物理材料发明专利
光学显微镜可以观察肉眼看不见的生物细胞。电子显微镜的发明使人们进一步看到了细胞的内部结构。随着科技的进步，第一台扫描隧道显微镜(STM)问世，标志着人类进入了在真实空间直接观察和操纵原子的时代，打开了科学研究的另一扇门。
几十年来，科学家们在这一领域一直处于领先地位，为扫描隧道显微镜的成熟、多样化、分工和专业化发展做出了贡献。今天，人们可以借助扫描探针显微镜观察、探测和操纵凝聚态物理、物理电子学、生物学、电化学甚至航空领域的微观世界。
各种极端条件下扫描探针显微镜的发展一直是科学家们研究的重点。在超高真空、低温、强磁场等极端条件下，许多材料表现出一些非常奇特的物理性质，如超导、量子霍尔效应、量子相变等。因此，建造一种能够在极端条件下工作的扫描探针显微镜成为了世界上许多研究者的目标。由于有太多新奇的物理现象可以在强磁场下用扫描探针显微镜表征，中国科大教授、中科院合肥物质科学研究院强磁场中心研究员卢钦谷多年来一直在该方向攻关，并与团队成员一起取得了多项世界领先的科研成果。
物理学的美在于它的普遍性。作为一门以科学实验为基础的学科，它通过不同的物理现象总结实验规律，发现科学奥秘，产生了一系列具有普遍意义的科研成果。
出身科学世家的陆青铀，在父亲母亲高校毕业后，几十年来一直深耕物理、化学等研究领域。受国内浓厚科研氛围的影响，陆轻铀和妹妹陆轻铱都走上了科研之路，都在努力做出更多的科研成果。
一直以来，美国的科技公司都处于世界领先地位，技术管理非常先进。在还是学生的时候，陆琴谷就为自己的人生做了一个规划:希望拿到博士学位后，在美国的科技公司工作五年，了解美国的高科技公司是如何运营管理的，技术是如何发展的，如何产业化的，然后提高产品的经济效益，然后回国从事科研和成果转化。
2000年，卢清铀开始担任美国赛普拉斯半导体公司的技术总监，他是仅有的两个拥有O-1杰出人才签证的人之一。在公司“努力工作，尽情玩耍”的科研宗旨的影响下，卢琴谷和研究团队的成员在工作中从未懈怠。在他看来，尤其是对于顶尖科研技术和科研产品的开发，世界上很多领先于自己的科研成果都会在毫秒间诞生。所以搞科研，要有忧患意识，要有不断努力、不断创新的意识。陆轻铀在美国赛普拉斯半导体公司工作期间，主要从事VLSI技术的开发，并于2004年成为当时最先进的90 nm项目负责人。在他的带领下，研究团队通过不断的研究，成功开发出世界上第一款72兆比特的QDR-SRAM芯片产品，在业界引起巨大反响。
科学研究是基于国家的需要，这是鲁轻铀研究的初衷。“当我在国外学习的时候，我决定我必须回到中国。这是毫无疑问的。”卢轻铀着说道。在他眼里，把科研成果播种在祖国的土地上最有意义。
在国外从事多年科研工作后，陆轻铀拒绝了公司开出的高薪聘请，毅然回国，于2005年成为中国科学技术大学国家微尺度研究中心教授。来到这个平台后，他结合以往的研究基础，集中研究在各种极端条件(氦3极低温和稀释制冷机)和恶劣条件(水冷磁体和混合磁体超强磁场)下独立研制的扫描隧道显微镜、磁性显微镜和原子力显微镜，并将其应用于凝聚态物理、纳米材料和生物分子以及活性溶液中化学过程的成像研究，取得了一系列创新性科研成果。
追根溯源，其实早在20世纪80年代初，IBM苏黎士实验室的G·宁滨和H·罗勒就发明了扫描隧道显微镜(STM)，分辨率为0.1 nm。随着STM的诞生，人类第一次在真实空间中观测到了单个原子，并且可以在超高真空和超低温的条件下操纵原子。在扫描隧道显微镜的基础上，研究人员发展了原子力显微镜、磁力显微镜、近场光学显微镜等。这些显微镜统称为扫描探针显微镜。因为它们都依赖于非常锋利的针尖来扫描所研究物质的表面，以检测所收集的针尖和样品之间的不同量的相互作用，从而获得样品表面的高空间分辨率形态学图像以及相关的电学、光学和化学特征。比如扫描隧道显微镜检测隧道电流，原子力显微镜检测原子之间的相互作用。
“但它们都有缺点:特别怕震动。我们希望制造出性能更好的显微镜，力争在各种恶劣条件下获得原子级别的灵敏准确测量。”卢轻铀着说道。极低温度极高磁场下存在各种氦循环或水循环，导致其整个环境振动严重。而扫描隧道显微镜对振动、声音等哪怕是微弱的干扰也很敏感，因此对隔音、减振装置提出了很高的要求，以保证一个“准静态”的成像环境。“在这种情况下，我们必须尽力使我们研制的显微镜更加抗振，即使在极其恶劣的条件下，我们仍然可以观察到高清的原子分辨率图像，这样才能形成我们独特的技术优势。”他说。
通常情况下，如果科学家想要获得强磁场环境，他们会选择将超导材料制成线圈，然后浸泡在液氦中，材料将处于零电阻的超导状态。这种状态下会通过大电流产生强磁场，不会发热。但是这种超导磁场有一个重要的缺点，就是磁场不够强，一般达到20特斯拉或者稍高一点就会失控，无法增大。
在这种情况下，科学家一般会选择将铜做成非常刚性的线圈，从而获得30特斯拉以上的超强磁场，但是这种铜线圈需要特别大的电流才能产生超强磁场。与超导材料不同的是，这种线圈的电阻为零，会产生巨大的热量，所以需要用强大的高压水流来冷却，会带来巨大的震动。在如此恶劣的条件下，世界上没有人能把任何一台原子分辨率的显微镜放进去观察。
