国之重器！杭州极弱磁场重大科技基础设施研究院项目落地滨江
杭州极弱磁场重大科技基础设施研究院
国家“十四五”重大科技基础设施建设名单浙江项目
杭州极弱磁场重大科技基础设施研究院成立于2020年12月，位于杭州国家高新技术产业开发区（滨江区），是一所由浙江省、杭州市、滨江区三级政府共同支持建设的新型研发机构（事业单位），由中国科学院院士房建成教授担任理事长和首席科学家。该研究院和北京航空航天大学大科学装置研究院共同承担极弱磁场重大科技基础设施的建设。
大设施研究院用五年左右的时间，建成具有国际影响力的国家级重大科技创新平台和产学研合作基地，培育战略新兴产业和高科技企业。到2035年左右，研究院将建成具有重要国际影响的极弱磁场国家实验室和国际零磁科学中心，成为重要的国家战略科技力量。
承担国家重大科技基础设施建设任务同时，依托大设施开展重大科学问题研究和重大科技创新，重要核心技术攻关和成果转化应用，并持续汇聚和培养顶尖科技人才。研究面向世界科技前沿，开辟零磁科学研究新方向，构建认知“零磁世界”系统理论，开展零磁科学前沿基础研究，发起国际零磁大科学计划。研究面向国家重大战略需求，开展超高灵敏极弱磁场与惯性测量装置的研制，为神经科学与脑科学、基础物理学等前沿研究提供有效手段，同时服务空间探测和计量测试。研究面向人民生命健康和经济主战场，开展芯片级量子传感器技术和高分辨率极弱磁场人体功能成像技术研究，推动高精度量子传感器的产业化，实现高端医疗装备的原始创新。
杭州极弱磁场重大科技基础设施研究院
01零磁科学
原创基础研究是国家科技发展的基石，新一轮科技革命和产业变革蓬勃兴起，国际竞争向基础研究竞争前移，加强“从0到1”的基础研究，是国际科技竞争的制高点。多学科交叉已经成为产生原始创新成果的重要途径，依托研究院在量子精密测量领域取得的国际领先的技术成果，基于零磁与近零磁极端环境条件，依托超高灵敏磁场/惯性测量极限表征手段，利用超高精度弱磁精密调控方法，开展零磁医学、生物学、化学、基础物理和材料学等领域基础科学研究，是多学科交叉研究的典型，有望产生一系列从“0”到“1”的原创性科学新发现，为科技发展和认识自然提供原始动能。
1零磁医学
零磁医学围绕基础、临床、干预三个方面开展研究。基础研究，聚焦研究零磁环境下细胞、组织、器官、系统等的机能变化，探索生命活动中磁现象的本质以及磁场对生物体作用的内在机理；临床研究，聚焦零磁环境下人体极弱磁场成像研究，实现对人体功能信息的成像检测，为心、脑、肿瘤等功能性疾病的诊断和治疗提供参考，提供定量的功能信息指标，服务疾病的预防、诊断、治疗、评估全流程；干预研究，探究零磁环境下主动施加极弱磁场干预对人体功能的影响，融合极弱磁场精准调控和极弱磁场成像引导技术，实现对人体功能的精准调节以及对疾病的无创治疗。
2零磁生物学
零磁生物学聚焦利用极弱磁测量技术，揭示细胞表面离子通道、遗传物质损伤、基因转录、增殖分化和酶活性，植物幼苗生长发育和开花过渡，动物神经传导、行为认知和发育衰老等的基本机理和规律；进一步利用精密磁操控技术，实现相应生物现象和过程的精密调控。
3零磁化学
零磁化学，研究化学反应中离子、极性分子、原子分子自旋在极弱磁环境和精密电磁操控下的动力学特性对化学反应速率、化学反应产率、反应产物类型、大分子表面构型等的影响，揭示长期零磁和近零磁环境条件下，物质的分解、腐蚀和老化等化学变化过程的机理规律。
4零磁基础物理和材料学
零磁基础物理和材料学，利用超高灵敏极弱磁场和惯性测量技术，开展暗物质、CPT对称性破缺、第五种力、EDM等基础物理领域核心命题研究；同时开展近零磁条件下特殊的阻挫态和奈尔态等物性研究，服务信息存储、高温超导以及高速电子器件等领域。
02量子精密测量交叉科学
量子精密测量交叉科学是基于原子自旋效应，利用磁、光与原子的相互作用来实现超高灵敏的磁场与惯性测量，可以大幅超越现有测量手段所实现的灵敏度，使得人类获取新的实验数据、揭示新的自然现象、发现新的科学规律，从而获得认识世界的新工具。量子精密测量交叉学科涉及原子物理、磁、光、热、测控、结构、算法、生物医学等多学科领域。包含基于超高灵敏原子自旋磁场测量方向、超高灵敏原子自旋惯性测量方向、超低漂移惯性测量原理验证样机方向、地磁环境高精度磁强计方向、超高灵敏计量磁强计方向、极弱人体磁源成像等方向。
