中核集团实现丰度超99.99%硅-28同位素自主量产

15日，从中核集团传来消息，我国科学家在稳定同位素富集领域取得关键性突破，首次成功实现丰度超过99.99%的硅-28同位素自主量产，产品关键指标达到国际先进水平。

丰度超过99.99%的硅-28同位素实现自主量产，产品关键指标达国际先进水平。

稳定同位素富集领域关键突破

稳定同位素富集是一项技术密集型工艺。简单来说，它是指从天然元素中，将特定的一种原子质量数（如同位素）的原子分离并提纯出来的过程。此次取得的突破，标志着我国在构建自主可控、协同高效的稳定同位素产业格局方面迈出了实质性步伐。

主体背景与产业意义

作为我国核科技工业的主体，中核集团此次在硅-28同位素量产上的成功，意味着我国在高纯关键材料领域的技术自主能力得到显著增强。这一进展将有效提升相关高科技产业基础材料的供应链安全性。

研究用高丰度硅-28提纯至99.99%以上以降低量子计算噪声

为实现更精确的量子计算，科研人员正致力于提升硅材料中特定同位素的丰度。天然硅中的硅-28在理论上能有效降低量子计算体系中的环境噪声，但其天然丰度仅为92.2%。

特定硅同位素对量子计算的影响截然相反

硅元素存在三种稳定的天然同位素。其中，硅-28因其纯净的特性，被视作降低量子计算环境噪声干扰的理想材料，甚至有“世界上最纯净的硅”之称。与此形成鲜明对比的是，同为稳定同位素的硅-29，却会在量子计算过程中产生显著的干扰效应。

要将干扰降到最低，就必须将硅-28的丰度从天然状态的92.2%提高到99.99%以上。

何为同位素？

同位素指的是质子数相同但中子数不同的同一元素的不同原子。在本素材中，硅-28、硅-29和硅-30即是硅元素的三种不同同位素，它们化学性质相近但原子核质量不同，因此在量子计算这样的物理过程中会表现出迥异的特性。

中核集团核工业理化工程研究院成功提纯硅-28同位素

中核集团核工业理化工程研究院成功实现了硅-28同位素的提纯技术突破。该院院长姜宏民介绍，此项技术为芯片制造领域的量子计算等前沿应用提供了材料支撑。

“提纯硅-28，不是靠物质反应把硅-29变成硅-28，而是像筛豆子一样把三种同位素分离开——硅-28富集到一侧，硅-29和硅-30到另一侧。总量不变，各组分丰度却变了。”姜宏民如此解释技术原理。

分离技术原理与应用前景

此次突破的核心在于同位素分离技术。同位素是指质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子，硅-28、硅-29、硅-30即为硅元素的三种稳定同位素。姜宏民用“筛豆子”的比喻形象描述了物理分离而非化学转化的过程。

除了量子计算，据团队介绍，超高丰度的硅-28在先进制程半导体、高端导航系统以及国家计量基准等尖端领域同样展现出重要的应用潜力。

团队技术积累与产业化推动

完成此项技术突破的，是中核集团核工业理化工程研究院的一支专业团队。该团队在稳定同位素分离领域拥有深厚的技术积累。

• 团队已先后实现了钼、碲、镍等12种元素的稳定同位素生产。
• 累计成功生产的稳定同位素种类达到26种。

此次硅-28的提纯成功，标志着该团队在持续推动稳定同位素分离技术从实验室研发走向工程化与产业化应用方面取得了又一关键进展。