我国在稳定同位素富集领域实现重大突破,成功实现丰度超过99.99%的硅-28同位素自主量产,关键技术指标达到国际领先水平。这一成果标志着我国在构建自主可控的稳定同位素产业体系方面取得实质性进展,为量子计算等前沿科技领域提供了关键材料支撑。
硅元素在自然界中存在三种稳定同位素,其中硅-28占比92.2%,因其能显著降低量子计算中的环境噪声干扰,被业界称为"最纯净的硅"。然而天然硅中含有的硅-29同位素会对量子比特产生干扰效应,科研团队通过创新分离技术,将硅-28的丰度从92.2%提升至99.99%以上,有效解决了量子计算材料的关键瓶颈问题。
中核集团核工业理化工程研究院院长姜宏民形象地解释了技术原理:"这个过程类似于用筛子分离不同大小的豆子,我们通过特殊工艺将硅-28富集到一侧,而硅-29和硅-30则被分离到另一侧。整个过程中物质总量保持不变,但各组分的比例发生了根本性改变。"这种物理分离方法避免了化学转化带来的技术难题,实现了高效环保的生产模式。
除量子计算领域外,超高纯度硅-28在先进半导体制造、高精度导航系统和计量基准设备等高端领域也具有重要应用价值。该研究团队此前已成功实现钼、碲、镍等12种元素的26种稳定同位素工业化生产,持续推动我国在同位素分离技术领域的工程化与产业化进程。这项突破不仅填补了国内技术空白,更为全球量子科技发展提供了新的材料解决方案。