文汇报:科技创新高地即将在上海崛起
2017年3月5日,在参加上海代表团审议时,习近平总书记指出,要以全球视野、国际标准提升科技中心集中度和显示度,在基础科技领域作出大的创新、在关键核心技术领域取得大的突破。要突破制约产学研相结合的体制机制瓶颈,让机构、人才、装置、资金、项目都充分活跃起来,使科技成果更快推广应用、转移转化。
同日,李克强总理在十二届全国人大五次会议开幕大会所作《政府工作报告》中指出,要完善对基础研究和原创性研究的长期稳定支持机制,建设国家重大科技基础设施和技术创新中心,打造科技资源开放平台。
正在奋力建设具有全球影响力的科创中心的上海,张江综合性国家科学中心建设正在展开。一个世界级科学大装置集群即将在浦东诞生。一方科技创新高地即将崛起。
上海故事
上海光源竣工将满八年,二期线站正在建设中
大科学装置,我们摸出了些门道
本报首席记者 许琦敏
再过一个多月,首个落户上海的国家大科学装置———上海同步辐射光源,将迎来八岁“生日”。
八年前,美丽的“鹦鹉螺”刚建成时,英国《自然》 杂志以“中国加入世界同步辐射俱乐部”为题作了重点报道。
八年间,在上海光源周围,逐步兴建起国家蛋白质科学中心 (上海)、软X射线自由电子激光、超强超短激光等大科学装置。以此为基础,张江综合性国家科学中心正在建设之中。
如今,上海光源二期的16条线站也已开始建设。这一工程的副经理、中科院上海应用物理研究所研究员邰仁忠,从2004年起,经历了上海光源的建设、运行与维护。说起这十几年的变化,他很有感触:“当光源刚开始建设时,无论是光束线的设计者、建设者,还是国内用户科学家,几乎都像小学生,处处要向国外同行学习;而现在,我们已经可以根据我国科学发展的需求提出创新方法,设计出新的线站。”
线站设计:从跟着学,到自主创新
上海光源的建成,是一件值得记入上海发展史的大事件。这是一个触探世界科技前沿的“俱乐部”,它的建成,为中国科学家探索世界前沿课题提供了前所未有的便利。
光源首批建成的7条光束线站高水平运行开放,截至目前,这7条线站共开机提供超过22.9万小时用户实验机时,支持的课题超过8000个,来自400多家高校、科研院所、医院和企业的2000多个研究组,在这里进行了实验研究。配合国家蛋白质设施建设,这里还建成了专门用于生命科学研究的5线6站,并已成功投入运行。
“当时,我们对第三代同步辐射光源的线站建设并没有经验,只能参照国外光源的成功先例,慢慢摸索门道。”邰仁忠说,这个过程非常辛苦,但十分值得,“只有自己做出来了,才可能透彻了解。”到二期线站设计时,他们就开始走上了自主创新之路。
比如,在科学家使用光源的过程中,经常会碰到需要用两种不同波长的同步辐射光,来检测、观察一个样品的需求。“按照现有光束线站的常规布局,用户必须分别申请两条线站的实验机时,分两次做实验。”邰仁忠说,这显然不能高效地达到最好的实验效果,“这就好比分两次为两个人拍照,但用户希望的是用不同光线,在同一时刻给同一个人拍照。”
于是,在2012年,他们在世界上率先提出将软、硬两种X射线同时打到同一个样品上,进行实验观测的设计思路。在已开建的光源二期线站中,有一条线站就采取了这一设计;另一条线路则将强度很好的红外光,与X射线组合在一起,可以让科学家同时观测样品的分子振动和原子位置信息。邰仁忠说,如果把样品比作汤圆,那么这条线站就既能看到汤圆皮散发出的热气,又能看清里面馅儿的构成。
装置用户:从被动参与,到主动提出需求
邰仁忠回忆,在确定上海光源第一批7条光束线站的设计方案时,他们到处收集科学家的建议,可除了极少部分有经验的用户,大多数国内科学家对同步辐射光源并不太了解。等到光源建成之后,越来越多国内科学家开始尝试使用这种“科研利器”。
利用首批建设的7条光束线站,中国科学家已发表论文3400余篇,登上 《自然》 《科学》 《细胞》 三种国际顶级学术刊物的论文超过60篇,更诞生了多项世界瞩目的“明星级成果”:中科院大连化学物理研究所包信和院士团队借助上海光源,探索出一项天然气高效转化新方法;清华大学医学院颜宁教授研究组借助上海光源,在世界上率先解析出人源葡萄糖转运蛋白GLUT1三维晶体结构;中科院物理研究所丁洪研究员利用“梦之线”,成功发现隐藏80余年的“幽灵粒子”—————外尔费米子……
“二期线站设计征求用户意见时,国内科学家提出了很多具体要求和很好的建议,进一步还会和我们共同设计。”邰仁忠说,这种飞跃式变化,给他的印象太深刻了。
中科院大连化学物理研究所在能源和催化研究方面具有很高水准,他们为了研究最前沿的催化剂,在二期线站中特别支持建设一条化学动力学研究线站,由研究所出资与光源共同建设。
在上海光源园区,于2014年底开工建设的软X射线自由电子激光试验装置已经完工并调试出光,预计今年上半年达到设计指标;上海光源二期、我国首台软X射线自由电子激光用户装置、活细胞结构和功能成像平台等项目正在加紧建设。目前上海光源二期地基工程已经完成,新建的实验大厅、用户辅助实验楼和用户中心将于2018年7月完工,16条新建光束线将于2019年起陆续向用户开放。此外,硬X射线自由电子激光装置已列入国家重大科技基础设施“十三五”建设规划。
待项目全部建成后,上海光源将形成“同步辐射光源+X射线自由电子激光”优势互补的新格局,每年接待近万名用户,与张江综合性国家科学中心众多科教机构集聚成群,在前沿研究和应用研究方面持续产生重大成果,同时发挥科研支撑和人才凝集效应,汇聚和培养顶尖科学家,为我国科技的原始创新和集成创新作出更大贡献。