在量子科技領域，我國科研團隊取得了一項具有里程碑意義的突破——成功研制出閉循環光耦合掃描探針顯微鏡（SPM）系統，為全球量子研究提供了全新的“中國方案”。這一成果不僅解決了長期困擾科研界的“液氦依賴”難題，更在性能上實現了對傳統系統的全面超越，標志著我國在高端科學儀器自主研發領域邁出了關鍵一步。

量子現象的探索往往需要極端條件，而接近絕對零度的極低溫環境是觀測許多顛覆性量子現象的前提。傳統掃描探針顯微鏡依賴液氦制冷，但液氦作為不可再生的稀缺資源，我國儲量僅占全球0.1%，對外依存度長期超過95%。每次實驗需消耗數十升液氦，且設備僅能運行數天，隨后面臨高昂的補液成本和漫長的降溫等待。這種“卡脖子”困境嚴重制約了科研的連續性和深度探索。

為打破這一局面，中科艾科米、中國科學院物理研究所與中國科學技術大學聯合團隊，歷經多年攻關，創新性地提出了“遠端液化”閉循環制冷方案。與傳統將制冷機與顯微鏡緊密集成的“近端制冷”不同，新方案將制冷壓縮機的“冷頭”與顯微鏡主體物理分離，通過高性能絕熱傳輸線將液態氦精準輸送至顯微鏡冷盤，形成完美的閉循環。這一設計從根源上消除了機械振動對顯微鏡的干擾，為系統實現亞原子級穩定性奠定了基礎。

新系統的核心創新在于其光耦合多模態掃描探頭。探頭內集成了兩個由三維壓電納米馬達獨立驅動的非球面透鏡模組，可對入射激光束和收集信號光路進行埃米級精度的動態對準與聚焦，光子收集效率高達22.8%。這一設計使科學家在獲得原子級形貌圖像和掃描隧道譜的同時，能在同一位置、相同極低溫環境下，同步進行高空間分辨的拉曼光譜、光致發光光譜等近場光學測量，真正實現了形貌、電子、光子信息的“三位一體”融合表征。

系統性測試表明，該系統性能卓越：工作溫度可長期穩定在3K以下，最低達2.6K，溫度波動控制在±1毫K以內；關鍵頻段振動噪聲水平小于1皮米，確保了埃米級分辨率成像的穩定性；掃描隧道顯微鏡與非接觸原子力顯微鏡均展現出清晰的原子級分辨率，光耦合模塊更首次在無液氦條件下實現了埃米尺度的近場光學成像。系統可7×24小時不間斷運行數月，徹底終結了科研人員“搶氦氣、等降溫”的被動局面，開啟了“設置好實驗，讓數據自動流淌”的全新科研模式。

這一突破的戰略價值遠超儀器本身。它大幅減少了我國前沿基礎研究對液氦的依賴，為國家戰略科技力量的自主可控筑牢了資源根基。在量子科學領域，它是深入研究高溫超導機理、拓撲量子物態等重大問題的核心工具；在半導體產業，它可對第三代半導體、二維半導體等材料的缺陷、摻雜和界面進行原子級分析，為芯片工藝優化提供直接依據；在量子信息領域，它可精準表征與操控人工量子體系，服務于可擴展量子計算與量子網絡硬件的研制；在新能源領域，它可直接觀測高溫超導帶材、高效熱電材料等的微觀機制，推動從“試錯”到“理性設計”的范式轉變。

該成果的研制得到了國家自然科學基金、國家重大科研儀器研制項目等的大力支持，核心研發、集成測試與示范應用深度依托北京懷柔綜合性國家科學中心的先進平臺。這一“院地合作、產學研用協同創新”模式，不僅推動了懷柔科學城在高端科研儀器裝備領域的創新策源能力，更為我國在新一輪科技革命和產業變革中搶占先機提供了堅實支撐。