上海光源助力科學家探索微觀世界

給科學家一雙慧眼

——上海光源助力科學家探索微觀世界

國家大科學裝置上海光源是上海張江國家科學中心的“老大哥”。開放8年來，這臺“超級顯微鏡”，以光為媒，持續升級：上海光源二期擴容工程、軟Ｘ射線自由電子激光用戶裝置去年底開工建設，Ｘ射線自由電子激光試驗裝置正在出光調試。在這片科技創新的高地，一個觸及世界前沿的“中國光谷”雛形初現。

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裝置，外形酷似巨大的“鸚鵡螺”。圓形的“螺殼”內，3臺加速器負責“出產”同步輻射光。

無數電子以近乎光速晝夜不停地高速旋轉。每每轉彎，就會沿切線方向放射出一束束不同波長的高品質同步輻射光，通過光束線最終照射在各個實驗站的樣品上。運用光與物質相互作用的科學原理，科學家可以在分子和原子尺度上觀察微觀物質世界。

“國家重器”要發揮引領作用，需要持續創新升級。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試。在此基礎上，還將動工建設軟Ｘ射線自由電子激光用戶裝置，并于2019年正式投入使用。

中科院上海應用物理研究所所長趙振堂說，Ｘ射線光源是研究物質內部結構及其動態過程的工具。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。它可以觀測到物質內部更復雜或更快的現象與變化規律。

“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’，極大提高了科學家洞悉物質內部結構的能力。”趙振堂說。

讓科學研究從“月光下”走到“日光下”

專家比喻，在上海光源這個大科學設施的支持下，我國科學家已從原來在“月亮光”下看微觀世界，走向在“太陽光”下看微觀世界。這對推動基礎科學研究、吸引國內外一流科研團隊的作用巨大。

運行８年來，借助上海光源發出的光，2014年中國科學院院士包信和在天然氣直接轉化利用研究中取得重大突破，并入選當年的“中國科學十大進展”。清華大學醫學院顏寧研究組首次測定了人源葡萄糖轉運蛋白的三維晶體結構，中國疾病預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現了外爾費米子……

像一個個碩果展示的那樣，超級Ｘ光給了科學家一雙雙慧眼。“拿結構生物學來說，原來單個課題組解析一個蛋白質結構，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天。目前，我國研究人員利用上海光源一年解析的蛋白質結構數量，是以前幾十年的總和。”上海光源中心副主任何建華說。                  （據新華社）