一双慧眼：上海光源助力科学家探索微观世界

新华社上海6月28日报道:给科学家一双眼睛——上海光源帮助科学家探索微观世界

新华社记者王林林和何新荣

人类来到这个世界的第一件事就是看到光。光是我们理解世界的基础。从红外线、可见光、紫外线、软x光、硬x光到伽玛射线...每个人每天都在处理不同的光线。

国家科学仪器上海光源是上海张江国家科学中心的“老大哥”。该“超级显微镜”开业8年来，一直以光为介质不断升级:上海光源二期扩建工程、软X射线*电子激光用户装置、活细胞结构和功能成像平台于去年底开始建设，X射线*电子激光测试装置正在调试中。在这片科技创新的高地上，一个触及世界前沿的“中国光谷”已经初具规模。

从“分子摄影”时代到“分子电影”时代

上海光源是世界上第三代同步辐射科学仪器，类似于一个巨大的鹦鹉螺。在圆形“螺旋壳”内，3个加速器负责“产生”同步辐射光。

无数电子以接近光速的速度围绕时钟高速旋转。每次转动时，我都会沿切线方向发射不同波长的高质量同步辐射光束，最后通过光束线照射每个实验站的样品。利用光和物质相互作用的科学原理，科学家可以在分子和原子尺度上观察微观物质世界。

要发挥主导作用，“国家重型装备”需要不断创新和升级。目前，紧挨着鹦鹉螺的中国第一台x射线*电子激光测试设备正在进行灯光调试。在此基础上，软X射线*电子激光用户设备的建设也将开始，并将于2019年投入使用。

中科院上海应用物理研究所所长赵说，X射线源是研究物质内部结构及其动力学过程的工具。作为第四代光源，X射线*电子激光器的峰值亮度比第三代同步辐射光源高10亿倍。脉冲长度可以达到飞秒量级(1/1000万亿秒)，比第三代同步辐射光快1000倍。连贯性更好。它可以观察更复杂或更快的现象和物质变化。

从视觉上讲，同步辐射光源可以“拍”分子的照片，而*电子激光可以用其极短的光脉冲“拍”分子的电影，大大提高了科学家理解物质内部结构的能力。赵介绍说，“同步辐射光源+X射线*电子激光器”具有更全面的实验能力，是光子科学发展的最新趋势平台。世界上已经有6个类似的组合，分别在德国、美国、日本、韩国、瑞士和意大利建造。

让科学研究从“月光”走向“阳光”

专家表示，在大型科学设施上海光源的支持下，中国科学家已经从最初的“月光”看微观世界，到从“阳光”看微观世界。这对促进基础科学研究和吸引国内外顶尖科研团队具有重要意义。

经过八年的运行，在上海光源的帮助下，2014年中国科学院院士包心河在天然气直接转化利用研究上取得重大突破，被评为当年“中国科学十大进步”。清华大学医学院颜宁研究小组首次测量了人体葡萄糖转运蛋白的三维晶体结构。中国疾病预防控制中心高福团队揭示了禽流感、埃博拉等多种流行性病毒的感染机制。中国科学院物理研究所丁洪研究小组发现了威尔费米子...

正如水果一个接一个地展示的那样，超级x光给了科学家一双眼睛。“以结构生物学为例。一个研究小组分析一种蛋白质结构可能需要几年时间。上海光源建成后，平均分析时间减少到几个月甚至几天。目前，中国研究人员使用上海光源在一年内分析的蛋白质结构数量是前几十年的总和。”上海光源中心副主任何建华说。

建立一个“鸟巢”来吸引凤凰，建立一个开放共享的科研生态系统。

随着硬件设施的不断完善，上海光源在结构生物学、催化、凝聚态物理、材料科学等前沿学科中建立了一个“鸟巢”，吸引了“凤凰”的到来。一个开放和共享的科学研究生态系统正在逐渐成熟。

上海光源向国内外用户开放。刚开始学习的年轻学者只要申请这门学科，就可以使用大型科学设施。除了少数企业，90%以上的用户是免费使用的。

为了保证每个主题的公平性，上海光源设计了一套“用户申请，用户专家认可”的规章制度。每个用户专家工作组由约10名来自不同地区、不同类型单位的与线路站学科相关的一线专家组成，负责线路站的学科评审、学科方向咨询和运行状况监督。清华大学教授石、等著名科学家是用户专家工作组成员。

除了公平，还必须考虑效率。出于这个原因，上海电灯公司拨出了一定的时间来奖励做出杰出成就的研究人员，以尽可能提高设备的输出速率。

与研究成果一样，这些在开放共享中积累的可复制和可复制的经验，将成为中国推动科技创新的宝贵财富。可以预见，未来“中国光谷”将汇聚全球力量，真正把这片热土变成具有国际影响力的科技创新中心。