然而，這些儀器的使用情況如何?使用效率又如何?
如何有效推動(dòng)大型科學(xué)儀器設(shè)備開放共享，在科技界也是反響熱烈。
近日，記者走進(jìn)西安交大校園，來到原位電鏡最多最好的西安交通大學(xué)微納尺度材料行為研究中心(文中簡稱“西安交大微納中心”)，一探究竟。
2009年，三位“千人計(jì)劃”學(xué)者在西安交大材料學(xué)院院長孫軍等的鼎力支持下，合力創(chuàng)建了微納中心。他們是：美國約翰霍普金斯大學(xué)馬恩教授，材料領(lǐng)域的國際頂尖學(xué)者;美國海思創(chuàng)納米力學(xué)儀器制造公司應(yīng)用研究中心主任單智偉博士，精通微納米尺度材料原位研究技術(shù);美國賓州大學(xué)、后加入麻省理工學(xué)院的李巨教授，世界計(jì)算材料學(xué)領(lǐng)域的佼佼者。這三位的互補(bǔ)組合也直接標(biāo)注了西安交大微納中心的國際學(xué)術(shù)高度。
在“千人計(jì)劃”項(xiàng)目及學(xué)校和學(xué)院的支持下，該中心先后購置了總價(jià)值近四千萬的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，包括世界唯一配有定量納米力熱耦合測試系統(tǒng)的300kV環(huán)境透射電鏡(H-9500)、亞洲首臺TI 950多場耦合納米力學(xué)測試系統(tǒng)等，為前沿研究成果的產(chǎn)出提供了強(qiáng)有力的硬件保障。
如何充分發(fā)揮這些設(shè)備的最大效用?該中心的一系列探索性嘗試令人深思，可供借鑒。
“設(shè)備就是給人用的”
在美國高科技企業(yè)四年的工作經(jīng)歷使得中心主任單智偉對科研設(shè)備有著獨(dú)特的理解：盡管價(jià)格不菲，但科研設(shè)備本身就是工具，要在有限的使用期內(nèi)發(fā)揮最大價(jià)值，就要讓它得到最充分的利用。
博士生接受TEM2100F技術(shù)操作再培訓(xùn)
西安交大微納中心先從研究生的使用培訓(xùn)抓起。安全準(zhǔn)入培訓(xùn)、理論知識培訓(xùn)、上機(jī)操作培訓(xùn)等，中心建立了一系列標(biāo)準(zhǔn)化培訓(xùn)流程，經(jīng)過嚴(yán)格的考試后向用戶開放初、中、高三種使用權(quán)限。初級者允許在上班時(shí)間使用設(shè)備，中級開放了周末和晚上自主使用的權(quán)限，獲得高級證書就已經(jīng)可以協(xié)助老師管理設(shè)備了。這也大大激發(fā)了一批動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生的積極性。通過培訓(xùn)，20余名同學(xué)獲得了多場耦合納米力學(xué)測試系統(tǒng)的使用資格，而博士生朱建學(xué)在碩士階段就已經(jīng)取得了高級權(quán)限，目前負(fù)責(zé)協(xié)助設(shè)備主管老師做設(shè)備培訓(xùn)、日常維護(hù)運(yùn)營等工作。
有人問，學(xué)生都可以自主實(shí)驗(yàn)了，管設(shè)備的老師做什么?對于實(shí)驗(yàn)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，微納中心自有安排。突破一個(gè)人盯一臺設(shè)備的傳統(tǒng)，團(tuán)隊(duì)9個(gè)人分工明確，根據(jù)專業(yè)領(lǐng)域定期輪崗，每人熟悉掌握兩臺以上大型儀器設(shè)備，真正達(dá)到一個(gè)團(tuán)隊(duì)管理一群設(shè)備的戰(zhàn)略目標(biāo)。中心還要求：實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員每年必須外出培訓(xùn)和參加學(xué)術(shù)會議，鼓勵(lì)承擔(dān)項(xiàng)目和發(fā)表技術(shù)創(chuàng)新類的文章。
“要敢于診斷和維修”
西安交大微納中心大型設(shè)備工作日天均預(yù)約時(shí)長都在10小時(shí)以上，其中聚焦離子束更是達(dá)到了18小時(shí)之久。設(shè)備利用充分，故障率也隨之上升。許多進(jìn)口設(shè)備一旦出現(xiàn)問題，一般的解決方式就是等待廠商派人來維修，或是根據(jù)廠商建議直接拆除故障部分寄回原廠，既耗費(fèi)經(jīng)費(fèi)，又浪費(fèi)寶貴的科研時(shí)間，有時(shí)甚至需要等待兩三個(gè)月的時(shí)間。
為此，該中心專門設(shè)置了“設(shè)備診斷與維修”崗，年僅26歲的張朋誠工程師在短短一年時(shí)間，就和團(tuán)隊(duì)一起為中心節(jié)約了近50萬元的維修費(fèi)用。一次，聚焦離子束EBSD探頭突然不工作了，廠商工程師也沒能解決問題，報(bào)價(jià)12萬且只能整個(gè)拆下來送到國外維修，來回需要三個(gè)月。在單智偉的鼓勵(lì)下，張朋誠和同事一起小心翼翼地拆開設(shè)備，花了一下午時(shí)間，終于在最深處發(fā)現(xiàn)了一個(gè)斷裂的直徑3毫米的頂絲。他跑去電子市場花了1元錢買了5個(gè)回來，換上之后，細(xì)心地復(fù)原，調(diào)試結(jié)果完全正常。
