发布会现场。朱汉斌 摄

1月14日，中国科学院广州地球化学研究所（以下简称广州地化所）举办新闻发布会宣布，该所研究团队在纳米晶体结构解析技术与仪器研制方面取得重大突破：成功攻克三维电子衍射技术测定微纳米晶体样品漂移难题，并研制出我国首台国产纳米晶体结构快速解析仪器。这标志着我国在高端科学仪器自主研发领域迈出关键一步。

“该自研国产仪器与国际上仅有的两家国外公司最新产品基本同步，将大幅提升我国在材料科学、化学、地球与行星科学等基础研究领域的原始创新能力。”广州地化所研究员朱建喜对《中国科学报》表示，纳米晶体结构快速解析仪器的问世，不仅填补了我国在纳米晶体结构分析仪器领域的空白，更为解决国家在资源、材料、生命科学等领域的“卡脖子”问题提供了关键技术支撑。

国产首台纳米晶体结构快速解析仪器主机外观图。研究团队供图

亚微米至纳米尺度晶体结构解析是深空深地探索、纳米功能材料应用等领域的关键支撑。长期以来，传统单晶X射线衍射技术难以突破纳米尺度解析瓶颈，而国外同类仪器与软件存在成本高昂、操作复杂、算法受限等壁垒。2018年，三维电子衍射（3DED）技术入选《科学》年度十大科技突破，标志着微纳米尺度晶体结构解析技术诞生，晶体结构表征进入原子精度时代。

目前，全球仅有两家企业推出商品化3DED仪器：日本电子公司与日本理学公司于2023年联合发布XtaLAB Synergy-ED，欧洲Eldico公司于2024年推出Eldico ED-1。这些进口设备虽实现了软硬件集成，但在实际应用中存在重大技术瓶颈——样品在大角度连续倾转时漂移严重（＞500nm），难以在大角度范围内完整采集同一颗粒的数据。此外，国际厂商对核心算法严格封锁，特殊应用场景定制成本高昂，严重制约了我国相关领域的科研进展。

仪器研制团队部分成员。研究团队供图

面对这一技术壁垒，广州地化所研究团队坚持自主创新，基于国产场发射电子枪及高压电源等核心部件，通过高精度控制技术和智能补偿算法等核心技术突破，成功研制出首台国产“纳米晶体结构快速解析仪”。成果评价委员会认为，该项目成果整体达到国际先进水平。

据广州地化所研究员鲜海洋介绍，该仪器成功攻克了三维电子衍射中样品漂移校正的难题，将漂移量控制在200 nm以内，实现了低漂移条件下纳米级样品颗粒的高精度定位分析，确保了复杂基体样品中纳米晶体结构的精确解析。该仪器具备纳米级晶体和矿物的物相与结构高通量快速测定能力，开发进度和技术水平与国际最新产品基本持平，部分参数略优，打破了国外技术垄断。

鲜海洋介绍设备研制情况。朱汉斌 摄

目前，该技术已成功应用于“王焰钯矿”“氧铅烧绿石”两种新矿物的结构解析，并获得国际矿物学会的正式承认，批准其命名。利用该技术，研究团队还证实了早期地球深部水可赋存于布里奇曼石晶格中，相关成果发表于《科学》。

朱建喜指出，该仪器搭载团队自主开发的“连续倾转三维电子衍射采集与处理系统”，实现了从硬件到软件的全流程自主可控。该仪器研制成功，不仅能够破解该类设备依赖进口所带来的“卡脖子”风险，还具备广泛的应用潜力，有望在地球与行星科学、物质科学、生物医药等领域获得重要应用。