《科技与金融》高端访谈栏目将连续多期对多位高层次外国专家进行专访，为产业的技术升级、产业转型把脉献策，探讨产业发展及国际合作等方面的机遇和挑战，为读者带来国际合作的经验借鉴与启发。
沿着松山湖科学城中子源路前行，香港城市大学（东莞）、松山湖材料实验室、中国散裂中子源、南方光源研究测试平台等大装置、创新平台、大学院所集聚的创新矩阵规模初显。被称为“国之重器”的中国散裂中子源（CSNS）更是许多科研人员眼中的“明星”，吸引着大批国内外人才在此聚集。来自德国的科学家Wolfgang Kreuzpaintner教授便是其中一员。
Wolfgang Kreuzpaintner教授是研究中子散射技术的专家，3年前，他加入中国散裂中子源，致力于研发中子极化装置。
“这里的一切都充满活力。在过去3年中，中国，特别是我所在的东莞正以前所未有的速度发生着巨变——中国散裂中子源的发展更是日新月异。”如Kreuzpaintner教授所言，中国散裂中子源就像一块“超级磁铁”，能给东莞乃至整个粤港澳大湾区带来一大批前沿技术与高端人才。
中国散裂中子源的“磁吸效应”在哪儿？今期，《科技与金融》记者专访Kreuzpaintner教授，畅谈他在中国散裂中子源的研发故事和中子极化装置的未来图景。
本文首发于《科技与金融》2022年3月刊
采访、编辑｜李慧 翻译｜ 靳松、李慧
Q
《科技与金融》记者
A
Wolfgang Kreuzpaintner 教授
“科研是一项国际化事业”
Q
您从什么时候开始和为什么对中子散射技术感兴趣？为什么选择到中国从事科研工作？
A
我的研究始于在德国读博士时期，当时我的导师安德烈亚斯·施赖耶教授（Prof. Andreas Schreyer），现为欧洲散裂中子源的科学主任，有一个5兆瓦反应堆中子源基地。这个基地的历史可以追溯到上世纪50年代，但已在2010年6月永久关闭。之后我在慕尼黑工业大学继续从事中子散射技术的研究工作。最后，我又辗转来到中国。
我现在的研究方向是磁层和异质结构。在我看来，科研是一项国际化事业，我不会根据国别来选择工作单位，而是考虑这个单位是否能够提供足够的科研机会。
不论在哪一家研究所工作，我看重的只是能否运用自身专业能力，促进科研进步并最终将研究成果应用于社会，同时我也希望在这个过程中，自己能够不断学习，拓展知识的边界。中国散裂中子源就是很好的选择。
Q
您对中国的第一印象是什么？
A
刚来到中国时，这里给我的第一印象是一切都充满活力。在过去3年中，中国，特别是我所在的东莞正以前所未有的速度发生着巨变——中国散裂中子源的发展更是日新月异。
我在这里从事科研工作，虽然面临着重重挑战，但也意味着新生力量的崛起。通过努力，我的研究工作能够顺利推进，为早期研究的发展做出贡献。这一点，着实令人开心。
现阶段，中国散裂中子源的确有些东西尚不完备。但我相信，假以时日，它会发展成为最先进的科研平台，这也是中国散裂中子源最大的优势所在。
Q
您曾提到，“在这里，可以做一些在别的地方做不到的事情。也可以在这里找到所需的一切”在您眼中，这里和德国的科研环境有什么差异？
A
就科研环境而言，粤港澳大湾区的创新发展可谓蒸蒸日上，具备国际竞争力，对于外国专家人才很具吸引力。与德国相比，在粤港澳大湾区内，同样配备了先进的设备，招募的专家也足以比拟德国的人才。
不过确有不同之处，在中国，科研人员容易获得科研资金实现科研创意。但在德国，当一个科研项目准备就绪后，还需要等待许久才能启动。
“氦-3项目使中国乃至整个世界受益”
Q
您是从事薄膜样品生长以及 X 射线和中子仪器领域的专家。什么是中子散射技术？它最鲜明的特点是什么？
