人類來到世界，睜開眼睛看到的第一樣事物，就是光。光是我們認識這個世界的基礎(chǔ)。從紅外、可見光、紫外、軟Ｘ射線、硬Ｘ射線到伽馬射線……每個人、每一天，都在和不同的光打交道。
筑“巢”引鳳，搭建開放共享科研生態(tài)圈
國家大科學(xué)裝置上海光源是上海張江國家科學(xué)中心的“老大哥”。開放8年來，這臺“超級顯微鏡”，以光為媒，持續(xù)升級：上海光源二期擴容工程、軟Ｘ射線自由電子激光用戶裝置與活細胞結(jié)構(gòu)與功能成像平臺去年底開工建設(shè)，Ｘ射線自由電子激光試驗裝置正在出光調(diào)試。在這片科技創(chuàng)新的高地，一個觸及世界前沿的“中國光谷”已然雛形初現(xiàn)。
從“分子照片”時代進入“分子電影”時代
上海光源，是全球頂級中能第三代同步輻射大科學(xué)裝置，外形酷似巨大的“鸚鵡螺”。圓形的“螺殼”內(nèi)，3臺加速器負責“出產(chǎn)”同步輻射光。
無數(shù)電子以近乎光速晝夜不停地高速旋轉(zhuǎn)。每每轉(zhuǎn)彎，就會沿切線方向放射出一束束不同波長的高品質(zhì)同步輻射光，通過光束線最終照射在各個實驗站的樣品上。運用光與物質(zhì)相互作用的科學(xué)原理，科學(xué)家可以在分子和原子尺度上觀察微觀物質(zhì)世界。
“國家重器”要發(fā)揮引領(lǐng)作用，需要持續(xù)創(chuàng)新升級。目前，在鸚鵡螺的隔壁，我國首臺Ｘ射線自由電子激光試驗裝置正在出光調(diào)試。在此基礎(chǔ)上，還將動工建設(shè)軟Ｘ射線自由電子激光用戶裝置，并于2019年正式投入使用。
中科院上海應(yīng)用物理研究所所長趙振堂說，Ｘ射線光源是研究物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其動態(tài)過程的工具，作為第四代光源，Ｘ射線自由電子激光的峰值亮度比第三代同步輻射光源高10億倍；脈沖長度可達到飛秒量級（1秒的1000萬億分之一），比第三代同步輻射光快1000倍；相干性更好。它可以觀測到物質(zhì)內(nèi)部更復(fù)雜或更快的現(xiàn)象與變化規(guī)律。
“形象地說，同步輻射光源能為分子‘拍照片’，而自由電子激光借助其極短的光脈沖則可以給分子‘拍電影’，極大提高了科學(xué)家洞悉物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的能力。”趙振堂介紹，“同步輻射光源＋Ｘ射線自由電子激光”具備更全面的實驗?zāi)芰?，是當前光子科學(xué)平臺發(fā)展的最新動向，全球已有６個類似組合，分別建在德國、美國、日本、韓國、瑞士和意大利。
讓科學(xué)研究從“月光下”走到“日光下”
專家比喻，在上海光源這個大科學(xué)設(shè)施的支持下，我國科學(xué)家已從原來在“月亮光”下看微觀世界，走向在“太陽光”下看微觀世界。這對推動基礎(chǔ)科學(xué)研究、吸引國內(nèi)外一流科研團隊的意義作用巨大。
運行８年來，借助上海光源發(fā)出的光，2014年中國科學(xué)院院士包信和在天然氣直接轉(zhuǎn)化利用研究中取得重大突破，并入選當年的“中國科學(xué)十大進展”。清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院顏寧研究組首次測定了人源葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白的三維晶體結(jié)構(gòu)，中國疾病預(yù)防控制中心高福團隊揭示出禽流感、埃博拉等多種流行病毒感染機制，中科院物理所丁洪課題組發(fā)現(xiàn)了外爾費米子……
像一個個碩果展示的那樣，超級Ｘ光給了科學(xué)家一雙雙慧眼。“拿結(jié)構(gòu)生物學(xué)來說，原來單個課題組解析一個蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，可能要幾年時間。上海光源建成后，平均解析時間降為幾個月甚至數(shù)天。目前，我國研究人員利用上海光源一年解析的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)量，是以前幾十年的總和。”上海光源中心副主任何建華說。
筑“巢”引鳳，搭建開放共享科研生態(tài)圈
隨著硬件設(shè)施的持續(xù)提升，上海光源在結(jié)構(gòu)生物學(xué)、催化、凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)等各前沿學(xué)科領(lǐng)域筑好“巢穴”、引“鳳”前來，一個開放共享的科研生態(tài)圈正逐漸走向成熟。
上海光源面向國內(nèi)外用戶開放。初出茅廬的青年學(xué)者，只要通過課題申請，一樣可以使用大科學(xué)設(shè)施。除了小部分企業(yè)，９０％以上的用戶是免費使用的。
為了確保對每個課題公平，上海光源設(shè)計了一套“用戶提出申請，用戶專家來審批”的制度規(guī)范。每個用戶專家工作組由10位左右來自不同地區(qū)、不同類型單位且與該線站學(xué)科相關(guān)的一線專家組成，負責本線站的課題評審、學(xué)科方向咨詢和運行狀態(tài)監(jiān)督。清華大學(xué)教授施一公等著名科學(xué)家，就是用戶專家工作組的成員。
公平之余還要兼顧效率，為此，上海光源特地留出一部分時間用于獎勵那些取得杰出成果的研究人員，以盡可能提高裝置的成果產(chǎn)出率。
和研究成果一樣，所有這些在開放共享中積累的可復(fù)制可推廣經(jīng)驗，都將成為中國推進科技創(chuàng)新的寶貴財富。可以預(yù)見，未來，“中國光谷”將凝聚全球力量，將這片熱土真正打造成具有國際影響力的科技創(chuàng)新中心。
轉(zhuǎn)載請注明出處。
相關(guān)文章
熱門資訊
精彩導(dǎo)讀
關(guān)注我們
