2024年分析測試科學獎一等獎：基于溫度場調控的原子級表界面結構分析方法及應用
完成單位：中國科學技術大學
完成人：吳長征、丁延偉、儲旺盛、周天培、謝毅
成果簡介：熱（溫度場）是影響物質結構和性質的關鍵，是獲取新結構和新物性的重要途徑。基于原子級表界面結構的新材料具有優(yōu)異物理化學性質，在能源利用、電子器件和熱防護等領域有重要應用。掌握溫度場調控下原子級表界面結構的演化規(guī)律是合成最佳材料的必然要求，但在表征方法上面臨巨大挑戰(zhàn)。成果融合多種熱分析技術與同步輻射X射線譜學解析手段，在溫度場關聯(lián)的低維無機固體原子級表界面結構表征方法和結構控制方面開展系列研究，突破了溫度場調控下無機固體原子級表界面結構演化規(guī)律的表征難題，推動了系列新型無機功能材料的精準合成與應用：1. 基于規(guī)范化熱分析技術指導溫度場調控的低維無機材料微觀結構精準可控合成。2.融合同步輻射譜學發(fā)展溫度場調控下無機固體原子級表界面結構表征方法，指導新型低維無機材料設計開發(fā)。3.研制了高靈敏度高精度熱分析儀器，成功應用于低維無機材料的精準合成與產業(yè)化應用。
成果發(fā)表在Nature Physics, Nature Catalysis, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等高水平學術期刊159篇，出版著作6部，國家標準/行業(yè)/公司標準8項，授權專利10件。4次入選中國科學院重大科技基礎設施重大成果與重要成果匯編。實現(xiàn)4項應用轉化，評估值累計3132.16萬元。應邀參加國家“十三五”科技創(chuàng)新成就展。
創(chuàng)新點及科學價值：本成果1. 建立規(guī)范化熱分析技術，為溫度場調控的低維無機固體微觀結構精準可控合成提供保障；2. 融合同步輻射譜學和熱分析技術，建立溫度場調控的低維無機固體原子級表界面結構分析新方法，為低維材料理性結構設計開辟新方向。3. 研發(fā)面向低維無機材料微觀結構的高精度高靈敏度熱測量儀器，指導新型氣凝膠綠色規(guī)模化合成與應用。
社會經濟效益：基于本成果完成的《熱分析基礎》、《熱分析實驗方案與曲線解析概論》圖書被列為教材和重要參考書目；制定的多項標準被國內高校、中科院等行業(yè)的資質認定實驗室作為重要的檢測依據；研制的多通道微量熱儀關鍵性能指標全面超過同類國外競爭對手，儀器整機國產化比例90%以上；融合溫度調控的同步輻射譜學技術，實現(xiàn)了對低維材料表界面結構精度極限大幅提升（精度0.01 ?；靈敏度提高100倍），連續(xù)4次入選中國科學院重大科技基礎設施重大成果與重要成果匯編；指導了氣凝膠設計與合成，突破百噸級氣凝膠新材料綠色產業(yè)化, 在建筑保溫、工業(yè)節(jié)能領域得到了廣泛應用，獲得中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽總決賽一等獎等。
應用前景：本成果融合的多種熱分析技術與同步輻射X射線譜學解析手段，建立規(guī)范化熱分析技術，開發(fā)了相關高精度高靈敏度熱測量儀器，解決了溫度場調控下無機固體原子級表界面結構演化規(guī)律的表征難題，將推動系列新型無機功能材料的精準合成與在節(jié)能減排等領域的應用。
