首个超亿元重大科学仪器研制项目大连光源结题

杨，大连光源项目主任，中国科学院院士

■本报记者甘晓

今年，由中国科学院大连化学物理研究所和上海应用物理研究所共同开发、自然科学基金委员会资助的“基于可调极性紫外相干光源的综合实验研究装置”(即“大连光源”一期工程)通过专家验收，进入正式运行阶段。

项目负责人、中科院大连化学物理研究所研究员、中科院院士杨指出，项目验收通过后，光源装置运行良好，吸引了众多国内知名科学家寻求合作。能源化学相关领域的主要科学问题的研究，如大气化学中的中性团簇，地下水和冰川样品的年代测定，以及发动机燃烧过程中的复杂机制，将很快在这里启动。

这是第一个由国家自然科学基金委员会主要国家仪器资助的项目。

最近，“大连光源”迎来了它的第一个国际用户。英国皇家学会成员、布里斯托尔大学教授迈克·阿什福德带领团队进行了星际化学相关实验数据的收集。"这是一个非常独特的科学实验研究装置，性能非常好."迈克·阿什福德评论道。

科学目标驱动

随着科学的发展，许多重要的自然现象本质上都是原子和分子过程，这已经成为科学界的共识。于是，研究这些过程中涉及的原子和分子反应机制成为科学家们关注的一个重要前沿课题。

类似于人眼通过可见光反射看到物体，什么样的光可以用来“看到”原子和分子的变化？从事物理化学研究的杨一直受困于检测反应中间体的难题。那时，他意识到只有通过开发新的科学仪器，他才能希望进一步促进物理化学的发展。为此，杨找到了中国科学院上海应用物理研究所所长赵。双方一拍即合:这是中国创造新一代光源的绝佳机会。

赵在接受媒体采访时曾表示，大连光源是以解决能源化学领域重大科技问题为动力，由上海研究所根据科研团队的需要“定向开发”的。以前，光源设备基本上是先建造设备，然后寻找用户，看它能为谁的研究服务。

科学家关注“极端紫外光”。在整个光谱中，极紫外光是一段能量极高的紫外光。一个光子有足够的能量电离一个原子或分子而不破坏分子。

杨说:“这是探测分子、原子和物质外壳的电子结构的最重要的领域，对探索物质化学转化的本质具有重要意义。”

一年多来，研究人员研究了水分子在极紫外波段的光解动力学，发现了三体解离过程和高振动分布的稀有产物，这有望帮助人类了解这类物质在星际介质中的产生和能级分布。同时，结合红外光谱技术获取水分子的团簇结构信息，研究人员还深入分析了水中氢键的组成，这对了解水分子在空气中的聚集过程(即雾的形成过程)具有重要意义。

最近，德国哥廷根大学教授、马克斯·普朗克研究所所长亚历克·沃特克在德国获得了200万欧元。他计划在大连光源建立一个表面化学研究实验站，该实验站有望深入揭示分子和表面之间的化学反应和能量传递机制，促进新催化机制的产生。

联合小组第一次携手合作。

2011年，由大连化工学院、上海化工学院的杨、赵、王东等科学家组成的联合研发团队提出了在中国率先建设新一代紫外高增益*电子激光集成实验装置的计划。经过中科院的推荐和各级的严格评审，该项目于2012年获得中国自然科学基金的批准，专项资金为1.033亿元。

2014年10月，大连光源在大连长兴岛正式开工建设。项目启动后，联合研发团队仅用两年时间就完成了基础设施项目和主要光源设备的开发。2016年9月24日22: 50，能量超过300兆伏的高质量电子束依次穿过*电子激光放大器的所有组件，第一束极紫外光从总长度为18米的波荡器阵列发出。

“大连光源”已成为我国第一台大型*电子激光科研用户设备，也是当今世界上唯一一台工作在极紫外波段的*电子激光设备。

杨介绍说，它可以工作在飞秒或皮秒脉冲模式。每个激光脉冲可以产生超过140万亿的光子。单个脉冲的亮度是世界上所有极端紫外光源中最亮的。波长可以在整个极紫外区连续调节，并具有完全的相干特性。

这些指示器在极紫外波段形成“大连光源”最亮的“闪光灯”和超快的“快门”，帮助科学家在研究化学反应动力学的同时，捕捉化学反应中分子和原子的动态图像以及“胶片”分子和原子。

在科研人员看来，打破科研机构之间的壁垒，允许不同学科真正交叉和融合，聚集不同学科的优势来构建大型科学设备，是投入产出比最低、效率最高的方法。

对于大连光源，时任中国科学院副院长的王恩格给予了很高的评价:“大连光源是中国科学院乃至我国又一项显示度极高的重大科技成果。该装置中90%的仪器设备是由中国自主研发的，这表明中国在这一领域处于世界领先地位，为中国未来开发新一代高重复率紫外*电子激光器奠定了坚实的基础。”

中国科学新闻(2018-126第四版综合)