HFI“青年科学家-顶尖实验室探索系列”是HFI华附国际部基于自身的六大核心素养理念——自我认知、自我驱动力、思辨能力、社交能力、社区意识、世界公民意识,在培养学生科研素养和创新意识方面新开设的活动。
HFI一直鼓励学生基于现实生活中所碰到的问题去思考、探索研究更多的领域,充分发挥主观能动性,在主动参与和发现、讨论、调查、实验以及实践的过程中,培养他们的探索精神和科学思维能力,以及对科研的热爱。
顶尖实验室参观系列,作为国际部科学学科版块的重要补充部分,可以激发学生对科学的兴趣。学生通过实地参观观察,能够将课堂上学到的理论知识和实际应用结合起来,加深对科学原理的理解,有机会了解科学领域的职业和研究机会,从而激发追求科学相关职业的兴趣,为他们未来的职业发展奠定基础。
目前,HFI与多所重点实验室(包括数学、物理、化学、生物等学科方向)取得联系,将学生的兴趣和热爱从课堂延伸到课外。
11月15日,HFI前往东莞·中国散裂中子源和松山湖材料实验室,以下为HFI Aspect班学生苏卉的参观感想。


在粤港澳大湾区科技走廊的核心地带,松山湖材料实验室正以"顶天立地"的科研战略,架起基础研究与产业应用的桥梁。
本次深度探访的第一站,我们来到了松山湖材料实验室的材料博物展馆。在那里,我们了解了从原子到材料的探索史,看着材料如何从上古时期的天然材料一步步演变成今天先进的合成材料。

进入博物馆后,首先吸引我眼球的是一整墙的元素周期表,存放着各种元素样本的玻璃匣子共同构成了这幅宏伟的周期表。在表的右边是一个巨大的原子模型。在简单介绍了原子结构和不同元素的特点等基本知识后,讲解老师正式开始了对材料的发展历程的介绍。

▲ 实物版化学周期表
打制石器和骨针带着我们回到了远古时期,那时候的人们只能从自然界获取材料,以此制作简单的工具。约到商朝时,出现了青铜,但由于冶炼技术不成熟,那时的青铜不是纯铜,而是混入了大量锡的铜锡合金,加上其易氧化,因此呈现出青色。再后来,出现了陶瓷,人们制作出了精美的瓷器……历史的脚步不断向前,到了近现代时,科学家们发现了超导材料、高分子材料、半导体材料等先进的材料,与此同时,形形色色的新能源也在便利着我们的生活。随着科技不断进步,科学家开始自己合成材料。

▲ 核磁共振原理介绍
在此次参观中,令我印象尤其深刻的是一块巨大的人工合成蓝宝石,其貌不扬的它不仅能做成手表表盘和航天器舷窗,还标志着我国人工合成材料的重大进步。

▲ 价值20+W的人造蓝宝石
看着那块蓝宝石,我突然意识到,材料科学的魅力就在于这种“化平凡为神奇”的力量——它没有天然宝石的璀璨,却因人类的智慧而拥有了更广阔的天空;正是有科学家的不断探索,那些更加轻便、更坚硬、性能更优良的材料才能被发现和应用到我们的生活中。原来,朴素的元素真的有改变世界的魔法。
研学之旅的第二站,我们接触到了一种新颖且实用的材料:非晶材料。我们先是在实验室中学习非晶材料的生产过程,认识了许多从未见过的仪器,其中最为新奇的是手套箱,当实验需要隔绝氧气和水蒸气时,就需要在这种仪器内操作。
接着,我们通过实验实操见识了非晶材料对比与其他合金的独特优势。比如,在同等情况下,非晶合金收聚磁感线的能力更强,我们在小车底部分别装上非晶合金和普通金属,会发现在被磁化后装有非晶合金的小车速度远大于装有普通金属的。

▲ 老师在讲解非晶材料与其他材料区别
另外一个实验体现了非晶合金出色的吸附性:当我们将非晶合金条带放入蓝色的溶液中后,会发现溶液以肉眼可见的速度变得无色澄清,整个过程不足一分钟。毫无疑问,这是相比起过滤更高效的净化污水的方法。

下午,我们前往了第三站:中国散裂中子源。此处见证了中国的多个第一:它配备了中国第一台高能电子直线加速器,亚洲第一台自由电子激光装置,中国第一条国际计算机通讯线路;中国第一封电子邮件从这里发出,中国第一个www网站在这里运行;还诞生了中国第一位理学博士和中国第一位博士后……

在简单了解了散裂中子源的历史后,我们开始学习它的原理。散裂中子源相当于一个超级显微镜,通过它,我们能看清材料的原子结构,对基础科学和工业研发意义重大。在真正见到实体之前,我已经觉得散裂中子源是十分先进的技术了,但当真正见到它时,那壮观的场景依然令我感到震撼和感慨。


▲ 穿行于散裂中子源实验室中
散裂中子源的谱仪被分成了两个部分,第一个部分主要用于产生中子,另一个部分则是负责研究中子,这个场所就是“谱仪”。谱仪相当于一个个独立的实验室,每一个谱仪的研究方向都不一样,二十个谱仪用不同的颜色标记着,这种用颜色划分的“科学语言”,不正是人类探索未知时,那份严谨与浪漫的完美结合吗?
在本次的参观中,刻在墙上的一句话令我印象尤其深刻:
“中国必须在世界高科技领域占有一席之地。”
——邓小平

回程路上,我一直在想这句刻骨铭心的话。
今天的研学,让我真正明白了“占有一席之地”的分量——它不仅是实验室里那些“中国第一”的奖牌,更是从商周青铜的“青涩”到人工蓝宝石的“自主”,从非晶合金的“高效”到散裂中子源的“洞察”,这一路走来,我们如何将“跟跑”变成了“领跑”。作为学生,我们或许还无法亲手设计下一个“超级显微镜”,但至少,我们已亲眼见证了科学的力量。那些元素周期表上的符号、实验室里的仪器、墙上的题词,都在告诉我们:
未来的星辰大海,正等着我们去书写


文|HFI学生 Aspect班 苏卉
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