磁场和9.5T超导脉冲复合磁场等系列磁体，以及电源、控制、低温子系统。实验测试系统将升级和新建超强磁场综合物性、电输运、磁特性、磁光、磁热、固态核磁共振谱、强磁场扫描隧道谱、生物磁共振与磁效应、大功率太赫兹谱、材料形性调控等10类子系统。设施支撑基础平台主要建设样品制备表征、低温及真空研制、数据存储分析、磁体研制测试等4个中心。项目建设地点位于华中科技大学东校区，紧邻一期，占地面积约为36.7亩，总建筑面积47000平方米，主要包括脉冲实验大楼、超导实验大楼和研制测试大楼三栋单体建筑。建成后，将与一期装置无缝衔接、融为一体，实行统一管理、整体运行。这将进一步提升我国在相关前沿科学领域的研究能力和国际竞争力。

图2 脉冲强磁场实验装置优化提升项目效果图

总结与展望

脉冲强磁场实验装置优化提升项目将建设性能参数领先、功能完善的多时空超强脉冲强磁场实验设施，为物质科学、生命科学及强电磁工程科学领域的多学科交叉研究提供公共开放的极端实验条件，支撑前沿基础科学研究领域持续产出重大原始创新成果。项目建成后，将成为全球规模最大、具有重要国际影响力的脉冲强磁场科学中心。

作者简介

李亮，教授、国家杰青、国际强磁场协会主席，现任国家脉冲强磁场科学中心主任、国家重大科技基础设施脉冲强磁场实验装置优化提升项目工程总经理，长期致力于强电磁科学和工程研究。作为项目负责人及总工，建成脉冲强磁场国家重大科技基础设施，并主持设施优化提升（二期），获国家科技进步一等奖（重大工程类）、湖北省科技进步特等奖和技术发明一等奖、中国电工技术学会科技进步一等奖。在Nature Communications，Journal of Materials Processing Technology,《电工技术学报》等国内外重要学术期刊上发表论文300余篇，获授权美国、欧洲和中国发明专利197件。担任基金委创新群体、973及国家重点研发计划首席科学家，中国物理学会常务理事，教育部大设施专家委员等。

本文内容来自Cell Press合作期刊The Innovation第五卷第四期以News & Buzz发表的“Pulsed High Magnetic Field Facility in China: Current status and future”(投稿: 2024-03-21；接收: 2024-05-13；在线刊出: 2024-05-15)。

DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2024.100639

引用格式：Peng T., Han X., Wang J., et al. (2024). Pulsed High Magnetic Field Facility in China: Current status and future. The Innovation 5(4), 100639.