尽精微方能致广大： 突破极低温条件下的纳米级控制技术

大家好，我是丛君状，来自多场低温科技（北京）有限公司。

今天站在这里，看着你们青春洋溢的脸庞，恍惚间像看到了十年前的自己——那时我刚走出实验室，手里攥着大量的实验数据，心里却揣着对未来的迷茫。多场科技是一个从实验室里“长”出来的年轻团队，今天想和大家聊聊我们这群普通人如何用双手“干”出一条路的故事。

我们团队成立于2016年底，从最初的2个人到如今的120多人，从每年靠接零散订单勉强维生，到成长为拥有近20名全职博士、掌握核心技术的科技企业，我们走过的每一步，都是被现实推着向前“干”出来的。我们只干了一件很具体的事情：最极端的环境下，提供纳米级运动的解决方案。

PPT中的这张照片里是我和合伙人在博士期间的样子，那时我们整天泡在物理实验室里，与各种精密仪器打交道，现在想想，那些和设备较劲的日子，其实是在偷偷攒“手艺”。

我们团队究竟是怎么成立的呢？其实原因简单又稍显狼狈。2016年毕业季，我们和很多同学一样陷入了迷茫——做实验物理的博士，似乎总在实验室和论文之间徘徊，而我们偏偏是那批“没出好成果”的学生。

读博五年，我们大部分时间都在搭建各种各样的、五花八门的实验设备。为什么要自己搭设备呢？主要是我们有些实验太前沿了，没有成熟的商业设备可以用，只能自己动手来搞。这个习惯其实在实验物理这个方向还是挺常见的。但搭建设备这件事，既难发论文，又难对接产业，毕业时虽然有一些实验室里的本事，但是完全不知道这些本领怎么养活自己。

2016年底，一个偶然的机会降临了——圈子里一位老师需要一套定制化实验方案，问我能不能来工作一两个月。我当时就问：“一个人够不够？这里还有一群小伙伴。”就这样，我们接下了第一单生意。

现在回头看，正是这段被现实逼着往前挪的经历，埋下了创业的种子。我们这群正在谋划人生未来的博士生，不约而同地想到：既然市场上没有能满足我们研究需求的设备，那是不是有更多科研人员也面临同样的困境？我们会不会有机会靠这门“手艺”活下去？

事实证明，定制化的实验室解决方案这个市场方向是对的，那一年，我们靠着接类似的定制化订单，真正实现养活了自己。

很多人后来问我们，是不是一开始就立志要打破高端科研仪器的国外垄断？说实话，那时的想法特别单纯——就是想让手里的本事有用武之地。后来我们常跟团队里的年轻人聊起创业的起点，头一条就是当年还得有点“傻劲儿”，专心做事，不想太多。但正是这种“生存式创新”，让我们在不知不觉中走上了一条实干之路。

极端环境下的纳米级运动控制这个产品方向是怎么开始的呢？说来简单：我们一个定制化的实验设备上需要用到这个产品，打听了一圈，全世界就一家德国公司能做，但是我们买不起。

当时我们已经有四、五个全职博士了，我们几个人就凑在一起合计：“要不我们自己试试？”你们知道的，我们最不缺的就是动手能力。

现在想想，当时的想法确实有点“离谱”，那家德国公司在这个领域深耕了十五、六年，技术壁垒高到让很多同行望而却步。而我们，一群刚毕业的博士，既没资金又没资源，凭什么和人家竞争？

今天，如果我们把这个事情拿去问投资人，问技术专家，几乎没有人会相信我们几个刚毕业的学生凑在一起能把这个事情干成。但事实是，我们还真就成功了。那段时间，我们几乎全身心地扎进实验室里，经过无数次的实验改进，反复调整参数，最后我们大概只花了四、五个月的时间就把样机做了。用这么短的时间研发出一个国内没有的设备，这个时间几乎是不可思议的，但是最终数据显示我们的第一版样机性能比德国同类产品还要高出50%。

后来常有人问我们成功的秘诀，其实哪有什么秘诀？胜利不会凭空出现，增强自身能力是关键。就是一个数据一个数据地试，一个零件一个零件地磨。说到底，“干”的意义就在这儿——不空想，不空谈，就盯着眼前的事一点点往前挪。社会主义的进步，就是无数人凭着这股子劲儿，把一个个“不可能”变成“可能”，把一句句“我试试”变成“我做成了”吗？我们这群人，不过是在自己的小角落里，实实在在地干了点力所能及的事而已。

但初试成功的喜悦很快被现实泼了冷水：我们低估了研发烧钱的速度。

就在我们快撑不住的时候，国内一家顶尖课题组找上门，他们需要在极端环境下搭建纳米级运动机械手，考察了所有进口方案都不满意，主要是动力性能不达标。当他们看到我们的样机数据时，当即决定采购。这笔订单不仅让我们活了下来，更让我们确信：我们靠自己的智慧，完全能做出世界一流的技术。这就是我们纳米级运动控制方向的起步过程。

