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微观世界的指路灯
2019-01-30 ca88会员登录入口_ca88手机版登录网页-ca88亚洲城官网首页

  背景介绍

  上海光源是我国首个国家和地方共同投资建设的大科学装置,由中国科学院与上海市合作共建。通过上海光源发出的同步辐射光,可以看清原子、分子和微纳米尺度的微小个体,从禽流感病毒到外尔费米子,科学家们得以了解、追踪物质内部结构,在中国本土就地开展生命科学、物理、化学、材料、能源、环境、地质、生物医药、微电子等诸多学科和产业的攻坚与前沿实验研究。

  2018年中美贸易战争刷爆了朋友圈和各大媒体,成为当之无愧的年度关键词;而在贸易战背后,却是科技实力的角逐。现今科技发展早已告别笔纸推演的时代,谁拥有更先进的大科学装置,谁就更能在大国科技竞争中胜出。

  改革开放四十年来,随着我国综合国力的不断增强,目前全国在建和运行中的大科学装置近40个,已逐渐成为国家创新体系的重要支撑,上海光源便是这些国之重器之一。

  上海光源项目的萌芽要追溯到上世纪90年代。随着世界科技的进步,到上世纪90年代中期,位于北京的第一代同步辐射光源以及位于合肥的第二代同步辐射光源都已无法满足更多科学领域的研究需求。

  1993年,丁大钊、方守贤、冼鼎昌三位院士首次建议,在我国建设一台第三代同步辐射光源。

  1994年3月,中国科学院上海应用物理研究所(时名上海原子核研究所)向中国科学院和上海市人民政府提出了《关于在上海地区建设第三代同步辐射光源的建议报告》。

  1995年3月,上海市和中国科学院共同向国家建议,在上海建设第三代同步辐射装置,并着手开展可行性研究。

  1997年6月,国家科技领导小组批准开展上海同步辐射装置预制研究,国家计委于1998年3月正式立项,预制研究工作于1999年1月开始,并于2001年3月完成。1999年7月,上海同步辐射装置领导小组在沪召开第二次会议,最终确定装置落址张江高科技园区。

  历经10年优化设计和预制研究,由中国科学院与上海市合作共建,中国科学院上海应用物理研究所承建的上海光源工程于2004年12月底开工建设,一期工程包括1台150MeV直线加速器、1台全能量增强器、1台3.5GeV储存环以及首批7条光束线站。在52个月内完成了设备研制、工程建设和调试调束,2009年4月优质竣工,5月向全国用户开放。

  2010年1月,上海光源通过国家发改委验收。国家验收委员会认为:上海光源以世界同类装置最少的投资和最快的建设速度,实现了优异的性能,成为国际上性能指标领先的第三代同步辐射光源之一,是我国大科学装置建设的一个成功范例,也是中科院与上海市院市合作的成功典范。

  目前上海光源已有15条光束线站投入日常运行,上海光源线站工程正在建造的16条先进光束线站将于2021年全部建成,届时上海光源将可每年接待上万人次用户实验,成为具有重要国际影响的同步辐射实验室。

  上海光源大科学装置的成功建设和运行为科研工作者提供了一盏通向微观世界的指路明灯,也为中国科学院大学研究生教育教学提供了重要的科研实践平台。

  当今世界,同步辐射光源早已是科研创新不可或缺的重要工具,在上海光源的装置内,电子束以接近光的速度在储存环的真空室中运行,高速运行中的电子在转弯时,会发出超出普通X光上亿倍的同步辐射光,能够照亮普通技术无法洞察到的微观世界。

  在上海光源建成前,我国科学家不得不向国外光源申请机时,不仅差旅费用高、申请周期长,更难以得到足够的机时。上海光源的开放让中国的科学家和工程师们在家门口就能实现蛋白质晶体结构的快速测定、新型催化剂原位实验和材料特性高效表征等。

  上海光源的建设是我国实现基础研究突破和高科技创新的重要平台和工具。它将为我国的生命科学、材料科学、能源科学、环境科学、信息科学、凝聚态物理、原子分子物理、团簇物理、化学、医学、药学、地质学等多学科的前沿基础研究,以及制药、石油化工、、生物工程、医疗诊断、微电子和微加工等高技术的开发应用,提供不可替代的先进实验平台。