博士生朱建學(xué)在給設(shè)備做常規(guī)檢查
在老師的帶動(dòng)和指導(dǎo)下，博士生朱建學(xué)也多次參與設(shè)備診斷與維修工作。今年10月，他協(xié)助管理的多場耦合納米力學(xué)測試系統(tǒng)發(fā)生高頻滯后現(xiàn)象。經(jīng)過仔細(xì)排查，朱建學(xué)確定是軟件問題。原來，廠商升級軟件修改了其中的參數(shù)配置而未告知。
“那么貴重的設(shè)備，你們不怕拆壞了?”面對很多人的疑問，張朋誠回答說，中心從報(bào)修到診斷到拆解都有標(biāo)準(zhǔn)的流程，維修人員會和設(shè)備管理老師一起研究排查，并不是單兵作戰(zhàn)，最后會提供嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓收翔b定報(bào)告以及高風(fēng)險(xiǎn)拆解備案，經(jīng)過中心審議通過后方會拆解。“這個(gè)崗位對我來說，很有挑戰(zhàn)性，也有成就感，是突破和創(chuàng)新的事情，我很喜歡。”他說。
化繁為簡的“易約”
你知道“易約”嗎?通過電腦或手機(jī)登陸，你就可以通過它輕松預(yù)約實(shí)驗(yàn)設(shè)備了。這套由西安交大微納中心單智偉教授和范傳偉工程師主導(dǎo)研發(fā)的信息化預(yù)約管理軟件，大大提升了設(shè)備管理的信息化水平，大幅提升了設(shè)備的使用效率。
剛來校時(shí)，單智偉就發(fā)現(xiàn)，很多實(shí)驗(yàn)室預(yù)約實(shí)驗(yàn)還是采取人工方式，實(shí)驗(yàn)記錄也都是手動(dòng)填寫，信息不對稱且效率低下。學(xué)生預(yù)約實(shí)驗(yàn)有時(shí)需要提前一個(gè)月，有時(shí)凌晨三點(diǎn)就要帶著小馬扎去排隊(duì)。“我們是問題導(dǎo)向，出現(xiàn)問題就趕緊想辦法解決”，單智偉認(rèn)為，科研的本質(zhì)就是要把復(fù)雜的東西做簡單。為此，該中心技術(shù)團(tuán)隊(duì)專門設(shè)置了信息化崗，探索解決問題的途徑。
“剛開始我們的思路是去買，調(diào)研發(fā)現(xiàn)國內(nèi)基本沒有這樣的軟件，國外的軟件與我們的需求又不相符。”承擔(dān)這一任務(wù)的范傳偉雖是材料專業(yè)畢業(yè)，卻對互聯(lián)網(wǎng)十分著迷。“能不能按照現(xiàn)實(shí)需求研發(fā)一套信息化預(yù)約管理軟件?”就這樣，按照需求定制的易約應(yīng)時(shí)而生。
對學(xué)生而言，易約透明、快捷、人性化，提前顯示未來兩周的預(yù)約權(quán)，更加方便大家合理規(guī)劃時(shí)間。對于管理者而言，易約的魅力在于數(shù)據(jù)化和信息化，使用者的使用情況、設(shè)備利用率、設(shè)備預(yù)約趨勢、設(shè)備故障情況等信息一目了然，為科研產(chǎn)出、甚至與廠商談判等都積累了豐富的數(shù)據(jù)支撐。
目前，易約的用戶不只在西安交大，上海交大、浙江大學(xué)、第四軍醫(yī)大學(xué)等高校都已經(jīng)開始使用。依托易約，微納中心還發(fā)起籌建了國家電鏡中心(西部)，智能互聯(lián)整合校內(nèi)外電鏡資源，探索“互聯(lián)網(wǎng)+大型儀器設(shè)備”的創(chuàng)新型管理模式。
科研與設(shè)備密切相關(guān)。六年來，西安交大微納中心成果頻出，10多篇文章登陸Nature、Nature Materials、Nature Communications、Nano Letters、PNAS等國際頂尖期刊。“設(shè)備只是工具，用設(shè)備的人才是關(guān)鍵。人盡其才，物盡其用，把問題研究透徹，成果自然水到渠成，”單智偉說。這是屬于微納中心的管理智慧。
11月24日，記者獲悉，在國家自然科學(xué)基金、國家973計(jì)劃項(xiàng)目、國家外專局/教育部首批學(xué)科創(chuàng)新引智(111)計(jì)劃項(xiàng)目以及國家青年千人計(jì)劃項(xiàng)目的共同資助下，西安交大微納尺度材料行為研究中心的博士生王曉光在導(dǎo)師單智偉的指導(dǎo)下，經(jīng)過四年多的潛心研究，借助先進(jìn)的原位透射電子顯微鏡技術(shù)，對氧化鋅(ZnO)納米線的力學(xué)和電學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過微調(diào)生長條件，并進(jìn)而引入不同缺陷密度就可大幅調(diào)控微納尺度ZnO的形貌與性能。這一重要研究成果近日在線發(fā)表在材料領(lǐng)域頂級期刊《納米快報(bào)》上。該工作為缺陷敏感納米器件性能的調(diào)控提供了一種新思路，尤其是對ZnO納米線在壓電器件和傳感器等方面的應(yīng)用提供了一種有效可行的性能調(diào)控方法，可以說對ZnO納米線在納米發(fā)電機(jī)等新型納米器件中的應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。
