揭秘！西湖大学“学术环”守护娇贵的冷冻电镜的秘密

近日，西湖大学主校区云谷校区全面开工。云谷校区的标志性设计“学术环”成为频频现身各大媒体的关键词：

只要俯瞰整座校园，可见一条环形水系和12座桥梁打造出一幅人水和谐的景观。水环之内为学术环，主要承担着西湖大学大部分教学、科研及交流功能。水环之外为生活环，集中了餐饮、住宿、生活、管理等功能，为西湖大学师生提供了学习科研之外的社交和休闲空间。

很多人说，看起来很漂亮，也很有意义。

但仅仅只是这样吗？

西湖大学是一座很特别的学校，高起点、小而精、研究型。这样的定位，决定了学校的建设，首先要为“研究型”服务。或者说，首先要为科学家服务。

科学家们需要什么？

当你关注小河两边的风景时，他们在测算河有多宽、有多深；

当你感叹学术环的精巧设计时，他们在翻看图纸，要求改变地下室位置；

当你赞叹大落地玻璃的敞亮时，他们却坚决要求把一些屋子的窗户封掉；

事实上，现在的“学术环”，表面看起来和德国设计师最初给的样子差不多；“里子”却已经改了上百遍。

为什么要这样改？科学家们到底想要一个什么样的校园？

弯弯绕的小河

不仅好看还可以隔振

“学术环”周边这条蜿蜒的小河，其实不算小，最窄的地方15米，最宽的地方25米，平均深度约3米。它在校园里绕出一个圈，这个圈直径666米，建筑面积21万平方米，“学术环”就在河中央，像一个小小的湖心岛。

很漂亮是不是？但在科学家眼里，它不仅仅是漂亮，更是一条“天然隔振带”。

根据云谷校区的设计方案，西湖大学今后的教学、科研活动和精密仪器，都布置在“学术环”里。越是高精尖仪器，对防振要求越高。有振动，就会影响精准度，出现偏差，就可能会让研究功亏一篑。

生活中，这样的振动源很多。比如说地铁，马路上经过的轿车、公交车、大卡车等等。有的一闪而过，比如轿车引起的振动；有的是真正的“隐形杀手”，比如地铁带来的振动。

西湖大学设备资产部负责人张志强来自北京，近些年一直与地铁运行产生的振动特别是低频振动“打交道”。曾经动用数十台振动测量仪器，在学校、地铁周边密集布设监测点位，24小时监测。监测结果表明：地铁运行时产生的振动对高精密仪器正常运行有严重影响。同时，地铁运行的地下隧道具有“空腔效应”，一定程度上还增大了“振动”。

大家都知道，振动在不同的介质中传导不同。水能有效降低振动的影响。张志强他们在监测过程中，进一步验证了湖泊中央的岛屿，在同等条件下，“振感”显著降低。

看到“学术环”周边的“水环”设计，张志强直呼：“巧了！”原本只是为了景观设计好看的小河，摇身一变成为了一道天然屏障，有效降低振动影响，成为各大实验室的“守护者”。

冷冻电镜最“娇贵”

光靠一条河隔振还不够

听上去，可能有人会觉得，这会不会太小题大做了？

一点也不。张志强说，当初北京开通地铁后，因为振动影响，一些高校和科研院所的高精度、高灵敏实验，不得不安排在深夜地铁停运后。

为此，一些途径高精密仪器集中区域的地铁，在地铁轨道上安装减振隔振设施，但代价很大，每公里造价是“天文数字”。

还有一些科研院所和高校实验室，被迫“举家搬迁”，国内外都有发生。搬迁会影响很多高精密仪器设备的精确度和灵敏度，导致这些仪器设备从“高精尖”变成了“中低端”。

“事实上，对精度要求高的仪器设备，光靠一条小河‘防护’还远远不够”，西湖大学科研设施与公共仪器中心负责人王永疆说。

比如冷冻电镜。它可以拍摄样品在低温情况下的高分辨率图像，然后利用算法重构大分子的三维结构。

还有微纳加工设备和工艺。通常要在如拇指大小的芯片上进行微米和纳米量级的优化设计、加工和组装，精度常常是一根头发丝的几十万分之一。可以想见，稍有“风吹草动”，那就是真正的“失之毫厘，谬以千里”。