  上海光源至2018年12月共接待用户23254人,用户利用上海光源研究成果发表SCI一区论文1500余篇,其中Nature、Science、Cell论文90篇,运行指标和成果产出居国际同类装置的先进水平。上海光源还全力支持国家重大项目关键科技问题的解决,支撑国家863、973、自然科学基金重大和重大仪器研制以及军工和航天等项目的科学研究,取得了重要进展。

  借助上海光源的高亮度X光,中国科学院大学博士生导师、中科院大连化学物理研究所包信和院士团队探索出天然气直接转化利用的有效方法,被德国巴斯夫集团副总裁穆勒评价为一项“即将改变世界”的新技术,入选2014年“中国十大科技进展新闻”与2014年“中国科学十大进展”。

  清华大学医学院颜宁教授研究组,在世界上第一个解析出人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的三维结构,该成果被美国科学院院士、膜转运蛋白研究专家罗纳德赞誉为“50年以来的一项重大成就”。

  中国科学院大学博士生导师、中科院物理研究所丁洪研究员成功发现了隐藏了80余年的“幽灵粒子”——外尔费米子,荣登欧洲2015年《物理世界》“十大突破”,并入选《物理评论》125周年纪念论文集。

  北京大学化学与分子工程学院马丁教授研究组实现了氢气的低温制备和存储,成果入选2017年“中国科学十大进展”,被国际权威专家评价为氢能储存和输运体系的一个重大突破。

  中国科学院大学存济医学院院长、中国疾控中心和中科院微生物所高福院士团队在流行病毒结构与机理研究方面做出了一系列重要工作,从率先解析H1N1和H7N9流感病毒蛋白结构到揭示埃博拉病毒入侵人体新机制,为流行疾病防控提供了重要的指导信息……

  上海光源每年接待数千名来自全国或全世界不同学科、不同领域的科学家和工程师在这里进行基础研究和技术开发,促进了国际国内科研工作的交流和创新。

  此外,上海光源对于中国现有工业发展,赶超国际先进水平,取得具有自主知识产权的技术开发成果,将起到重要作用。

  例如,中国在加入WTO之后,催化剂的研发成为竞争焦点之一,上海光源将是新型催化剂研发中不可或缺的工具。分子筛是一种用途十分广泛的催化材料,中国石化上海石油化工研究院利用上海光源解析出全新结构分子筛材料SCM-14(SINOPEC Composite Material 14)精确结构,并正式获得国际分子筛协会(IZA)授予的结构代码,使中国石化成为我国首个获得分子筛结构代码的企业,实现了国内工业企业在新结构分子筛合成领域零的突破,这对于推动石油化工关键核心技术自主创新突破具有重大意义。

  放眼世界,各大石油公司均已在同步辐射光源上建有专用的光束线站,假如没有高性能的第三代同步辐射光源先进技术的支持,中国的相关企业将面临十分被动的局面。

  在材料研究方面,上海光源助力超级钢、超强石墨烯纤维的成功研制,助力高性能合金材料与高性能纤维材料制造工艺改进,产生了显著效果,已应用于京沪高铁接触线制备和航空航天器材料制备。

  在医疗诊断和新药研究方面,上海光源也显示出其独特的优势,三十多家医院利用上海光源开展了肿瘤与心血管等疾病临床诊断相关研究,高分辨成像技术可发现微小肿瘤组织从而实现肿瘤早期诊断。而多家制药公司利用上海光源开展基于结构的新药物筛选研究,已有多种新药进入了临床试验阶段。

  自建成以来,上海光源高效运行、开放成效显著,充分发挥了支撑科技发展的平台作用,大幅提升了我国在蛋白质结构、凝聚态物理、新材料和催化剂等方面的实验研究能力,促进了相关学科的快速发展。目前,上海光源重大科学工程已获得上海光源荣获“2013年国家科学技术进步一等奖”、“2012年上海市科技进步特等奖”、“2011年中国科学院杰出科技成就奖”,入选中科院“十二五”二十五项重大科技成果及标志性进展。

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