鲁轻铀团队长期致力于强震动、气液反应环境等恶劣条件下的原子分辨率成像，最终在“水冷强磁体超恶劣条件”和“反应溶液恶劣条件”下实现了高分辨率原子分辨率成像。通过多年研究，他们自主研发了国际首台水冷磁体超强磁场原子分辨率STM，获得了创纪录的27T超强磁场下的原子分辨率图像。在此基础上，他们还自主研发了世界上第一台混合磁体超强磁场原子分辨率STM，并在30T以上的创纪录超强磁场下获得了原子分辨率图像。相关研究处于国际领先地位。
此外，鲁轻铀团队还将原子分辨率STM放在一些活性或化学溶液中观察这种状态下的原子分辨率图像，突破了以往的研究瓶颈，获得了清晰稳定的原子分辨率图像，并发表了相关文章。
在商业上，现有的低温强磁场扫描隧道显微镜设备大多建立在湿式超导磁体上，振动和声音干扰微弱，其弊端也逐渐显现:设备高度依赖液氦的供应，液氦供应日益紧张，运行成本不断增加，甚至远远超过磁体本身的成本；此外，重要样品的扫描隧道显微镜(STM)光谱往往需要连续稳定测量数天甚至数周，而湿超导体通常很难一次性维持这么长时间。目前的趋势是依靠液氦降温的湿式超导磁体逐渐转向使用氦循环制冷机(不需要补充液氦或氦的封闭系统)的干式超导磁体，并在多种测试方法(运输测试、核磁共振、样品生长等)中得到应用。)，但在扫描隧道显微镜的应用领域还是空白，主要是因为干式超导磁体工作时会产生超振动和声学噪声。
在此背景下，鲁轻铀课题组经过不断研究，成功研制出世界上第一台适用于干式超导磁体的插入式原子分辨率扫描隧道显微镜。相关研究成果发表在显微镜领域的顶级期刊《超微显微镜学》上。之后，他们通过建立“合肥中科威力科技有限公司(www。CASmF.com)”来推进市场化进程。目前已有多套产品通过客户验收，运行效果良好。
陆轻铀团队的科研探索之路从未停止。2017，陆轻铀开始担任国家重点研发计划“基于加速器光源的高通质量性质和结构的原位表征”首席科学家。在这个项目中，他们将扫描探针显微镜与同步辐射加速器的先进光源和强磁场相结合，将光学显微镜的分辨率从微米级提高到纳米级，使其能够在低温和强磁场环境下调控材料和观察磁畴结构。这种研究目前国际上没有先例，成果诞生后将创造世界领先的科研成果。如今，这个项目正在稳步推进。
创新是科学家的使命。在卢钦谷看来，创新是一种习惯。一切都要独立完成，而不是买来的。以此作为自己的研究潜意识，不断提高自己的研究方法和水平，通过不断的创新探索，会有更多自主创新的科研成果。
一直以来，鲁轻铀团队都在做国际领先的仪器。在他看来，商业仪器是批量生产的，很难将创造性的科研思想融入其中，也无法保证每个部件的优秀。但是，自研设备的每一个部件都可以精挑细选，一些别出心裁的想法都能及时实现。
在多年的科研创新道路上，陆轻铀已获得30多项国家发明专利授权；在Science、Nature Materials、Nature Communications、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Nano Letters、eLife等高影响力期刊发表论文。
在优秀科研成果的基础上，卢青铀还入选了2005年教育部新世纪杰出人才、2010年中国科学院重点技术人才、2015年南京市科技创业领军人才。2018至今任美国著名科学仪器期刊《科学仪器评论》副主编；2017年获中国科学院优秀科技成果奖，2019年获安徽省科学技术一等奖，2020年获安徽省政府津贴。这些都是对他多年创新和坚持不懈的肯定和鼓励。
育人为学，兢兢业业。作为新时代科研生的领军人物，卢青铀也希望自己的学生能够在科研兴趣的驱动下，不断深化自己的研究领域。他相信，只要新一代的科研生能够把自己的科研技术打磨得更加扎实，他们在任何领域都会大放异彩。
实用科学研究，不问问题。对于未来的科学发展规划，鲁轻铀还将从事极端条件下工作的扫描探针显微镜的研发，同时寻求更多高校与企业的产学研合作，从而发现一些更先进的仪器原理。面对未来科研领域的更多可能，他坚信，在各种极端条件下的扫描探针显微镜研发中，他和他的研究团队一定会做出更多世界领先的科研成果，踏着中国研究员的脚步在这一领域落地。
卢庆铀，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心教授，中国科学院强磁场中心研究员。主要从事各种极端恶劣条件下扫描隧道显微镜(STM)、磁性显微镜(MFM)、原子力显微镜(AFM)的自主研发，应用于凝聚态物理、纳米材料、生物分子、活性溶液中化学过程的多学科成像研究。
从事科研多年，授权30多项国家发明专利。以第一或通讯作者身份在《科学》、《自然材料》、《自然通讯》等高影响力期刊发表论文。2017成为国家重点R&D计划项目负责人；2018至今任国际知名科学仪器期刊《科学仪器评论》副主编；2017获中国科学院优秀科技成果奖；2019获安徽省科学技术奖特等奖(第一届)。