阿伏伽德罗常数是基本物理常数之一，测定该常数既可以复现物质的量单位-摩尔，也可以实现用原子质量重新定义质量的单位-千克，是近年国际计量领域的研究热点。阿伏伽德罗提出假说后两百年来，科学家用各种方法试图准确地测量阿伏伽德罗常数。20世纪初通过观察布朗运动估算了阿伏伽德罗常数6.7(3)×1023 mol-1，后采用油滴实验改进了测量准确度6.064(6) ×1023mol-1。到20 世纪末, 随着单晶硅制备技术的日趋完美和X射线及光干涉测量等技术的发展, 科学家通过单晶硅来测量阿伏伽德罗常数，即Ｘ射线晶体密度摩尔质量法（XRCD）。在该方法中，硅球的质量（msphere）、体积（Vsphere）、单晶胞的体积（Vatom）和硅摩尔质量（M(Si)）需要进行精确测量。然后用下列公式，即可计算出阿伏伽德罗常数。
美国国家标准与技术研究院（NIST）在20世纪70 年代中期, 率先开展复现摩尔的研究工作。随后，其它国家计量院, 如德国联邦物理技术研究院（PTB）、欧洲核测量联合研究中心、意大利计量院（INRiM）、日本计量院（NMIJ）、澳大利亚计量院（NMIA）等也相继开展研究, 并实现了阶段目标：20 世纪80年代, 阿伏伽德罗常数 的测量不确定度达到2×10-6； 20 世纪90年代达到了10-7。考虑到量值溯源体系的延续性，无论采取何种方法重新定义质量的单位-千克，其结果的不确定度都须小于2×10-8。为实现这一目标，2004年国际阿伏伽德罗常数工作组（International Avogadro Coordination, IAC）成立，采用高浓缩同位素硅28制作的硅球开展测量研究工作，并在硅球的各主要参数测量方面取得了长足进展，其中通过同位素稀释多接收电感耦合等离子体质谱技术测量硅摩尔质量取得重要突破。
图：德国联邦物理技术研究院（PTB）的硅球方案装置
中国计量科学研究院（NIM）自2012年开展浓缩硅摩尔质量测量创新研究。针对当时浓缩硅摩尔质量测量方法单一，且不同实验室测量结果尚存在较大差异的国际技术难题，研究建立了高分辨电感耦合等离子体质谱（HR-ICP-MS）测量浓缩硅同位素的基准方法，利用高分辨质谱的分辨能力克服了硅氢等严重质谱干扰，提高了浓缩硅同位素丰度比测量结果的正确度，为实现浓缩硅同位素及其摩尔质量的准确测量提供了一种新的有效测量手段。相关工作已在国际知名学术期刊发表，研究成果得到了国际同行的高度评价。随后完成了由德国PTB组织的浓缩硅-28摩尔质量测量国际比对（CCQM-P160），8个国家计量院参加了该项比对，中国是唯一采用HR-ICP-MS 和多接收电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS）两种技术完成测量的计量院，并获得很好的比对结果（见下列比对结果图，001号是中国NIM），浓缩硅摩尔质量测量的相对标准不确定度达到2×10-9。硅摩尔质量研究成果不仅展示了中国计量院在同位素计量研究方面的技术实力和创新能力，更为重要的是在新一轮国际单位制重新定义中做出了实质性贡献。
图：浓缩硅-28摩尔质量国际比对结果
用阿伏伽德罗常数重新定义摩尔后，物质的量的高精准测量技术成为国家科技能力的重要标志。阿伏伽德罗常数测量中的相关技术体现了国家计量溯源基础能力和水平，已成为当前乃至长期国际计量领域前沿研究中的竞争焦点。故此，一方面，对我们尚未具备的测量能力，如硅球法中晶格常数、表面氧化等重要参数的准确测量溯源技术，亟待加强潜心研究，着力实现跨越提升；另一方面，持续加大对相关新测量技术和新理论探索性研究的投入，为培育和产生原创性成果提供有力保障。