1超高灵敏原子自旋磁场测量和超高灵敏原子自旋惯性测量方向
超高灵敏原子自旋磁场测量和超高灵敏原子自旋惯性测量方向，重点研究自旋系综弛豫机制与抑制、自旋系综精密操控、光与原子相互作用、自旋系综高效极化与超极化、量子非破坏精密检测、极低磁噪声软磁和超导磁屏蔽材料、极低噪声信号源和采集系统、微弱低频振动高效抑制，聚焦研究量子精密测量领域前沿机理方法和低噪声高性能核心量子器部件，实现超高灵敏原子自旋磁场和惯性测量灵敏度指标国际持续引领，支撑磁场和惯性测量技术工程化应用，同时开展前沿基础物理学研究。
2超低漂移惯性测量原理验证样机、地磁环境高精度磁强计和超高灵敏计量磁强计方向
超低漂移惯性测量原理验证样机、地磁环境高精度磁强计和超高灵敏计量磁强计方向，重点研究自旋系综闭环操控、磁场闭环控制、系统热场分析与控制、多物理场建模分析、尺寸约束下高精度自旋进动检测、可靠性分析、高性能小型化磁屏蔽与磁线圈，服务高精度惯性导航、磁异常探测和磁场计量等国家重大战略需求。
3极弱人体磁源成像方向
极弱人体磁源成像方向，围绕生物磁测量方法和机理、极弱磁医学信息处理技术开展研究，尤其是极弱磁医学信号的降噪分离和辨识方法、高精度磁源定位方法、多模态医学影像融合方法、基于极弱磁成像的疾病识别方法，服务于新一代功能信息成像高端医疗装备的研制。
相关专业：原子物理学、凝聚态物理学、量子光学、光学、材料学、电子信息、机械工程、仪器科学与技术、自动化、生物医学、信号与信息处理、可靠性分析、控制科学与工程等。
03芯片化量子传感器与微系统的相关工程学科
仪器仪表与传感器技术经历了机电式、光电式的发展阶段，目前已进入量子传感时代，每一类新技术的出现都会带来传感器性能的大幅提升。传统的机电式传感器精度与体积成正比，难以在小体积下实现高精度；光电式传感器利用微电子、光电子技术可以实现高精度和小体积，但测量精度很难进一步提高。量子测量作为基本物理量标定基准先天具有高精度的潜力，利用微电子、光电子技术可以将具有超高测量精度的量子精密测量大科学装置小型化，可同时实现高精度、小体积和低成本。芯片化量子传感器应用需要极弱磁场环境，研究高性能磁屏蔽舱和大型零磁空间，将为量子精密测量打造极端磁场环境，支撑前沿交叉科学研究与技术应用。包括芯片化原子磁强计方向、芯片化原子陀螺仪方向、高性能磁屏蔽舱方向、大型零磁空间和磁补偿等方向。
1芯片化原子磁强计和芯片化原子惯性器件方向
芯片化原子磁强计和芯片化原子惯性器件方向，重点研究芯片化集成技术，磁光电多物理场耦合作用、精密的机械电子设计、及微型气室加工技术，最终在保证超高灵敏度和低漂移前提下，大幅缩小探头体积，形成阵列式的磁测量装备和惯性导航系统，在深空探测、深地探测、科学研究、医疗极弱心脑磁测量、无人智能驾驶、工业智能化等领域发挥关键作用。
2高性能磁屏蔽舱方向
高性能磁屏蔽舱方向，重点研究新型磁屏蔽材料研制、主动磁补偿系统设计与控制、低噪声磁屏蔽分析与抑制、可靠性分析、低成本新型磁屏蔽结构研制，服务于神经科学脑科学、极弱磁场计量和零磁医学研究等人民生命健康和经济主战场。
3大型零磁空间与磁补偿方向
大型零磁空间与磁补偿方向，重点研究多层复合式被动屏蔽、大型磁屏蔽材料成形与热处理、超大型三轴主动地磁补偿、大均匀区分布式消磁、高精度大功率电流源、大型磁屏蔽无磁结构与支撑材料、椭球形磁屏蔽材料错位拼接工艺等关键技术，支撑建设世界唯一、性能最高、空间最大的零磁空间，提供大型极限弱磁环境。
相关专业：仪器科学与技术，光学工程，电子科学与技术，集成电路科学与工程，信号与信息处理，软件工程，控制科学与工程，机械工程，材料科学与工程、可靠性分析等。
编辑 / planhangzhou
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