解放日报:上海光源“辐射”服务2000个研究组

2017/03/10 | 【 【打印】【关闭】 | 访问次数:
    (记者 黄海华)在张江综合性国家科学中心的“版图”中,上海光源不仅以同步辐射光穿透微观分子世界,支撑科学家在前沿领域取得突破,跻身世界高性能同步辐射装置“第一方阵”,更以另一种“辐射”服务了国内外2000多个研究组,成为建设张江综合性国家科学中心的一个放大器。
    记者日前获悉,位于上海光源园区的重大科技基础设施建设取得重大进展,上海光源线站工程(上海光源二期)、我国首台软X射线自由电子激光用户装置与活细胞结构和功能成像平台等已于去年11月开工建设,2014年底开工建设的X射线自由电子激光试验装置将于今年上半年饱和出光。
    开启一扇通往微观世界的窗
    利用同步辐射光做实验有什么特别之处呢?记者在上海光源的一个实验站里目睹了给一只大鼠做血管造影的过程。来自上海交通大学的这支团队,在3天前给这只大鼠做过中风模型,想在给药前记录下大鼠的基础状态。从显示屏里可以清晰看到,大鼠的血管里有一段“梗阻”,这正是中风后的一个迹象。实验人员告诉记者,大鼠的血管直径约为300微米,毛细血管只有10到30微米,医院设备的精度一般为50至100微米,而上海光源探测器对于活体动物的分辨率可以达到6.5微米(约为头发丝直径的十分之一),所以不仅可以清晰观察到毛细血管,也可以看出给药前后的一些细微变化。
    正是因为打开了一扇通往微观世界的窗口,上海光源已成为多个学科领域前沿研究不可或缺的实验平台。2016年,中科院微生物研究所高福课题组通过上海光源从分子水平阐释了一种新的病毒膜融合激发机制,成为近年来国际病毒学领域一大突破。该研究加深了人们对埃博拉病毒入侵机制的认识,为应对疫情及防控提供了重要的理论基础。
    还记得去年年底那只“琥珀里的亿年古鸟”吗?这是人类首次一睹恐龙时代古鸟类的真实面目,给古生物学界带来了强烈的震动。科学家们正是利用上海光源拍下了琥珀样品的光学照片以及样品骨骼的显微CT重构图。
    中科院上海应用物理研究所研究员何建华介绍,上海光源自2009年5月开始试运行,截至2016年底,已执行通过专家评审的课题申请8638个,累计为用户提供实验机时超过22.9万小时,用户遍布全国422家单位,涵盖结构生物学、凝聚态物理、化学、化工、材料科学、能源、环境、医学和药学等十几个学科领域。2016年一项用户成果入选美国化学会“十大科研成果”,另一项用户成果荣获2016年度国家自然科学奖二等奖。
    随着我国一些大企业从模仿制造转向自主研发和创新,上海光源也为企业创新提供技术支持,已有51家企业利用上海光源进行技术开发,其中生物医药类约占了一半。
    打造先进的光子科学设施集群
    “2016年是上海光源成果产出最多的一年。不管是从用户数量还是装置性能来说,上海光源不仅领跑全国,同时也处于国际上同类装置的‘第一方阵’。”中科院上海应用物理研究所所长赵振堂说。
    这一年,上海光源仅首批7条线站的用户就发表了SCI文章766篇,其中在《科学》《自然》《细胞》三种国际顶级刊物发表13篇。不论是产出的论文总数还是重要成果数量,上海光源首批线站均为国际同类线站最高。上海光源17U站解析的蛋白质结构数已连续4年在全球130多个生物大分子线站中名列第一。
    正在建设的X射线自由电子激光试验装置有了重大进展。2016年12月30日,该装置通过调试观测到了X射线辐射,预计今年上半年实现饱和出光,并在10月进行验收。
    未来的上海光源还有哪些值得期待?赵振堂介绍,2016年11月20日,上海光源线站工程、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正式开工建设。这些项目在2019年建成后,加上超强超短激光用户装置,张江地区将成为全球种类最多、综合能力最强的光子大科学设施集聚地之一。
    上海光源现有13条光束线站投入运行,2条即将试运行,上海光源二期的目标是在原有装置基础上新建16条光束线站,全面提升上海光源的实验研究能力。预计到2020年,上海光源将有近40条线站建成并向用户开放,届时每年将有近万名科研工作者利用装置开展前沿和应用研究。
    软X射线波长有着极为丰富的科学应用,它有一个重要的波段被称为“水窗”,可以在很好的对比度下观测活体细胞和生物样品,是目前唯一可以对生物活体细胞进行无损伤三维全息成像和显微成像的第四代光源。在建的软X射线自由电子激光用户装置,将把直线加速器能量提升至1.5GeV,比现有试验装置的能量提高近一倍,并同步建设2条波荡器线和5个实验站,预计2019年向用户开放。
    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。利用波长为1埃的超高亮度、飞秒级超快脉冲和相干特性,硬X射线自由电子激光将可以高效率地获得各种材料在原子水平的高清晰度显微图像。(原载于2017年3月8日《解放日报》第9版)
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