Isotope Substitution to Enable Precise Structure Determination at China Spallation Neutron Source

Description

作為全國最大的科學設施之一，位於香港以北約70公里的東莞的中國散裂中子源（CSNS）旨在成為世界一流的多學科研究中心，包括物理，化學，生物，材料科學和材料工程等。位於同一個粵港澳大灣地區的香港科學界將是CSNS的直接受益者之一。另一方面，香港科學界，利用其在材料科學和生物醫學等方面的悠久傳統，可以積極推動CSNS從一個建築項目逐漸過渡到一個大型科學設施。本項目旨在加強香港聯合實驗室的研究基礎設施，以利用CSNS最先進的中子源。我們計劃利用中子散射的獨特特徵 - 對同位素的敏感性，通過使用同位素替代來實現精確的結構確定。通過利用中子散射長度與同位素的大對比度，中子散射可以提供前所未有的結構見解。例如，在由較輕原子構成的複雜有機材料中，通過常規方法（如X射線散射或電子顯微鏡）難以區分，可以採用同位素取代來標記特定的原子或分子，以增強散射對比度，從而實現對結構的精確識別。CSNS現有三條光束線向用戶開放：用於晶體學和材料科學研究的通用粉末衍射（GPPD），用於聚合物和生物分子等大尺度結構的小角度中子散射儀（SANS）和用於薄膜測量的中子反射儀（MPR）。基於這三條光束線的功能，我們建議研究以下技術上重要的材料：1）高熵合金; 2）無定形金屬玻璃; 3）有機光伏材料; 4）鈣鈦礦鹵化物光電材料。使用同位素取代的樣品進行的測量是獨特的，並將展示中子散射和CSNS的效用。該項目將建立一個功能材料的樣品同位素標記平台，開發基本中子散射數據分析方案以及培養有經驗的中子用戶。更重要的是，它將向潛在的香港用戶展示CSNS的能力，促進充滿活力的香港中子散射用戶群的發展。