项目团队成员正在操控制造“纳米标尺”的焦点装置

在以集成电路为代表的先进纳米制造工业中，，，，，质料与器件的尺寸、间距、夹角等，，，，，早已进入纳米标准。。对制造者而言，，，，，能否把这些极其细微的结构测准，，，，，直接关系到后续工艺能否顺遂推进，，，，，产品质量是否稳固可靠。。

测得准，，，，，虽然离不开细密的标尺，，，，，可当丈量工具小到纳米、迫近极限，，，，，有什么要领来确保“尺子”的精度
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由同济大学牵头完成的“量子化光晶格常数的纳米计量要害手艺及集成电路应用”项目，，，，，知足了这一迫切需求。。通过20多年攻关，，，，，团队巧妙使用了原子量子跃迁的稳固特征，，，，，打造出皮米准确度的细密“标尺”，，，，，制造出一系列纳米级长度和角度国家标准物质，，，，，为集成电路等先进纳米制造的生长提供了有力支持。。7月8日，，，，，该项目荣获2025年度国家科技前进奖一等奖。。

锚定自然常数，，，，，“长”出细密刻度

尺子的精度在于刻度，，，，，古板尺子的刻线往往靠人工划线或机械加工形成。。当丈量标准进入纳米级，，，，，哪怕极细小的加工误差、情形扰动，，，，，都可能影响刻线的精度。。

由同济大学牵头，，，，，联合上海御微半导体手艺有限公司、中国计量科学研究院、桂林电子科技大学、上海市计量测试手艺研究院组成的团队，，，，，探索出一条有别于古板“造尺”手艺的立异蹊径。。简朴说，，，，，就是借助量子的物理纪律，，，，，让原子在光场指导下“排队”，，，，，倾轧间距高度一致的纳米刻度。。

项目团队以铬原子量子跃迁波长（一个物理常数）为锚点，，，，，使用光频梳将两束激光的波长锁定，，，，，让它们相向而行。。当光束在空间中交汇叠加，，，，，自然就形成了一列周期恒定的驻波——某种意义上，，，，，就像一排“斑马线”，，，，，这就是该项手艺的要害词“量子化光晶格”。。

基于量子化光晶格常数的纳米标尺高精度制造手艺示意图

凭证物理学原理，，，，，量子化光晶格的格点周期（也就是“斑马线”条纹间距），，，，，恰恰即是激光波长的一半。。由于激光的波长已被“锚定”为铬原子量子化跃迁的波长，，，，，因此研究团队相当于用光造出了一副细密“模板”。。

有了模板，，，，，“刻线”就有了依据——让被激光横向冷却、变得“清静”的铬原子穿过光晶格，，，，，经由光场指导，，，，，原子就能按“模板”的设计，，，，，在基底质料上沉积成为一排排整齐、规则的纳米刻线。。由于这些刻度是按自然常数“长”出来的，，，，，能阻止机械磨损等导致的漂移、误差，，，，，具备极高的精准度和一致性。。

贴近工业需求，，，，，形成底层支持

关于先进制造而言，，，，，立异的要害是能连系场景需求，，，，，让手艺一直落地，，，，，进入工业现场。。

基于“量子化光晶格”的思绪和方案，，，，，项目团队协力立异，，，，，研发了响应的超稳制造手艺和装置，，，，，从而将手艺原理“物化”为真正的纳米标尺。。他们研发的系列光栅已获批5项国家一级标准物质，，，，，实测显示，，，，，其平均周期三年稳固性、样品间一致性均抵达“皮米”级，，，，，而1皮米仅为1微米的百万分之一，，，，，甚至远远小于原子的巨细。。不但云云，，，，，他们还在海内首次建设了纳米标准下的“角度”标准物质。。

值得一提的是，，，，，由于这把“纳米标尺”自己就具备复现“米”界说的功效，，，，，可阻止古板计量由于“接力标定”而导致误差层层累积，，，，，可在工业现场一步校准、直接溯源，，，，，很是适用于“扁平化、嵌入式、小型化”的应用场景。。

图为基于量子化光晶格常数制造纳米标尺的细密装置。。

现在，，，，，该效果已作为焦点手艺之一，，，，，支持我国乐成研制出首批高端仪器装备计量测评装置。。针对集成电路量检测装备所需晶圆级标准片的制造、定值和应用难题，，，，，项目团队依托这一手艺给出了特色方案，，，，，系列晶圆级标准片获批国家二级标准物质，，，，，在国产集成电路量检测装备企业实现应用，，，，，入选工信部第一批先进适用手艺名单。。

别的，，，，，围绕这把“标尺”，，，，，一个国家级工业计量平台也在逐步形成。。2024年1月，，，，，经国家市场监视治理总局批准，，，，，以同济大学为主体的“国家集成电路微纳检测装备工业计量测试中心（上海）”正式启动筹建，，，，，成为天下集成电路领域首批获批筹建的国家级工业计量测试中心之一。。

测得出，，，，，才华造得出；；测得准，，，，，才华造得精。。目今，，，，，国际计量学界正朝着“计量单位量子化”与“量值转达扁平化”的偏向演进，，，，，这一恰恰站在两大趋势交汇点的计量手艺立异，，，，，有望继续作为焦点底层能力，，，，，支持我国先进制造业在更高水准加入全球竞争。。

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