上海科技报:“希望中国首个科学类诺奖与‘我’有关”

(记者 耿挺)来自“科学鹦鹉螺”——上海光源的一束光,不仅照亮了肉眼难以观察的微观世界,还照亮了中国科学界此前难以涉及的多个重要学科领域。在今天召开的上海市科技奖励大会上,它同样闪耀着最耀眼的光芒。

建设 带动近百项技术突破

上海光源由国家发改委、上海市人民政府、中国科学院共同投资建设,在工程指挥部总指挥江绵恒的带领下,国内科研、设备、设计、制造领域的300多家单位团结协作、协同创新、交叉创新、自主研发,突破近百项关键技术。

上海光源工程总经理、中科院上海应物所徐洪杰说,上海光源包括一条能力为150MeV(兆电子伏特)的电子直线加速器,一台周长180米、能力3.5GeV(吉电子伏特)的增强器,一台周长432米、能量3.5GeV的电子储存环,首批建设的7条光束站和实验站,总投资14.3亿元。

上海光源2004年获批立项,同年底开工;2007年12月24日,实现束流储存并出光;2009年3月,7条光束线站完成全部调试工作,标志建设全面完成;2009年5月6日,对用户开放。

上海光源建设涉及物理、化学、生物等多个学科,高频、磁铁、电源、真空、精密光学机械等20多个技术系统,主要技术创新包括:低发射度中能储存环,采用直接多目标非线性动力学优化法解决了孔径优化难题,攻克了大型不锈钢超高真空室、大型低温超导高频、高精度束流诊断与控制等系列关键技术;

超高分辨光束线站,发展了具有多种冷却方式的高热负载热缓释、基于衍射准直原理的大尺度非球面型的超高精度光学检测和长镜精密压弯等核心技术,首创物理设计、工程设计与工艺设计的高度融合,成功研制出性能居国际领先的变包含角平面光栅单色器;

光源高稳定性,采用独特的以结构减振为核心的微振动控制设计,解决了软土地基微振动对实现亚微米束流轨道稳定性的巨大挑战,突破了全数字化磁铁电源与束流测控、超大规模环境温度控制等关键技术,成功实现高稳定恒流注入运行模式。

通过技术创新,上海光源总体性能进入国际领先行列,其亮度和品质比我国此前两代的同步辐射光源提高了4个量级,空间分辨进入纳米,时间分辨可达皮秒,能量分辨实现毫电子伏特,原位动态被广泛应用。

使用 推动多个学科快速迈进

作为一台中能第三代同步辐射装置,上海光源在科学界和工业界有着广泛的应用价值,可覆盖从红外波段到硬X射线波段的宽广光谱范围。建成以后,上海光源每年运行超过6500小时,为实验供光约5500小时,累计执行研究课题3614个,涵盖生命科学、材料科学和环境科学等10多个学科领域。来自全国134家高校、99家研究所、18家医院、27家企业的约5500人成为上海光源用户,产出论文约800篇,其中SCI论文161篇,刊载于《自然》《科学》《细胞》的顶级论文20篇。

在我国多个学科前沿和高技术研发领域,上海光源作用日益凸现,其中最为明显的一个领域是结构生物学。“从2004年到2009年,我不得不到日本、美国的光源收集研究数据,2009年之后我就到上海来收集数据。”清华大学生科院教授柴继杰说。上海光源高性能生物大分子晶体学线站一经投入使用,立即改变了我国结构生物学家以往依赖国外同步辐射装置的尴尬,支持我国科学家在膜蛋白、蛋白质复合物以及与流行疾病相关的蛋白质结构与功能研究等领域产出了一系列重大研究成果,推动我国结构生物学研究快速迈向国际前沿。令国人心有余悸的H1N1流感病毒蛋白结构就是在上海光源里破解的,而最新的H7N9流感病毒蛋白结构也很有可能在上海光源的照射下原形毕露。

此外,在材料科学与凝聚态物理、能源、环境科学、生物科学、地质考古等诸多领域,我国科学家利用上海光源开展了多方面、有特色的研究工作,包括超导材料、新型纳米催化剂、储氢能源材料、表面配位不饱和亚铁结构催化剂等研究方面成绩斐然。

上海光源工程科技委员会主任、中科院院士方守贤表示,尽管我国建设光源已经落后了一段时间,但上海光源让中国迎头赶上,有了大科学装置的土壤,才有条件出现高水平的研究成果。上海光源让一些原本只能在国外进行的科研项目能放在国内进行,不仅吸引了国际优秀人才来中国,更提升了中国科研在全球的影响力。“我希望中国第一个科学类诺贝尔奖与上海光源有关。”徐洪杰说。

二期 不断满足新兴学科需求

首批7条光束线站已经供不应求。设计中具有60多条光束线站能力的上海光源后续工程正按计划实施、推进。

上海光源工程副总经理、中科院上海应物所所长赵振堂说,目前国家通过其他专项先后启动了8条线站的建设:以蛋白质结构与功能研究为核心的国家蛋白质研究上海设施“5线6站”、以高温超导研究为核心的国家重大科研装备研制项目“梦之线”、以新能源材料研究为核心的国家重大科研仪器设备研制专项支持的近常压光电子能谱以及低能角分辨光电子能谱2条线站。企业方面,中石化计划投资建设3条线站,专门用于新型催化剂、高分子材料和油气勘探技术等研究开发。此外,极端条件材料物性研究线站及医学诊断分支线站也在规划中。

上海光源二期线站工程是后续工程建设的重头戏,该项目已列入国家发改委“十二五”发展规划,拟通过6年时间,建设16条新光束线。赵振堂表示,上海光源后续建设完成后,用户数量将超过万人,不仅对我国生命科学、材料科学、能源与环境等领域整体发展产生巨大的推动作用,还将促进学科交叉融合,摧生新学科和新技术。

上海光源工程总顾问、中国工程院院士陈森玉表示,上海光源线站逐步建设旨在不断满足新兴学科的发展需要。二期之后,上海光源品质最好的光束线基本被一抢而光。未来30-50年间,上海光源将继续为提高中国科技核心竞争力作出贡献。(转载自《上海科技报》4月19日A1版)