A
我们首先要理解中子是什么。中子是中性的亚原子粒子，能轻而易举地穿透大型材料，如汽车的发动机缸体。在进入这些材料的过程中，这些粒子会与遇到的结构相互作用，改变最初的方向，从不同的角度散射。中子散射的角度可以被测量，以此判断材料的内部特征，了解微米等级的结构乃至原子间距。
而中子反射法是观测从物体表面反射的小角度信号，这项技术可以用来测量表层结构以及人工制造结构间的截面。这一技术利用了中子的电中性、带有磁矩和可被极化的特性，适用于磁性存储设备（如硬盘）、能源材料（如有机太阳能电池）或生命科学（如聚合物）中的薄膜材料。
我们研究的是纳米级或者原子的层型结构，透过原子层利用中子观察结构和磁性的变化。目前我们已经观察到一些有趣的界面效应。
中国散裂中子源直线加速器
Q
2019 年，您正式加入中国散裂中子源，致力于研发中子极化装置。那么，什么是中子极化装置？其发展前景又有哪些？
A
在介绍中子极化装置之前，我想进一步谈谈中子的特性。中子进入实体会散射或者产生衰变，这与人们所熟悉的X射线相似。因此中子可以被用于放射成像技术，例如医院利用这项技术探查人体内的情况。此外，这项技术还可以在不破坏或切开固体的情况下被用来探究坚硬材料的内部结构。
中子与X射线不同的是，X射线不能穿透厚厚的铅，但中子却可以穿透铅。因此，科研人员可以利用中子来观察、研究恐龙化石。
中子还有一个非常有趣的特性——中子是自带磁矩的。我们可以把中子想象成为一个微型指南针，一旦遇到磁场，就会有所反应。那么，中子极化装置就“应运而生”。在这个装置中，可以将中子自旋排列成同一个方向，形成极化中子束。
这些极化中子装置的用途很广，既可以用来测量磁场位形，又可以利用它们提升中子成像技术，还可以借助它们探索基础科学的问题。此外，极化中子装置还可以用于核聚变反应，这是未来核能发展的方向，可以极大地减少核辐射废料。
Q
现在中国散裂中子源的中子极化装置进度如何？取得了哪些成果？这将为广东乃至中国科技创新发挥什么作用？
A
当中子束产生中子时，它们平均有50%是向上自旋，另外的50%是向下自旋。为了获取极化中子束，必须挑选出想要的自旋，去除其它中子。实现这一目标的方法有很多，一种是使用特定晶体或者人造层级结构反射自旋方向，另一种是利用氦-3中子自旋过滤器。氦-3是一种氦同位素，它只吸收其中一种自旋方向的中子，并让另一种自旋方向的中子通过，同时不会改变中子束的方向。
我所在的团队正在研发氦-3自旋过滤器，由于氦-3元素的特殊核结构，我们可以利用高功率激光进行“光抽运”，使其保持一种极化状态来拦截中子。极化氦-3的重要性和用途不止于此，它还可以用于医疗领域，如肺部成像。
这种应用是人类的福音，为人类提供了诊断肺癌等致命性疾病的全新方法。另外，极化氦-3还可用于磁力计、陀螺仪、暗物质探测、宇称不守恒测量等诸多学科领域。所以，我认为氦-3项目使中国乃至整个世界受益，是一项21世纪必备的技术。
中国散裂中子源靶站
Q
您担任研究员这两年多以来最大的挑战和困难是什么？在研究过程中，哪些场景令您印象深刻？
A
对我来说，最大的挑战是刚开始在CSNS工作的时候。我们最初定下的目标是在2019年年底成功制造出氦-3填充中子自旋过滤器，这意味我们需要4个月内完成设计和组装这个设备。幸运的是，我的中国同事们已经在研发早期做了很多准备工作。我们最终成功完成了这个看似不可能完成的任务。
我想说的是，这不仅是我个人的成功，更是我们整个团队的成就。当中令我印象最深的是我们第一次用气体填充一个氦-3过滤器气室。这需要将极冷和极热两种物体“碰撞”在一起——液氮液面与高温火焰的距离仅约10厘米，创造了令人难忘的视觉体验。
