豆丹丹近照，AI修飾生成素描畫

　　前不久，我國在穩定同位素富集與高純硅制備領域取得突破：首次成功實現豐度超過99.99%的硅—28同位素自主量產，產品指標達國際先進水平。這種關鍵材料的突破，將為硅基量子芯片研制和先進制程半導體、高端導航、計量基准等前沿技術和產品提供堅實支撐。

　　硅是一種重要的化學元素，天然硅中有3種同位素，分別是硅—28、硅—29、硅—30。普通硅中因為存在產生磁噪聲的硅—29同位素，會瞬間摧毀脆弱的量子態。硅—28作為硅最輕的穩定同位素，原子核自旋為零，可極大降低量子計算中的“環境噪聲”干擾，是硅基量子芯片不可或缺的關鍵材料。

　　獲取高豐度的硅—28，就像“在一場眾多選手同時參加的馬拉鬆比賽裡，精准挑出幾個體重輕一些的選手”，不僅需要精准識別極其微小的同位素差異，更要將這些細小顆粒高效匯集。早在2006年，我所在的中國原子能工業有限公司核工業理化工程研究院就開展了硅—28同位素研究，並將豐度提至99.5%。然而，提取超高豐度硅—28同位素，面臨著專用設備研制、系統設計以及高精准系統控制等難點。

　　為找到設備的最優設計形態，我們從流體力學的底層理論開始構建模型，設計了新型分離系統。我們還根據各段優化結果，以不同的系統形式在交界處反復試驗，找到了既能平滑過渡，又能獨立可控的方法，就像給設備裝上了靈活的關節和分區的神經，從而解決了單一控制模式下的難題。

　　豐度向99.99%跨越的過程，控制稍有不慎就會功虧一簣。面對這種多變量、強耦合的非線性系統，團隊連續駐守現場72小時，逐段調試算法。當樣品豐度最終達到99.99％以上，並實現平穩運行時，整個實驗現場沸騰了。

　　穩定同位素是核技術應用的重要領域，也是支撐國家高端產業與前沿科學研究的基礎材料。長期以來，全球穩定同位素制備技術高度集中，壁壘極高。近年來，核工業理化工程研究院持續推動穩定同位素技術的工程化與產業化，攻克同位素分離、純化、轉化等一系列尖端技術難題，先后實現了鉬、碲、鎳、鋅、硅、鐿等12種元素、26種穩定同位素首次研發和生產。未來，我們還將面向核能與核醫療、航空航天、量子信息、粒子物理、深空探測等領域的重大需求，開展系列穩定同位素產品的研發。

　　（作者為中國原子能工業有限公司核工業理化工程研究院穩定同位素技術研發中心團隊成員，本報記者谷業凱採訪整理）

　　《 人民日報 》（ 2026年07月27日 19 版）