原子

“现有技术虽已实现多原子人工结构的构筑，例如在金属基底上构筑Cl、CO、P、Fe、In等结构，但实验可精准构筑的材料种类少，难以构筑复杂和异质的人工原子结构。

步入19世纪，近代原子论诞生，随着新技术不断问世，人类从认识原子结构走到了控制原子的技术前沿。

冷原子系统的核心优势在于哈密顿量的可工程化，研究者能够精确控制阱的形状、相互作用强度，以及子系统之间的耦合。

通过冷原子系统，物理学家在原则上可同时测量多个候选时钟构造，直接比较它们之间的偏差。

当原子穿越停滞、不发生熵交换时，熵时间几乎停止不动。

随着势垒逐渐抬高，原子穿越的难度增加，熵交换变少，熵时间也走得越来越慢。

借助扫描隧道显微镜（STM），他与团队在单原子的移动与组装方面取得多项进展。

如今，科学家得以精准移动、排布原子，从而把材料已有的性能发挥到极致，甚至做出自然界不存在的高性能材料，原子水平的制造业已上升为国家重大需求。

20世纪90年代起，高鸿钧就开始探索单原子操控技术。

除了对原子操控、材料制造技术的探索与升级，赵纪军呼吁把握AI浪潮，及时开发针对原子制造的数据库，支撑设计仿真软件和AI模型的开发。

“严格地说，只有当真正实现了从原子尺度理解、操控和创新物质，并带来产品性能的颠覆性提升，才能被界定为原子制造。

”宋志棠介绍，PCM依托原子尺度的结构相变，属于原子级制造范畴。

高鸿钧同时指出，尽管现有技术已实现了原子成像和高电子能量分辨的测量，但在原位表征方面，单原子尺度上单电子、单自旋、阿秒层次的物理性质精准测量和研究尚待突破；

在本次香山科学会议上，与会专家首先就二者的区别达成共识：“原子制造”以功能为导向，指的是直接操控原子及原子基元的精准构筑过程，包括二维材料外延、单原子迁移等技术。

平时我们常说的“气压”，其实是由无数气体原子、分子叠加出来的。

“原子制造已成为变革性制造的范式。

“原子级制造”则偏向工程化产业应用，重在达到原子级精度的加工、表征与控制手段，属于原子制造的重要技术路径和组成部分。

“因此，与原子级制造相比，原子制造是涵盖精度、性质与功能的更广义概念。

例如，高鸿钧开创了基于“折纸术”的原子制造技术，应用扫描探针可在原子级尺度精准和反复折叠石墨烯纳米岛。

基于此，他指出一条原子制造的全链条布局：单原子操纵、原子层材料构筑、单原子测控，再到超高真空原子刻蚀与图案化器件制备。

对于此类涉及原子层面的制造技术，学界目前有两种描述：“原子制造”和“原子级制造”。

赵纪军补充道，原子制造更具探索性、颠覆性。

当下，原子制造仍面临诸多挑战，与会专家就未来重点攻克方向开展讨论。

对于原子制造的功能突破，方忠表示，从微纳尺度到原子，制造体系正从经典物理走向全量子物理，器件从经典输运转向弹道输运等量子行为，必须更多依托量子效应实现功能突破，而非简单追求精度提升。

他介绍，团簇这种人工分子突破了自然状态的化学空间，能获得更多特殊物态，例如亚稳态、过渡态和非平衡态，是原子制造实现按需创制新物质的核心构筑基元。

这些“自下而上”的自组装技术，展现了原子制造精准操纵的特点。

“原子制造”与“原子级制造”

香山科学会议聚焦原子制造前沿

以光学芯片的制造为例，北京大学物理学院教授刘开辉介绍道，二维晶体光学芯片被视为突破能耗与带宽瓶颈的重要技术，然而，二维晶体的厚度极薄，其原子级的厚度使光与物质作用长度过短，会大大降低光转换效率。

这么做的好处是，只要熵和原子云位置在短时间内的变化方向一致，τ就随之增加，且不会发生回退，时间的箭头始终指向一个方向。

随着势垒逐渐抬高，原子穿越的难度增加，熵交换变少，熵时间也走得越来越慢。

冷原子系统的核心优势在于哈密顿量的可工程化，研究者能够精确控制阱的形状、相互作用强度，以及子系统之间的耦合。

透过精准记录这些伽玛射线，研究人员得以直接观察维系原子核内部的基本作用力。

以光学芯片的制造为例，北京大学物理学院教授刘开辉介绍道，二维晶体光学芯片被视为突破能耗与带宽瓶颈的重要技术，然而，二维晶体的厚度极薄，其原子级的厚度使光与物质作用长度过短，会大大降低光转换效率。