用原子造分子、造材料，创造新物质 南京原子制造研究所探索制造业“极限”

□南京日报/紫金山新闻记者 肖凡

原子级制造重大科技基础设施建设战略研讨会近日在南京举行，中国机械工业集团和南京大学签约共建原子级制造大科学设施。活动期间，参会专家学者深入交流和讨论原子级制造技术，参观了南京原子制造研究所和原子级制造设施预研工程现场。

19日，记者走进位于浦口高新区的南京原子制造研究所看到，5000多平方米的预研区里，硕大且精密的原子极限微制造实验设施整齐摆放，科研人员分工合作，开展原子制造基础研究，验证实验室理论的技术可行性；一旁的小型实验室里，工作人员也在进行化学实验、材料制备，一项项基础研究从这里“萌芽”。

原子是物质世界最基本的组成单元。那么，原子级制造是什么？顾名思义，就是在原子尺度上去进行加工，将原子按需垒砌，形成具有原子级特定结构特征的器件产品。

原子级制造与传统制造有本质区别，传统制造的切削、研磨、3D打印等制造技术的工具一般为刀具，其操控对象是块体连续材料，而原子级制造的工具为光子、电子、声子等基本粒子，通过去除、增加、迁移，从而实现原子级制造，从根本上颠覆制造产品的精度和性能极限。原子级制造作为制造业的新质生产力，是制造业的未来方向，被称为制造技术的“终极形态”。这一全新赛道，国内外同时起步、基础相当，有可能成为中国制造发展的一个机遇。

南京大学是国内最早从事相关研究的高校之一。2019年起我市与南京大学在浦口区布局原子级制造技术，加快核心技术攻关，推动原子极限微制造重大科技基础设施建设。目前，该设施已正式列入江苏省重大科技基础设施首批重点支持项目。去年11月，南京大学、南京市、浦口区签署共建原子极限微制造实验设施合作协议，标志着该大科学装置建设驶入“快车道”。

“国内原子团簇研究已经有40多年的积淀，南京大学作为‘探路者’，在此领域深耕多年，在国内率先制造出原子极限微制造实验设施，该设施集成高强度团簇束流源、磁电双聚焦质量选择谱仪、Stark型结构分离谱仪三大核心装置，可以演示器件的原子级加工，如芯片的近零损伤加工与晶圆原子级抛光等。”南京大学原子制造研究院院长、南京原子制造研究所所长宋凤麒说，这是实现原子级精准操控技术的重大突破，从长远看将冲击科学前沿，直接从最底层用原子造分子、造材料，创造出自然界没有的物质。

宋凤麒告诉记者，对原子级制造而言，精度、范围和效率三者缺一不可，研究所理论上能够操控原子搭建出各种结构，但操控原子难度很大，批量操控特定原子合成分子难度更大。研究所研发的原子极限微制造实验设施目前已实现造分子、造材料、加工器件，能为未来建设原子级制造大科学装置提供可行性验证，有了基础设施与装备，各行各业的加工能力将从当前的纳米推向原子极限，从利用材料走向从原子批量创制材料。

研究所聚焦三大技术方向，包括原子级材料合成、搭建新的物质大模型和高精度低损伤的精细光学加工，赋能集成电路、航空航天、新材料、精细光学等产业领域。本月底，南京原子制造研究所4800平方米实验楼将正式交付，规划用于产品后端调配测试、电学光学性能测试等。

“目前，我们已经完成了原子级制造重大科技基础设施的预研工作。接下来，我们将着力研究，探索在预研装置上展现当代化学、材料和加工领域无法实现的极端能力，争取早日开工建设，打造支撑我国率先进入‘原子级工业时代’的重大平台。”宋凤麒说。

浦口高新区相关负责人表示，园区将立足大科学装置建设、产业发展等需求，规划原子制造未来产业园，建设人才公寓、住宅、学校、商场等配套设施，整合全国范围内高校、科研院所、企业力量，深入推进原子级金属粉、气体团簇离子束设备等现有科技成果落地，加快原子级制造领域先进技术成果转化、示范应用场景推广，争创“原子级制造未来产业先导区”。