中国建成全球最大深地液氮实验平台，助力前沿物理研究

中国建成全球最大深地液氮实验平台，助力前沿物理研究

2024年12月29日上午，在中国锦屏地下实验室二期C1厅内，随着清华大学工程物理系教授李元景的一声令下，“液氮灌注启动！”的号令在地下2400米深处回荡。这项举措标志着锦屏大设施的关键科学实验设备进入了调试运行的全新阶段，实现了国际上规模最大的深地液氮低温实验平台的首次液氮注入。

锦屏地下实验室作为中国乃至全球重要的前沿物理实验平台之一，专注于低辐射环境下的粒子物理实验。二期项目中，计划构建大型液氮低温屏蔽装置、大型常温纯净水屏蔽装置等多套组合式固体辐射屏蔽装置，为科学家们提供一个极深地下、极低辐射本底的实验环境。该实验厅旨在灵活支持新一代暗物质直接探测和无中微子双贝塔衰变实验的进行，推动我国在前沿物理领域的自主创新。

据岳骞教授介绍，大型液氮低温屏蔽装置的建设容积约为1725立方米，举例来说，其体量相当于一个标准游泳池。液氮的灌注并非一蹴而就，即使日夜不停地进行，也需要长达两个月才能完成充满。这一装置的高达20米，不仅是锦屏大设施中至关重要的高技术设备，更是建立在高科技基础之上的科研突破。

这种大型液氮低温屏蔽装置的核心技术依赖于深冷的液氮，液氮的温度可降至-196摄氏度，通过创造低温环境，有效降低热噪声，提升实验的灵敏度与精确度。此外，实验平台拥有的极低的辐射本底，确保了物理实验数据的可靠性和准确性。

值得注意的是，随着深地下实验的日益发展，国际学术界对暗物质及其他新型粒子的探索显得愈发迫切。锦屏大设施不仅为中国的科学研究打下了坚实基础，也为全球范围内的新技术研发提供了重要平台。在当前全球科学技术竞争日益激烈的时代，锦屏大设施的建设不仅体现了国家的科技追求，同时也展示了中国在探索宇宙奥秘方面的决心和能力。

液氮之所以成为科研领域的“新宠儿”，正是因为它具备这种极端低温的特性。在-196摄氏度的环境下，许多物质的物理和化学性质会发生显著变化，为科学研究提供了独特的条件。

在生物医学研究中，液氮是保存生物样本的“黄金标准”。它能够快速将样本冷冻至极低温度，有效防止RNA降解，保持样本的原始状态。这种保存方式对于基因组学、蛋白质组学等领域的研究至关重要，确保了实验结果的准确性和可重复性。

例如，在DNA样本的保存中，液氮的作用尤为关键。根据百迈客生物的指南，生物样本在采集后应立即投入液氮中速冻至少3小时，之后保存于-80℃冰箱或干冰中。这种严格的保存流程确保了DNA的完整性和纯度，为后续的基因测序和分析提供了可靠的基础。

液氮在纳米科技领域的应用，正引领着一场新材料革命。最近，山东大学研究团队在《德国应用化学》上发表了一项重要成果。他们开发了一种新型非对称纳米颗粒，通过在颗粒表面构建疏水性凸起，显著提高了纳米材料与细胞膜的相互作用效率。

研究发现，这种疏水性凸起能够“引导”细胞膜发生形变，包裹住凸起部分，从而将整个纳米颗粒高效内吞。这一突破有望在药物递送、组织工程和疾病治疗等领域带来革命性的进展。

随着环保意识的增强，液氮在绿色化学中的应用日益受到关注。液氮的使用不仅能够提高生产效率，还能减少对环境的影响。例如，在工业气体生产中，液氮可以作为清洁能源和绿色化学工艺的重要组成部分，帮助降低碳排放和资源消耗。

中科富海科技股份有限公司的案例展示了液氮在多个行业的广泛应用。在电子工业中，液氮用作保护气，确保芯片和集成电路制造过程的纯净度；在食品工业中，液氮用于快速冷冻，保持食品的新鲜度和营养价值；在医疗领域，液氮则用于手术刀的降温，提高手术的安全性和效果。

展望未来，液氮的应用前景令人振奋。随着技术的不断进步，液氮生产将更加高效、节能和环保。智能化和自动化技术的应用将进一步提高生产效率和安全性。同时，液氮的应用领域有望进一步拓展，为科研和工业带来更多创新机遇。

液氮，这种看似简单的物质，正以其极端低温的特性，为科研和工业带来前所未有的可能性。从深地实验室的前沿物理研究，到生物样本的精准保存，再到纳米科技的创新突破，液氮正以其独特的优势，成为推动科技进步的重要力量。