上海光源：照亮中國前沿科技的希望之光

趙振堂

上海光源國家重大科學工程及其團隊榮獲“2011年度中國科學院杰出科技成就獎” “2012年度上海市科技進步特等獎” “2013年度國家科技進步一等獎”。

上海光源：照亮中國前沿科技的希望之光

上海光源是我國設計建造的第一臺第三代同步輻射裝置，其性能位居國際前列，也是我國迄今建成并運行的規模最大和用戶最多的大科學裝置與多學科研究平臺。它坐落在浦東新區張江高科技園區，猶如巨大的“超級X光機”，為科學家們照亮“看不見”的微觀世界。

走進上海光源內部，映入眼簾的是一個碩大的圓形裝置，裝置外側分布著一個個用戶實驗站。上海光源的核心裝備儲存環是一臺環形加速器，能量為3.5GeV的電子束以接近光的速度在其周長為432米的真空管道中飛行，電子束在彎轉磁鐵和特殊插入件磁鐵中拐彎或扭擺運動并放射出高強度電磁波。這些電磁波被“條分縷析”成從紅外到硬X射線等不同波長的、高品質的同步輻射光，并高效地傳送到實驗站的樣品上。這些光可以看得到細胞的結構、生物大分子的結構、材料的空間結構及電子結構與磁結構等等。它的亮度是常規X光機的上百億倍，可使人們能夠在原子和分子尺度上細致觀察物質的微觀世界。

作為國家大科學平臺，上海光源在科學界和工業界有著廣泛的應用價值，可用于生命科學等多學科的前沿基礎研究，以及微電子、醫藥、石等高技術的開發研究。

開放共享，聚焦國家科學目標

截至2016年6月，上海光源首批7條光束線站共開機提供近21萬小時用戶實驗機時，支持的課題近8000個，來自400家單位（高校、科研院所、醫院和產業部門）的2000個研究組的14000多名用戶在這里進行了實驗，已發表論文2600余篇，包括《科學》、《自然》、《細胞》等國際頂級刊物論文54篇，取得了豐碩的成果。例如，中國科學院大連化學物理研究所包信和院士團隊借助上海光源探索出天然氣直接轉化利用的高效方法，被德國巴斯夫集團副總裁穆勒評價為一項“即將改變世界”的新技術，入選2014年“中國十大科技進展新聞”與2014年“中國科學十大進展”；清華大學醫學院顏寧教授研究組借助這里的光揭示了葡萄糖轉運蛋白工作機理，成為世界上第一個解析出人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1三維晶體結構的科學家，該成果被美國科學院院士、膜轉運蛋白研究專家羅納德·魁百克（Ronald Kaback）稱作“50年以來的一項重大成就”，入選2014年“中國十大科技進展新聞”；北京大學化學與分子工程學院李彥教授課題組借助上海光源，發現了單壁碳納米管的手性選擇性生長機制，有助于解決單壁碳納米管的結構可控生長這一困擾學界已久的難題，在碳納米材料研究領域取得了“世界級成果”。中科院物理研究所丁洪研究員利用上海光源“夢之線”，成功發現了隱藏了80余年的“幽靈粒子”—外爾費米子，入選歐洲2015年《物理世界》“十大突破”。最近，高福院士研究團隊關于埃博拉病毒的研究文章《埃博拉病毒糖蛋白結合內吞體受體NPC1的分子機制》又在國際權威學術期刊上發表，為抗病毒藥物的設計提供了新靶點。上海光源為助力解決緊急公共衛生事件發揮了重要作用。

明日之光，照亮中國科學未來

上海光源團隊還在研發新一代光源。國家重大科技基礎設施—X射線自由電子激光試驗裝置正在加緊建設，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，成為一種探索自然奧秘和發展高新技術的最先進的研究平臺，使人們從拍分子照片進入拍分子電影的時代，極有助于科學家在原子分子層次上觀測和控制物質內部結構和動態過程，解決人類面臨的最迫切的科學問題。