光源的第四次革命中国试牛刀

      这个被科学界誉为带来第四次革命的同步辐射光源,是一缕怎样的神奇之光,又将照亮哪些前所未有的世界?

能给蚂蚱的触角拍X光片
  过去几年里,中科院上海药物所沈旭研究员天天盼着“上海光源”正式开放。

  使用上海光源,他研究晶体结构的效率提高了数十倍,“以前用普通X光衍射,要做几天的工作,现在只需要20分钟左右的时间,一些以前根本不可能看到的药物与靶标的相互作用现在也一览无余。”

  15年前提议建设“上海光源”的中科院院士杨福家的描绘则更为形象:“这座光束线站,若为一只活体蚂蚱拍X光照片,包括蚂蚱触角里面的微细管道、呼吸器官等都可一览无余,这是传统X光机无法办到的。”

  “上海光源给国内结构生物学带来了跨时代的飞跃!”沈旭研究员说,以前所里只有自己一个人做这一领域的研究,因为有了这一平台,最近半年,先后有4位海外专家投奔而来,甚至一些以前不是做这方面研究的科学家也对此产生了浓厚兴趣。实现跨时代飞跃的绝不仅仅是沈旭的学科。

  “上海光源”甫一运行,科研单位的课题申请像雪片一样飞来。追逐着这缕世界同步辐射领域声名鹊起的“神奇之光”,科技界掀起了新一波科学研究的热潮。

  “上海光源”目前对国内外科研用户正式开放的光束线共有7条。7束光各配套一座实验站,供课题单位及专家们进行科学实验。目前“上海光源”执行了101个科研院所和大学的用户课题432个,涵盖生命科学、材料科学、环境科学等十几个学科。

  “就像一台可供多用户使用的超级显微镜”,“上海光源”束线工程部主任肖体乔说,“上海光源”发出的从远红外到硬X射线的不同波长的电磁波,与可见光相比,这些“看不见的光”波长更短,能量更高。光照射到样品上时,会产生衍射、散射、折射、透射、吸收等现象,与物体相互作用可以激发产生荧光和光电子,引起物体的激发、电离和碎裂等现象。科学家正是借助于这些现象探索未知的世界。

  肖体乔介绍,我国在此之前已经有了第一代光源北京谱仪,是寄生于北京正负电子对撞机的兼用机;合肥国家同步辐射实验室属于第二代光源,是基于同步辐射专用储存环的专用机。

  “上海光源”与第一代和第二代同步辐射光源相比,性能有了量级的提高。以亮度为例,“上海光源”的光亮度提高了1600倍。亮度的提高带来速度的提升,原来需要几天才能得出的实验结果,现在可能只需要几小时甚至几分钟。

  “以生命科学为例,生命科学已进入后基因组时代,蛋白质科学已成为各发达国家竞相抢占的制高点。而以蛋白质结构和功能研究为主要目标的结构基因组学研究,其中80%以上的工作需要在第三代同步辐射光源上进行,所以‘上海光源’将成为我国生命科学前沿研究不可或缺的大科学设施。”

  这还只是“小试牛刀”的一期工程。据专家估计,整个“上海光源”总共能建约60条光束线,每条线上可建1~2个实验站,“每条光束线的投资,相当于一个国家级重点实验室的规模”。

  “可以想象,今后在这个鹦鹉螺里,将诞生多少令世人惊叹的科学奇迹!”验收会上,一位科学家无限感慨。