Q
粤港澳大湾区当前正打造国际科技创新中心，作为大科学装置，未来中国散裂中子源如何与湾区内其他科研力量产生联动？
A
中国散裂中子源是粤港澳大湾区首个国家重大科技基础设施，也是正在建设的粤港澳大湾区综合性国家科学中心的核心大科学装置之一，目前粤港澳大湾区用户约占三分之一。
例如，中国散裂中子源与香港城市大学的王循礼教授合作开展非晶合金的实验，与澳门大学中药国家重点实验室合作开展药物控释的研究。香港中文大学、香港科技大学、香港理工大学、澳门科技大学等单位的用户也在中国散裂中子源开展多项实验研究。
我们建成的首台合作谱仪——多物理谱仪，也是联合东莞理工学院、香港城市大学共同建设的。除了多物理谱仪，中国散裂中子源还与粤港澳大湾区其他7家单位一起合作共建谱仪。
例如，结合粤港澳大湾区科技创新发展的需求，广东省科学技术厅资助共建了主要面向生命科学、医药方面的微小角中子散射仪和面向工业用户的能量分辨中子成像仪两台谱仪，这些都是粤港澳大湾区的优势发展领域。
广东是一个模具大省，通过中子对材料应力的研究，提升模具的耐用度；利用通用粉末衍射仪对航空发动机叶片、高铁轮轨等进行小样件的应力测试，工程材料中子衍射仪和成像谱仪建成后，将为产业界的工程大部件研发与测试提供独特的技术条件。
中国散裂中子源快循环同步加速器
“中国的人才引进政策是一项可复制的模式”
Q
您如何评价广东省乃至中国的外籍人才引进政策？
A
世界上许多国家都面临着人才竞争。在这个背景下，我认为，通过人才政策来吸引外籍人才来到中国参与科研工作是一项非常成功的模式，也是一项可复制的模式，可供其他国家借鉴。
我和同等职位的中国籍同事一样纳税、交社保，也从人才引进项目中的其他方面有所获益。比如，我和妻子一直努力让我们的孩子融入当地环境。令我欣慰的是，我的女儿中文发音很标准，在生活中她还能协助我沟通。
Q
为了吸引越来越多的外籍高端人才来到广东工作，您认为政府应该采取哪些举措？请从政策、生活环境、科创环境等方面举例说明。
A
就我所处的科研环境和生活环境而言，可谓是无可挑剔。但是很多高端人才的家庭成员可能会对举家搬迁到中国持保留态度。其实来中国之前，我并不清楚我的家人在这里会过什么样的生活，他们该如何安顿下来。很多事情，只有我们到了中国后，才一点点地弄清楚。
因此，我认为人才引进政策不需要做根本改变，但建议在沟通方面可以做得更好。例如政府可以事先更详尽地告知与外籍人才的家庭成员有关的各方面情况，并充分地解释项目对家庭成员的益处。
对于外国专家而言，最大的障碍往往是语言。此外，各国获取科研经费的方式也有很大不同，而外国专家对中国的科研经费申请常常缺乏认知。我认为要找到方法让外国专家熟悉环境，尽快适应中国与其他国家的不同，这能帮助他们从一开始就更有效率地工作，更好地参与中国的科技创新。
Q
最后，可否请您谈谈您对氦-3项目的期待？
A
我们希望能在这里制造出世界领先的氦-3中子极化装置，其中有一些技术已经确定下来了，还有其它的技术我们正在研究。届时，我们将申请研究经费来实现科研设想。
现在我们做的主要是基于现有基础的研究，并不断完善，希望能将成功研究成果应用到其他领域，所以要做的工作还有很多。放眼未来，我们将超越目前领域，可能还会成为挑战中子光学领域的“高级玩家”。中国之外还有很大的市场，虽然这并非易事，但接受挑战亦未尝不可。
（中国科学院高能物理研究所童欣研究员对本文编校亦有贡献）
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