上海光源搭建先进试验平台 建造世界一流大科学装置

2018-8-10 08:54   来源:东方网   作者:朱贝尔   选稿:郑婕

  

  图片说明:上海光源鸟瞰图

  

  图片说明:上海光源实验大厅

  东方网记者朱贝尔8月10日报道:在浦东张江的版图中,镶嵌着一颗“鹦鹉螺”。生命、物理、化学、材料、环境、地质、考古、信息、医学等诸多学科的前沿基础研究在这里开展,生物医药、化工、微电子和微加工等产业高技术在这里开发。这里是上海光源,支撑我国科学家取得了一大批高水平研究成果。

  一项国家重大科技基础设施

  上海光源是国家发改委批准建设的一项国家重大科技基础设施,也是我国第一台由国家和地方共同投资、中国科学院和上海市合作建设的大科学装置。历经15年的优化设计、预制研究和工程建设,于2009年5月优质竣工并向全国用户开放。

  上海光源工程是我国迄今为止建成的用户最多的大科学装置和多学科研究平台。中科院上海应用物理研究所所长、上海光源中心主任赵振堂介绍,上海光源在52个月内完成了设备研制、工程建设和调试调束,顺利投入运行,于2010年1月通过国家发改委验收。

  自2009年5月正式向用户开放后,上海光源实现了高效稳定运行,用户成果显著。截至2018年7月底,上海光源共接待用户39257人次,22146多人(包括高校、研究所、医院和公司共计494家单位,2429个课题组),执行课题10180个。

  来自全国众多学科领域的用户,便捷、及时地利用上海光源开展高水平研究工作,显著地增强了科研竞争能力,已发表论文4200多篇,在各专业领域内具有高影响力的其中SCI-1区论文约1200篇,其中在《科学》、《自然》、《细胞》三种国际顶级刊物发表论文88篇,产生了重要的国际影响。

  支撑我国科技创新发展的生力军

  上海光源开放的过程,同时也是培养国内同步辐射生力军的过程,通过近十年的运行开放,已集聚和培养了一批稳定的同步辐射用户,用户群体中包括院士、国家千人、973首席、长江学者等近百位杰出科学家、大批优秀中青年人才和大量青年学生,成为支撑我国科技创新发展的生力军,利用上海光源做出了令人瞩目的成就。

  在结构生物学领域,上海光源一经投入使用,立即改变了我国结构生物学家以往主要依赖国外同步辐射装置开展前沿领域研究的局面,支撑他们在膜蛋白、蛋白质复合物以及与埃博拉、禽流感、艾滋病、手足口病等流行病毒相关的蛋白质结构与功能研究中取得了一批具有国际影响的重要成果。

  在材料科学、化学催化等领域,用户利用上海光源开展了大量新材料结构及材料性能改进研究工作,包括铁基超导材料、碳纳米管可控生长、纳米催化剂、储氢能源材料、半导体磁性材料、晶体材料、压电/铁电材料、高分子材料等,取得了多项具有重要应用前景与广泛用途的研究成果。

  在环境科学、地质考古等诸多领域,我国科学家也利用上海光源开展了多方面、有特色的研究工作。包括在国际上第一次观察到活体动物肺泡的高分辨成像,以及毒性元素与化合物在植物中的输运过程与毒性机理、水污染治理、古生物胚胎化石分化等研究,有力地推动了相关学科的发展。

  此外,目前已有57家企业利用上海光源进行技术开发,涉及行业包括制药、化工、技术鉴定等,取得了良好的效果和效益。世界知名制药公司诺华、罗氏、葛兰素史克、辉瑞,以及药明康德、睿智化学、维亚生物科技等多家生物医药公司利用上海光源获得的大量结构数据进行了新药研发。上海美迪西生物医药有限公司利用上海光源,在药物先导化合物筛选方面开展了大量工作,已有两种化合物进入新药临床试验阶段,创造了良好的社会效益和经济效益。

  

  图片说明:自由电子激光隧道

  

  图片说明:自由电子激光波荡器

  后续工程建设稳步推进

  上海光源发展势头良好,国家级科技创新平台日益完善。上海光源后续工程建设稳步推进,承担建设一系列国家重大科技基础设施建设任务,并取得重大进展:

  上海光源线站工程,属于国家“十二五”重大科学基础设施建设项目,由国家、中科院和上海市共同投资,主要建设内容包括新建16条性能先进的光束线站、实验辅助系统、光源性能拓展、建安工程及配套公用设施,建设周期6年。预计在2021年使上海光源拥有近40条光束线站。这些线站建成后将极大地提升和拓展上海光源的综合实验能力与用户支撑能力,使其动态研究、原位研究、复杂过程研究和综合研究的能力实现跨越,实现高指标的空间、时间和能量分辨能力以及多元素分析的灵敏度。

  X射线自由电子激光试验装置,是由中国科学院和教育部共同向国家申请建造的国家重大科技基础设施,建设内容包括光阴极微波电子枪、能量为840MeV的直线加速器、输出波长9nm的自由电子激光装置主体以及包括加速器隧道、速调管长廊等的建筑和公用工程。该工程于2014年12月动工,目前正在进行调束和调光。

  上海软X射线自由电子激光用户装置,由国家和上海市共同投资在试验装置的基础上进行升级改造,是我国第一台X射线自由电子激光用户装置,在水窗波段具有国际先进水平的性能。土建工程于2017年完成结构封顶和优质结构验收,目前正在进行工艺设备的加工、采购,预计2019年底建成和开放使用。

  硬X射线自由电子激光装置,是国家“十三五”重大科学基础设施建设项目,于2018年4月启动开工建设,计划在2025年建成。主要建设内容包括一台能量8GeV的超导直线加速器,3条波荡器线、3条光束线以及首批超过10个实验站,整个装置总长约3公里,位于地下30米的隧道中。

  随着大科学装置集群建设的稳步推进,上海光源将着力建成基于同步辐射光源与自由电子激光装置的跨学科综合性研究基地和世界级的光子科学中心,为推动国家科技进步、建设科技强国做出新的贡献。

  (本文图片由中科院上海应用物理研究所提供)