我们要做的压电纳米马达，原理说起来不复杂——利用压电材料“通电形变”的特性，通过惯性原理实现纳米级步进运动。但原理易懂，实践却难如登天。

最大的挑战来自极端环境：低温下，压电材料的性能会衰减到室温的1/5，再加上不同材料的膨胀系数差异，低温装配失配会让性能再降一个数量级。这意味着，要让马达在4K（零下269摄氏度）的极低温环境下正常工作，我们必须在室温下预留10倍的性能余量，换一句话说低温能动的马达其实会困难10倍。

科学上总是说，找到正确的问题，和解决这个问题一样重要。我们面临的真正挑战其实既不是压电部分，也不是马达部分，而是一个看似很粗显的问题，摩擦力。

我们知道摩擦力是一个初中物理水平的概念。物体表面是起伏不定的，所以摩擦其实就是这些表面起伏的相互阻碍。这里我们要有一个尺度的问题，我们知道机械加工的粗糙度在微米级别，也就是1000纳米的水平。也就是说如果我们在50-100微米的尺度上看，这时候其实每个地方的起伏是差不多的，因为它是一个平均效果，所以会是一个稳定的摩擦力，这个物理图像在日常生活中是没有问题的。

但关键是当我们做一个马达要求在纳米级尺度上移动的时候，问题就来了，我们一步只走几个纳米，也就是说对着一个1000nm的起伏，我们这一步别说跨过多少沟壑，只是在山根下徘徊而已。我们熟悉的摩擦力模型，其实失效了。这样问题来了，在纳米尺度下来看，到底什么是摩擦力，到底发生了什么。

在纳米尺度下，摩擦力不再是宏观经验里“两个粗糙面相互咬合”的简单图景，而是一场由原子-分子间作用力主导的“量子拔河”。通俗来说，“摩擦力”变成了一根根肉眼看不见的小弹簧——也就是两个表面之间成千上万条原子级“小钩子”。马达每走一步只挪动几个纳米，相当于在这些“小钩子”上轻轻扯一下。我们熟悉的“顺滑滑动”变成了“一卡一冲”的抖动，这就是纳米尺度的摩擦力。为驯服这匹“量子野兽”，我们设计了一套“原子级界面重构”方案，通过表面晶格化、电场退钉扎、声子冷却这三步，4 K极低温下的纳米马达终于能稳稳当当地“一步一纳米”，原来困扰我们的“摩擦力”被转化为可编程的晶格势能阶梯。这套“极低温-原子级-可控摩擦”平台已集成到多场低温科技最新发布的马达模组中，成为全球首颗在 4 K 环境下实现纳米级闭环控制的商用低温马达，为量子芯片精准操控提供前所未有的纳米级“冷手术刀”。

可能有同学会问，你们这压电纳米运动技术，到底能为国家科研做些什么？

在微纳结构显微成像领域，我们的设备让科研人员能更清晰地观察到生物细胞的纳米级运动，为疾病研究提供了新工具；在量子点研究中，我们的低温高压运动平台，支持客户在4K环境下施加超高压强，观察量子发光特性。我们的使用场景还有很多，PPT上这张图可以看见，包括MEMS微纳传感、精密光学、精密仪器、半导体封装、航天航空，核工业和工业自动化等众多领域，我们的技术正在成为国产替代的关键一环。简单而言，只要你想要高精度纳米级运动，那你就需要我们。

攻坚克难的故事，在我们团队还有很多。

现在，我们团队里的年轻人常说，他们赶上了好时代。国家对科技创新的重视，为中小企业提供的支持政策，让我们这样的技术型团队能心无旁骛地搞研发。但我们也清醒地知道，科技自立自强的道路还很长，极端环境纳米运动控制只是众多“卡脖子”领域中的一个，前面还有无数座山等着我们爬。

十年时间，多场科技成长为拥有核心技术的科技企业，靠的是什么？有运气，有坚持，但更多的是“干”字当头的信念。从接第一单定制化订单时的手忙脚乱，到买不起进口设备自己成功“手搓”，再到如今能为国家重大科研项目提供核心设备——每一步都印证着“社会主义是干出来的 ”这一深刻道理。

多场科技的故事，只是新时代中国科技创新的一个缩影。习近平总书记说：“新时代是奋斗者的时代。”奋斗本身就是一种幸福。这种幸福，不是拿到多少订单、赚了多少钱，而是看到自己做的设备能帮助科研人员突破瓶颈，是实验室里，团队成员为了一个技术细节争论不休，最后笑着拍对方肩膀说“就按你说的试”。

同学们，你们现在也会迷茫，担心研究的课题太冷门，选择的专业太小众，未来没前途。但我想告诉你们，事实恰恰相反——科技创新、产业创新的蓬勃生机，就藏在无数个“小而美”的实干里。

在奋斗这条路上，年轻人的分量从来不可替代。今天的中国，对关键技术自主可控的迫切需求，对硬科技底层创新的持续投入，正在为年轻人创新创业提供最好的土壤，还有无数像我们一样的团队在前面探路，你们根本不用害怕孤单。多场团队正是从高校走出来的一群青年，我们深知年轻人的潜力。在这里，我想向所有怀揣梦想的同学发出邀请：如果你愿意在最前沿的技术探索里摸爬滚打，如果你对我们做的事情充满好奇，都欢迎加入我们的团队，我们一起把事干成。