为了达到最好的防振效果，西湖大学对地上、地下空间重新布局，这几个实验室的地下，需要全部是实体。实体是什么概念？就是把下方原本的土挖掉，换成混凝土浇筑，让地下更结实。就好比，这些实验室都是建在了“巨大水泥柱”上，地基稳当，振动的影响就减弱了。

所以说，一所研究型大学的科研基础设施建造，不是盖房子那么简单。

防磁、控温、超净、避光

实验室还有这些要求

故事说到这里，还没有结束。

西湖大学虽然成立时间不长，却已经招纳了近百名科学家，他们每个人都有一个独立实验室，未来总计将达到300个。

这些实验室除了减振、隔振，还有各种“五花八门”的专业要求。

有的实验室需要防止电磁干扰。就好比你正看着电视，突然画面上有了一个条纹，那就是电磁干扰。怎么解决问题？这个实验室的上下左右，都要用磁屏蔽材料围起来，将电磁信号隔断，来保持设备的稳定性和精准度。必要时，甚至连窗户都要封掉进行屏蔽。

有的实验室需要“超净间”，就是超级干净的那种。干净到什么程度？如百级洁净间，每立方米空气内含有直径大于或等于0.1微米的颗粒数不能大于100个；实验室要层层分区，加装特殊的过滤和通风装置，人走进去不仅要穿无尘服，还要经过一个风淋装置，“吹掉”随身携带的尘埃，确保室内洁净。

生物实验需要用很多超低温冰箱如-84℃的冰箱，用来存放标本。这样的实验室对于电的需求很大，一不能用普通线路；二必须实行温控。十几台超低温冰箱放在一起，散热非常厉害，得再购买一批大功率空调，帮这个房间降温。

还有一些理学、工学实验室，一台仪器重达几百公斤，对楼板的荷载要求就很高，它们的实验室楼板就要增加强度和承载力。

所以，西湖大学的每一位科学家到岗后，学校都会先发给他一份调研，列出实验室的要求清单，然后按照他的需求“量身定制”。每一间屋子都需要先设计出大概的方案，包括水、电、气、暖、工艺流程等，之后再出深化设计方案，最后形成施工图纸。一个实验室的建造，七八个部门、十几个人坐下来讨论是常事。“难、复杂、专业”，几乎每一个参与设计和建设的人都这样“抱怨”过。

但再难也得做，一丝不苟地做。以教学和科研为中心，在西湖大学并不是一句空话。就像开工仪式上，上海建工代表戴标兵说的那样，这不是为了完成一个合同、一个标段、一个建筑，而是要打造精品工程。怎么让学校的空间满足科学家们的需求，进而激发他们的创造力，这才是设计师和建造者们最大的梦想与挑战。

【浙江新闻+】

关于云谷校区的设计理念

一所大学的建设和规划，一定离不开对教育的思考。

西湖大学云谷校区采用以教学、科研为中心，生活、运动相围绕的“同心圆”布局，用一条环形水系和12座桥梁，实现自然环、学术环、生活环的有机融合。预计校区将于2021年底建成。

最具匠心的是“学术环”主轴C形廊道的设计，这里打造了学校四大科研公共平台，各学院可以共享；每个楼层都设计了很多可供交流的区域，让不同学科的老师和学生们，每天在这里不停地“偶遇”，进而自然地进行沟通、碰撞与合作。

协同、一致、跨学科、合作、求知，注重跨学科的合作和交流。这充分体现了以施一公校长为代表的科学家对西湖大学校园建设的顶层设计理念。

这是一个C形的半圆环，连接三个学院，外面环绕着一条弯弯曲曲的小河。从空中俯瞰，它像一个细胞，寓意生命的开始；三个学院通过“C形”连廊串接，又方便跨学科的交叉融合，体现了学校的办学理念。

参考资源：浙江新闻

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