上海光源：照亮中國(guó)前沿科技的希望之光

趙振堂

上海光源國(guó)家重大科學(xué)工程及其團(tuán)隊(duì)榮獲“2011年度中國(guó)科學(xué)院杰出科技成就獎(jiǎng)” “2012年度上海市科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)” “2013年度國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)”。

上海光源：照亮中國(guó)前沿科技的希望之光

上海光源是我國(guó)設(shè)計(jì)建造的第一臺(tái)第三代同步輻射裝置，其性能位居國(guó)際前列，也是我國(guó)迄今建成并運(yùn)行的規(guī)模最大和用戶最多的大科學(xué)裝置與多學(xué)科研究平臺(tái)。它坐落在浦東新區(qū)張江高科技園區(qū)，猶如巨大的“超級(jí)X光機(jī)”，為科學(xué)家們照亮“看不見”的微觀世界。

走進(jìn)上海光源內(nèi)部，映入眼簾的是一個(gè)碩大的圓形裝置，裝置外側(cè)分布著一個(gè)個(gè)用戶實(shí)驗(yàn)站。上海光源的核心裝備儲(chǔ)存環(huán)是一臺(tái)環(huán)形加速器，能量為3.5GeV的電子束以接近光的速度在其周長(zhǎng)為432米的真空管道中飛行，電子束在彎轉(zhuǎn)磁鐵和特殊插入件磁鐵中拐彎或扭擺運(yùn)動(dòng)并放射出高強(qiáng)度電磁波。這些電磁波被“條分縷析”成從紅外到硬X射線等不同波長(zhǎng)的、高品質(zhì)的同步輻射光，并高效地傳送到實(shí)驗(yàn)站的樣品上。這些光可以看得到細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、生物大分子的結(jié)構(gòu)、材料的空間結(jié)構(gòu)及電子結(jié)構(gòu)與磁結(jié)構(gòu)等等。它的亮度是常規(guī)X光機(jī)的上百億倍，可使人們能夠在原子和分子尺度上細(xì)致觀察物質(zhì)的微觀世界。

作為國(guó)家大科學(xué)平臺(tái)，上海光源在科學(xué)界和工業(yè)界有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值，可用于生命科學(xué)等多學(xué)科的前沿基礎(chǔ)研究，以及微電子、醫(yī)藥、石等高技術(shù)的開發(fā)研究。

開放共享，聚焦國(guó)家科學(xué)目標(biāo)

截至2016年6月，上海光源首批7條光束線站共開機(jī)提供近21萬小時(shí)用戶實(shí)驗(yàn)機(jī)時(shí)，支持的課題近8000個(gè)，來自400家單位（高校、科研院所、醫(yī)院和產(chǎn)業(yè)部門）的2000個(gè)研究組的14000多名用戶在這里進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，已發(fā)表論文2600余篇，包括《科學(xué)》、《自然》、《細(xì)胞》等國(guó)際頂級(jí)刊物論文54篇，取得了豐碩的成果。例如，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所包信和院士團(tuán)隊(duì)借助上海光源探索出天然氣直接轉(zhuǎn)化利用的高效方法，被德國(guó)巴斯夫集團(tuán)副總裁穆勒評(píng)價(jià)為一項(xiàng)“即將改變世界”的新技術(shù)，入選2014年“中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞”與2014年“中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”；清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院顏寧教授研究組借助這里的光揭示了葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白工作機(jī)理，成為世界上第一個(gè)解析出人源葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLUT1三維晶體結(jié)構(gòu)的科學(xué)家，該成果被美國(guó)科學(xué)院院士、膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白研究專家羅納德·魁百克（Ronald Kaback）稱作“50年以來的一項(xiàng)重大成就”，入選2014年“中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞”；北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院李彥教授課題組借助上海光源，發(fā)現(xiàn)了單壁碳納米管的手性選擇性生長(zhǎng)機(jī)制，有助于解決單壁碳納米管的結(jié)構(gòu)可控生長(zhǎng)這一困擾學(xué)界已久的難題，在碳納米材料研究領(lǐng)域取得了“世界級(jí)成果”。中科院物理研究所丁洪研究員利用上海光源“夢(mèng)之線”，成功發(fā)現(xiàn)了隱藏了80余年的“幽靈粒子”—外爾費(fèi)米子，入選歐洲2015年《物理世界》“十大突破”。最近，高福院士研究團(tuán)隊(duì)關(guān)于埃博拉病毒的研究文章《埃博拉病毒糖蛋白結(jié)合內(nèi)吞體受體NPC1的分子機(jī)制》又在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表，為抗病毒藥物的設(shè)計(jì)提供了新靶點(diǎn)。上海光源為助力解決緊急公共衛(wèi)生事件發(fā)揮了重要作用。

明日之光，照亮中國(guó)科學(xué)未來

上海光源團(tuán)隊(duì)還在研發(fā)新一代光源。國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施—X射線自由電子激光試驗(yàn)裝置正在加緊建設(shè)，將在2017年建成。X射線自由電子激光將與同步輻射光源形成互補(bǔ)，成為一種探索自然奧秘和發(fā)展高新技術(shù)的最先進(jìn)的研究平臺(tái)，使人們從拍分子照片進(jìn)入拍分子電影的時(shí)代，極有助于科學(xué)家在原子分子層次上觀測(cè)和控制物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)過程，解決人類面臨的最迫切的科學(xué)問題。